浅析管路的几种连接方式

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1、题记,关于学习： 学习不单是学生的任务，也是每个人不断进步所必须的过程，对于设计 人员来说，更需要不断学习，充实自己的头脑，长此以往，才能丰富自 己，不至于固步自封，养成定性的思维模式。学习就是不断的积累经验， 不断的阅读大量的专业文献，从工作中总结经验，从前人的经验中吸取 知识。每个人都有自己的学习方法，有的擅于总结，有的精于钻研，也 有人在工作中一知半解，不知为知之，这是最不可取的。希望大家养成 学习的习惯，总结自己的工作经验，总结别人的经验，通过阅读文献、 专业书籍，转化成自己的知识，武装自己，不被社会所淘汰。,研讨题目：管路的连接形式 （内部参考用材料）,浅析一般配管常见的连接结构 大

2、连金州重型机器集团有限公司 设计开发部 JHM-HPT三维小组 唐好斌,一、概述, 工厂各生产单元中的管道犹如人体中的血管，人没有血管不能生存，生产单元设施中没有管道就无法进行生产作业，因而管道工程的确也是生产单元设施的重要组成部分。 确保管道安全生产运行的关键是管道设计，而正确的管道设计除了应充分了解工艺意图，满足工艺生产要求外，还必须首先掌握管道工程的基础知识。 在石油化工工程建设中，配管的材料费约占设备材料总费用的23%，安装工时约占施工总工时的47%，设计工时约占工程设计总工时的40%48%，所以管道设计是石油化工装置设计的重要组成部分，不可忽视。,介绍几个相关管道规范及标准： ASM

3、E规范、国内GB标准、德国DIN、日本JIS、英国BS、法国NF。, ASME压力管道规范包括若干部分，每一部分都是美国国家标准， 如：B31.1-动力管道； B31.3-化工厂和石油炼制厂管道； B31.4-液体石油输送管道系统； B31.5-冷冻管道； B31.8-气体传送和分配管道系统。 GB 50316-2000工业金属管道设计规范、GB 50235-2010工业金属管道工程施工规范、GB/T20801-2006压力管道规范工业管道（16，共6部分）、HG/T 20519-2009 化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 建筑设计防火规范、石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范等对

4、管道设计也是必须遵循的。,二、管路的连接方式,生产单元中使用的管路，一般都超过标准长度（即厂家按标准生产的 定长管），尤其是石化传输系统所使用的管路，动辄就有几十公里， 乃至几百公里的长度，所以管路的连接也成了管道设计中非常重要的 一环。合理的选择连接方式，不但能节省工时，也能保证工艺的流畅， 增加安全性。 管路的连接方式，大致分为螺纹连接、焊接、法兰连接、承插连接、承插粘结、卡套连接、卡箍连接、其他连接等。 连接方式的选择：应根据管子类别、管径、壁厚、介质、压力、腐蚀 情况、设计要求等进行综合考虑，实际工作中，一般以该项目的工程 要求为准。 对于管子的分类介绍，各个国家标准的划分，这里不一一

5、列举，请参 看石油化工工艺管道设计与安装、石油化工管道设计等专业文 献。,1、螺纹连接,螺纹连接也称丝扣连接（SCRD），是将管端加工成外螺纹，与管件的内螺 纹进行紧密连接的一种方法，一般适用于公称直径50mm（室内明敷上水管 道可150mm）、工作压力低于1.0MPa、介质温度100（373K）的焊接钢 管、镀锌焊接钢管或硬聚氯乙烯塑料管与管或带螺纹的阀门、管件相连接。螺 纹连接时，在螺纹之间常加麻丝、石棉线、铅油等填料。现一般采用聚四氟乙 烯（生料带）作填料，密封效果较好。 螺纹连接适用范围如下（参考）： 给水管道：工作压力不超过 1.6MPa，最大公称通径 150mm； 热水管道：工作压

6、力不超过 1.6MPa，最大公称通径 150mm，温度不超100； 饱和蒸汽管道：工作压力不超过 0.2MPa，最大公称通径 50mm； 煤气管道：工作压力不超过 0.05MPa，最大公称通径 10mm； 压缩空气管道：工作压力不超过 0.6MPa，最大公称通径 50mm； 氧气管道：工作压力不超过 0.66MPa，最大公称通径 50mm。 连接管道的管螺纹有圆锥形管螺纹和圆柱形管螺纹。现场用绞板和套丝机加工 的螺纹都是圆锥形管螺纹，某些管配件的螺纹如通牙的管接头和一般阀门的内 螺纹则是圆柱形管螺纹。,1.1螺纹的介绍,螺纹的优点：结构简单、性能可靠、拆装方便、便于制造。 螺纹的分类：按用途可

7、分为紧固螺纹、传动螺纹、管螺纹、专用螺纹。 管螺纹可分为三大类： 英国惠氏管螺纹，牙型角为55，尺寸单位为英寸； 美国布氏管螺纹，牙型角为60，尺寸单位为英寸； 米制锥管螺纹，单位尺寸为毫米。 我国管螺纹标准： GB/T 12716-2011 60密封管螺纹 GB/T 7306-2000 用螺纹密封的管螺纹 GB/T-7307-200155非密封管螺纹,1.2 GB/T 7306-2000 用螺纹密封的管螺纹 与国际标准ISO7/1-1994（未查到最新版本）等效。 用螺纹密封的管螺纹的配合方式及应用场合： 圆柱内螺纹/圆锥外螺纹（低压管路，静载荷环境）如左图。 圆锥内螺纹/圆锥外螺纹（高压管

8、路，变载荷环境）如右图。 允许在螺纹 副 内添加合适 的密封介质 ，例如在螺纹表 面缠胶带 、 涂密封胶等 。, 用螺纹密封的管螺纹的牙型 圆锥螺纹（内螺纹、外螺纹）的基本牙型。,螺距P=25.4/n，牙型高度h=0.640327P，原始三角形高度H=0.960237P, 牙顶和牙底圆弧半径r=0.137278P。（n表示每英寸的牙数）, 用螺纹密封的管螺纹的牙型 圆柱内螺纹的基本牙型。,螺距P=25.4/n，牙型高度h=0.640327P，原始三角形高度H=0.960491P, 牙顶和牙底圆弧半径r=0.137329P（n表示每英寸的牙数）。,标记方法,圆锥内螺纹：如Rc1/2 圆锥外螺纹：

9、如R3/4 圆柱内螺纹：如Rp1/2 用螺纹密封的管螺纹的基本尺寸参看下表.,2.2 GB/T 12716-2011 60密封管螺纹 与美国标准ANSI B 1.20.1一般用途管螺纹 中相应部分（圆锥配合部分）等效。 60圆锥管螺纹的配合方式及应用场合： 圆锥内螺纹/圆锥外螺纹。 内外螺纹旋紧后螺纹副自身具有密封能力，使用中允许在螺纹副内加入密封填料以提高其密封的可靠性。, 60圆锥管螺纹的牙型,距P=25.4/n, 牙型高h=0.800000P, 原始三角形高度H=0.866025P, 削平高度f=0.033P。,标记方法,圆锥内螺纹：如NPT1/2 圆锥外螺纹：如NPT3/4 圆柱内螺纹

10、：NPSC 60圆锥管螺纹的基本尺寸参考下表：,螺纹知识扩展,螺纹：在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。凸起是指螺纹两侧面的实体部分。又称牙。 螺纹加工：在机械加工中，螺纹是在一根圆柱形的轴上（或内孔表面）用刀具或砂轮切成的，此时工件转一转，刀具沿着工件轴向移动一定的距离，刀具在工件上切出的痕迹就是螺纹。在外圆表面形成的螺纹称外螺纹。在内孔表面形成的螺纹称内螺纹。螺纹的基础是圆轴表面的螺旋线。通常若螺纹的断面为三角形，则叫三角螺纹；断面为梯形叫做梯形螺纹；断面为锯齿形叫做锯齿形螺纹；断面为方形叫做方牙螺纹；断面为圆弧形叫做圆弧形螺纹等等。,螺纹主要分类：螺纹按其截面形

11、状（牙型）分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。其中三角形螺纹主要用于联接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。螺纹分布在母体外表面的叫外螺纹，在母体内表面的叫内螺纹。在圆柱母体上形成的螺纹叫圆柱螺纹，在圆锥母体上形成的螺纹叫圆锥螺纹。螺纹按螺旋线方向分为左旋的和右旋的两种，一般用右旋螺纹，只有在特殊情况下使用左旋螺纹，如液化气钢瓶接口是防止其他接头混搅使用，方使用左旋螺纹。再一：由于旋转方向需要防止螺纹松动使用左旋螺纹。还有：连接需要正反螺纹同时存在方能紧固的地方 螺纹的主要参数：外径、内径、中径、螺距、牙型角等。 螺纹画法等其他要求：查看相关标准。 对于螺纹，因为管道设计中涉及

12、到的都不是特别复杂，没有机械制造中要求的配合精度高。所以，了解大致的知识，熟悉螺纹的用法即可。,螺纹分类,螺纹旋向,螺纹连接图例,内螺纹连接的球阀和外螺纹连接的涡轮流量计,2 焊接, 焊接属于不可拆式连接，是在生产活动中普遍采用的一种方式。就压力管道而言，焊接是大多数采用的连接方式，工程中普遍采用的有承插焊(SW)、对焊(BW)。 所有压力管道，如蒸汽、空气、煤气、真空等管道尽量采用焊接。管径大于32mm，厚度在4mm以上者采用电焊；厚度在3.5mm以下者采用气焊。 在施工现场焊接碳钢管路，常采用气焊或手工电弧焊。电焊的焊缝强度比气焊的焊缝强度高，并且比气焊经济，因此，应优先采用电焊连接。,2

13、.1 承插焊,承插焊接的英文翻译为：Socket Weld 通常在DN40的管路上采用承插焊，将管路插进去进行焊接，从而实现管与管、管件、阀门的连接，焊接后形成的焊缝是角焊缝。 承插焊的优点： 没有打坡口的问题； 没有对口错边的问题； 承插口有一定的补强作用； 承插焊的缺点： 焊接后应力状况不好，易发生未焊透现象； 对清洁度要求较高的介质，管端部分由于密封在内部，易残留渣子； 管系内部留有缝隙，缝隙腐蚀敏感介质的管道体系及洁净要求很高的管 道体系不宜用承插焊，对钝化处理过的不锈钢，尤其注意； 对于有RT要求的管道，承插焊形成的角焊缝无法实现；,例图,以上图例为承插焊管路元件，对于不同尺寸的管路

14、，承插焊时，承插的深度是不一样的，承插口的直径略大于管路直径。,2.2 对焊,定义：把两工件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。包括电阻对焊和闪光对焊两种。 对焊的英文翻译为：Butt Weld 通常在DN40的管路上采用对焊，广泛应用于石油化工装置中的易燃、可燃介质，以及其他高的温度-压力参数介质的管道。 对焊的优点： 焊接性能良好，结构强度高； 生产效率高，施工方便，价格便宜，没有泄露点； 焊接后形成的是环焊缝，便于进行无损检测； 对焊的缺点： 焊接前需要对两工件进行轴线的定位； 对管端的坡口有一定的要求，对于厚度较大的管路，坡口形式要求较高；,例图,壁厚不同，采

15、用对焊时，根据焊接工艺规程选择合适坡口。,对接焊缝,施工现场,对焊管件,3.法兰连接,法兰简介：法兰（Flange）又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子及和阀门相互连接的零件，连接于管端，也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接。法兰上有孔眼，用螺栓使两法兰紧连，法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接法兰、焊接法兰和卡套法兰。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。 特点：适用于大管径、密封性要求高的管子连接，如真空管等；也适用于玻璃、塑料、阀件与管道或设备的连接。对铸铁管、衬里管的连接，通常都采用法兰连接，特殊配管的法兰连接，没有标准的法兰管

16、件，由制造厂确定规格尺寸。 法兰连接优缺点： 强度高、密封性能好； 较大管径、压力较高场合比较适合； 设备和管道上都能使用，所以应用较普遍； 加工复杂，成本较高；,法兰连接原理： 垫片放置在两法兰连接面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上的凹凸不平出，使连接严密不泄露。 法兰的分类： 按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰； 按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰；,图一.连接塔节与塔节的容器法兰,图二.连接设备及阀门用的管法兰,3.1 法兰连接的形式,螺纹连接（Threaded）：管和法兰之间通过螺纹进行连接，一般用在低压或者非关键的场合，不需要焊接。 带颈平焊法兰（Slip On）：管插入法兰，在管路周围进行圆周焊（两道焊缝），使用方便，生产中使用很广泛，但对于易燃、易爆、高温、高压的场合，不采用此法兰连接。 带颈对焊法兰（Weld Neck）：通过法兰外伸的长颈与管路进行对接焊接，焊接影响区与密封面距离远，避免了密封面的焊接变形影响。法兰的长颈端需要开坡口，保证与管路圆滑过渡。一般用在高温、高压、易泄露的场合较多，适用广泛。,