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1、管道、管件分类及常识一 管道系统概述: 为了输送液体或气体,必须使用各种管道,管道中除直管道用钢管以外,还要用到各种管配件:管道拐弯时必须用弯头,管道变径时要用大小头,分叉时要用三通,管道接头与接头相连接时要用法兰,为达到开启输送介质的目的,还要用各种阀门,为减少热膨冷缩或频繁振动对管道系统的影响,还要用膨胀节。此外,在管路上,还有与各种仪器仪表相连接的各种接头堵头等。我们习惯将管道系统中除直管以外的其它配件统称为管配件。二 金属材料常识: 金属材料是我们日常生活及工业上应用最广泛的材料。它主要分为钢铁及有色金属等几类,而其中的钢又是应用最多最普遍的材料,钢中主要成份是铁元素,其余部分是人为添
2、加的合金元素及各种杂质。正是由于这些添加的合金元素的品种不同.数量不同才形成了各种各样的钢,如普通碳钢,不锈钢,合金钢等等,在这些添加元素中,碳C起着非常重要的作用。2.1 钢中常见化学元素: 各种钢中占多数百分比的为铁元素(Fe ),除之以外,通常还含有下列几种元素(通常称之为钢中的合金元素):C(碳) Si(硅)Mn(锰)P(磷)S(硫)以及Cr(铬)Ni(镍)Mo(钼)Ti(钛)V(钒)等等。一般情况下,其中P,S为杂质成份,越低钢材质量越好。 2.2 钢的分类:按照钢中添加的合金元素品种的不同,我们可将钢简单地分为三大类:碳钢.合金钢.不锈钢.碳钢:其中合金元素只有C, Si, Mn,
3、 P, S五种,其按照P, S杂质含量高低,又分为普碳钢(P,S 一般0.040%)和优碳钢(P,S一般0.03%)常见钢种有:普碳钢: Q215A.Q235BF.优碳钢: 20#.45#.16Mn等。这种钢强度及韧性一般,不耐腐蚀,可用于要求不高的场合,成本最低.合金钢:除碳钢中含有的5种元素以外,还添加了10%以下的Cr Mo V 等元素,常见的钢种有: 15CrMo 12Cr1MoV 1Cr5Mo 等.与碳钢相比,合金钢强度更高,耐温性能也提高,但抗腐蚀性能仍较差,因此,合金钢通常用于腐蚀不大的高温高压场合,如锅炉用钢,电厂热蒸汽输送等等,使用成本处于中等水平.不锈钢:通常是在碳钢基础上
4、.增加了高比例的Cr, Ni等合金而成,含量比例可达20%以上。常见钢种有:304,304L,321,316,316L,1Cr18Ni9Ti,前几种用数字表示的钢号为日本、美国钢号表示方法,最后一种(1Cr18Ni9Ti)为国内钢号表示方法。下面以数字表示法钢号为例,说明几种不锈钢成分之间的关系:作为一般性的了解,也为了便于初学者记忆,我们可以这样认为(但不是十分准确的说法): 304-基本型钢种,只含(C0.08%)、 Cr(18%)、 Ni(9%)304L-超低碳C的304(C0.05%)就叫 304L321- 304 + Ti(0.5%)316- 304 + Mo(2.5%)316L-超
5、低碳C的316(C0.05%)就叫 316L不锈钢的强度、韧性指标是各种钢中最好的,其最特出的优点是抗腐蚀,在化工造纸等腐蚀性较强的场合就必须使用不锈钢,当然,其成本也是最高的。2.3.钢的性能表示: 一种钢性能的好坏,总要用一些指标来反映,来表示.对于钢,我们通常用其所含的化学成份,机械性能的数值来反映其质量和性能。机械性能通常有三个指标:抗拉强度(b, TS):材料在拉断时能承受的最大外拉力。屈服强度(s, YS):材料发生塑性变形能承受的最小外拉力。延伸率( , EL):材料在拉断后,在长度方向上延长的百分比,此值越大,说明材料的塑性越好。有时,还用硬度值、冲击韧性值等反映材料性能。我们
6、最常见的碳钢20#,Q235 及国外的 SS400,SS41, St37 等等,它们的性能是非常接近的,或者说基本可以相互替代,它们的有关参数大致如下:C:0.18-0.21% Si: 0.30% Mn:0.5% P,S 0.025%TS: 550Mpa YS: 260Mpa EL: 25%2.4 钢的组织及其变化 钢为什么会有性能的差别,其实与钢的内部组织结构有关。通过显微镜可以看出,钢的内部是由许多不同的象细胞一样的小块块叠积而成的,再仔细观察,这些小块块其实归属于几种不同类别,我们通常将同一类的小块块称为一种“相”或一种“体”。如我们平时所说的奥氏体、铁素体就是指钢中最常见的两种组织结构
7、,也就是两种相。一种钢中含有哪些相,每一种相所占的比例多少,相的形态如何,这些都直接影响钢的性能。也就是说,如果钢中相的类型,比例,形态发生变化,钢的性能就要跟着发生变化。那末,哪些因素会促使这些年变化呢?显然,钢的成分的变化肯定会影响钢的性能的变化,而对于成份固定的某一种钢来说,比如20#钢,或者304L,当它们被进行形变加工,进行热处理时,其性能也会发生变化。归纳起来,影响钢的性能的主要因素是:成份,变形和温度。2.5钢的热处理: 为了使某种钢达到我们所希望的最佳性能,必须使其内部组织结构稳定于某一种稳定的结构状态。在很多情况下,我们都必须对钢进行热处理。因为我们的很多产品都是经过加工变形
8、而成的,上面提到经变形的钢,其组织结构就要发生变化,也就是说,钢的性能就发生了变化,而这种变化往往是我们所不愿意的,这时我们就必须采取热处理的办法来消除这些变化,恢复钢的本来特性。当然,我们还有因为其他考虑,进行其它方式的热处理。几种钢经冷,热变形后的热处理方法参见附表1 。2.6 钢号表示方法: 世界各国钢号表示方法不尽一样,但多数按两类方法来表示:一类以含有的合金之素及其含量来表示,一类以钢种代号及强度数值来表示。例如:20#-表示含碳量为0.20%左右的优碳钢45#-表示碳量为0.45%左右的优碳钢1Cr18Ni9Ti表示含碳量:0.1%以下Cr 18%左右,Ni,9%左右,Ti: 含少
9、许0Cr18Ni9表示含碳量极低,0.08%Cr 18%左右,Ni 9%左右Q235-表示屈服强度235MPA的普碳钢SS400-表示抗拉强度400MPA的优碳钢2.7常用钢铁代号,成份性能 按照碳钢、合金钢、不锈钢三大类,我们汇总如附表2:三管道系统常识3.1 管道常用材料: 管道中常用的原材料有:板材、管材和锻件。 板材:常见板材有卷板、平板和开平板.卷板通常成卷交货,优点是可根据需要任意截取长度,缺点是必须有相应的开卷设备,板面平整度一般.平板通常是成张交货,优点是板面平整,便于运输,使用缺点是有时板材使用率较低.开平板是将卷板通过剪板机剪成一块块经板面平整后而成的.区分平板和开平板的方
10、法,除观察其表面及边缘平整度,光滑度外,还有一简便方法:真正的平板,每张上均有钢厂出厂时的标记,如厂家、规格、钢号等字样,而在开平板上就没有这些记号.板材理论重量计算公式为:碳钢板理重 =长*宽*厚*7.85/106 (毫米为单位,重量为公详细)不锈钢板理重 =长*宽*厚*7.91/106 (毫米为单位,重量为公斤)例如: 一张 1500*6000*6 的不锈钢板:理重=1500*6000*6*7.91=,小数点前移6位=71.19Kg管材:这主要指圆管,可分为焊管(直缝焊管、螺旋焊管)及无缝管.焊管(也叫有缝管)通常用于压力较低(20KG/CM2)的管道,其中螺旋焊管又主要用于大口径(如DN
11、400以上)系统,因此,其壁厚一般较薄(通常SCH10以下).无缝管则一般 用于压力较高的管道,由于无缝管生产工艺所限,我们常用的工业无缝管,通常是热轧而成,因此市场上可供热轧无缝管的壁厚,对于一定口径的管材,通常是有一定下限的(一般在SCH10以上),此如:27-48 壁厚 2.057-76 壁厚 3.089-159 壁厚 3.5168-219壁厚 4.0(168*3市场有,但较少)273 壁厚 6.0325-377壁厚8.0402-426壁厚9.0530-630壁厚10.0管材每米理论重量计算公式为:碳钢管理重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02466 (毫米为单位, 重量为公斤)不锈钢管理
12、重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02491 (毫米为单位, 重量为公斤)例如: 一根6米长 273*8的不锈钢管: 每米理重=(273-8)*8*0.02491=52.81Kg 6米一根理重=52.81*6=316.86Kg(3)锻件:锻件通常用于制造法兰,承插件及某些接头。3.2 管系通径及壁厚的表示方法:(1) 最简单明了的表示方法是: 管道的实际外径*实际壁厚,例如:114.3*6.02 即表示管道外径为114.3mm,壁厚为6.02mm。但在很多情况下,为便于设计,管道口径多用公称通径来表示,例如DN100,4”等。壁厚用管标号SCH表示,如SCH80来表示。这些数值不代表实际外径或实
13、际壁厚,它们只是一种标识。由于世界各国使用上的习惯,某种公称通径(如DN100)所代表示实际外径并不是唯一的,归纳起来,主要有两种,一种称公制系列(B系列),一种称为英制系列(A系列)。因此,如果只知道公称通径,而不知道属于A系列还是B系列,通常我们不能唯一确定它的实际外径。例如DN100,如为A系列,则其代表管道外径为114.3mm,如果采用B系列,则某代表外径为108mm。但DN100A就代表外径为114.3、DN100B就代表外径为108。至于壁厚通常按照给出的管标号(如SCH20、STD、XS),查询相关标准中的有关表格,即可查到其代表的实际壁厚。(2) 有些老设计部门,尚沿用这样的习
14、惯,以DN表示的即为公制(B系列),以英寸表示的即表示英制(A系列)。但根据目前实际情况,后一种情况,即“以英寸表示公称通径时,一般代表英制系列(A系列)”通常是正确的,但前一种情况已不再准确了。目前较为流行的做法是。不论公制英制均以DN表示。因此,凡以DN表示通径而又未指出A系列、B系列的,必须明确其采用的管道系列,否则,就可能发生错误,如可能误将114.3的管道错成108管道。(3)管道常用规格详见附表3,其中详细介绍了,公称通径,实际外径(分A系列、B系列),不同管标号(如SCH30、STD)所对应的实际壁厚。3.3 管件的分类:一般地讲,在整条管线中,除直管以外的各种配件可以统称为管配
15、件。不过习惯地,我们将弯头、三通、大小头、管帽及各种管接头径称为管件,同时将法兰、阀门、膨胀节、管道支架等分别称呼。以下主要就管件进行细分:依据直管与管件焊接时的焊接方式不同,可将管件分为两大类:管件承插(SW)及螺纹(TH)类对焊类(BW)弯头、三通、大小头、管帽 弯头、三通、变径管、管帽、各种管接头(由令、考贝仑、单头丝、双头丝、卜申、堵头等)依据管件表面是否带有焊缝,可将管件分为有缝管件和无缝管件两大类, GB12459-90即为无缝管件标准, GB/T13401-92 即为有缝管件标准.3.4管件标识:所谓管件标识,也就是对某一种管件品种,要知道哪些参数才能唯一确定,这种管件的特征。一般地讲。必须知道以下参数:类别(弯头还要知道角度,弯曲半径;大小头还要知道是同心或偏心)材质通径大小及管制(以公称直径表示时,必须确认公制、英制)、壁厚或管标号。标准号(有时在标准号后加A或B表示管系为英制或公