1、化工流体系统基础知识,一、压力管道,压力管道是管道中的一部分，国家质检总局2014年10月30日发布的质检总局关于修订特种设备目录的公告（2014年第114号）所附特种设备目录目录8000项中定义为： 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50mm的管道。,压力管道的特点,1、压力管道是一个系统，相互关联相互影响，牵一发而动全身。 2、压力管道长径比很大，极易失稳，受力情况比压力容器更复杂。压力
2、管道内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率比压力容器高（如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况）。 3、管道组成件和管道支承件的种类繁多，各种材料各有特点和具体技术要求，材料选用复杂。 4、管道上的可能泄漏点多于压力容器，仅一个阀门通常就有五处。 5、压力管道种类多，数量大，设计，制造，安装，检验，应用管理环节多，与压力容器大不相同。,压力级别划分标准,低压管道0P1.6MPa中压管道1.6100MPa,压力管道级别,长输管道为GA类，公用管道为GB类,工业管道为GC类；,设计压力和设计温度,管道的设计压力，由国际工业金属管道设计规范规定设计压
3、力要求确定，一条管道的设计压力（表压），不应小于运行中遇到的可能内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。管道的设计温度是指正常操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的材料温度。,公称压力,公称压力为管子、管件、阀门等在规定温度下允许承受的以压力等级表示的工作压力。公称压力的符号为PN，其公制单位为MPa。,国内公称压力分级对照表,公称直径,为简化管道组成件的连接尺寸，便于生产和选用，工程上对管道直径进行了标准化分级，以“公称直径”表示，公称直径的符号为DN，公制单位为mm。例如平均直径1200mm的容器的公称直径标记为DN1200。公称直径为表征管子、管件、阀门等口径的名义内直径，其实
4、际数值与内径并不完全相同。目前国内外公称直径的分级基本相同，我国采用公制、美国采用英制，具体见下表。,公称直径分级,二、管道和管件,管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的，由管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件组成的装配总称。,1、球阀,球阀即以球体作为启闭件的阀门。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。,球阀的结构,球阀的基本结构由阀体、球体、阀杆、阀座、上轴承、下轴承组成。,球阀的结构-拆解图
5、,球阀的原理,球阀(ball valve），标准GB/T21465-2008阀门术语中定义为：启闭件（球体）由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。原理：球阀的启闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。,球阀的分类,球阀按结构形式可分：浮动球球阀、固定球球阀、弹性球球阀。 按通道位置：直通式、三通式、直角式。后两种球阀用于分配介质与改变介质的流向。 按功能：旁通阀、空气阀、泄压阀、排污阀。,浮动球球阀,球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出
6、口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构，广泛用于中低压球阀。,固定球球阀,球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。,弹性球球阀,球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必
7、须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。,球阀的优点,1.流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。2.结构简单、体积小、重量轻。3紧密可靠，目前球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。4操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90，便于远距离的控制。,球阀的优点,5维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。6在全开或全闭时，球
8、体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。7适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。,2、管子,管子的分类按材质分类，可分为金属管和非金属管。金属管：铸铁管、钢管、铜管等。非金属管：橡胶管、塑料管、水泥管、石墨管、玻璃陶瓷管、玻璃钢管等。 按形状分类，可分为套管、翅片管、各种衬里管等。 按用途分类，可分为流体输送用、传热用、结构用和其他用等。,碳钢钢管,碳钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。碳钢管在我国钢管业中具有重要的地位。 碳钢钢管可分为无缝钢管、直缝钢管、螺旋钢管、高频焊钢管等。因其制造工艺不同，又分为碳钢管
9、分热轧和冷轧（拔）钢管两类。 一般碳钢管：是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合金钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件，如汽车、拖拉机的受力零件。,无缝钢管,镀锌钢管,镀锌钢管：表面有热浸镀或电镀锌层的焊接钢管。分为冷镀锌钢管、热镀锌钢管，冷镀锌钢管已被禁用，后者还被国家提倡暂时能使用。 镀锌可增加钢管的抗腐蚀能力，延长使用寿命。 镀锌管的用途很广，除作输水、煤气、油等一般低压力流体的管线管外，还用作石油工业特别是海
10、洋油田的油井管、输油管，化工焦化设备的油加热器、冷凝冷却器、煤馏洗油交换器用管，以及栈桥管桩、矿山坑道的支撑架用管等。,镀锌钢管,不锈钢钢管,不锈钢管的种类繁多，用途不同，其技术要求各异，生产方法亦有所不同。按生产方式分为：无缝管和焊管两大类，无缝钢管又可分为热轧管，冷轧管、冷拔管和挤压管等，冷拔、冷轧是钢管的二次加工；焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。按用途可分为：油井管、管线管、锅炉管、机械结构管、液压支柱管、气瓶管、地质管、化工用管和船舶用管等。通常不锈钢管都有三种特性：焊接性、耐腐蚀性、抛光性能。,附：不锈钢特点,不锈钢特点：耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢
11、。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到1.2%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。,附：不锈钢特点,不锈钢通常按基体组织分为：铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。按成分可分为Cr系（SUS400）、CrNi系（SUS300）、CrMnNi
12、（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。,不锈钢管,衬里钢管,衬里钢管，就是钢管的内壁用其他材料涂敷或粘贴，形成保护层，起到防腐蚀的作用。,衬里钢管,翅片管,翅片管，是为了提高换热效率，通常在换热管的表面通过加翅片，增大换热管的外表面积（或内表面积），从而达到提高换热效率的目的，这样一种换热管。,非金属管,PVC管（聚氯乙烯管）广泛应用于石油化工、污水处理、矿山等领域，具有良好的耐腐蚀性能、机加工性能、力学性能。PVC管可分为0.5、0.6、1.0、1.6四个压力等级；适应温度范围：-1560，温度过低易开裂过高易老化。PVC管一般分为轻型管和重型管两种。,非金属管,FRP管（玻璃钢管）
13、 玻璃钢管是将浸有树脂基体的纤维增强材料，按照特定的工艺条件逐层缠绕到芯模上并进行固化而成。其管壁是一种层状结构。 种类：FRP-W型、 FRP-R型、 FRP-F型、 FRP-H型。其它非金属管：聚丙烯管（PP管）、玻璃钢复合管（FRP管）等,常用钢管规格,管径应以mm为单位，管径的表达方式应符合下列规定： 1 水煤气输送钢管（镀锌或非镀锌）、铸铁管等管材，管径宜以公称直径DN表示； 2 无缝钢管、焊接钢管（直缝或螺旋缝）、铜管、不锈钢管等管材，管径宜以D(外径壁厚)表示； 3 钢筋混凝土（或混凝土）管、陶土管、耐酸陶瓷管、缸瓦管等管材，管径宜以内径d表示； 4 塑料管材，管径宜按产品标准的
14、方法表示：当设计均用公称直径DN表示管径时，应有公称直径DN与相应产品规格对照表。,3、管件,管件是将管子连接成管路的零件，是管道系统中起连接、控制、变向、分流、密封、支撑等作用的零部件的统称。有弯头（肘管）、法兰、三通管、四通管（十字头）和异径管（大小头）等，多用与管子相同的材料制成。,管件的分类,管件的种类很多，按用途分： 1、用于管子互相连接的管件有：法兰、活接、管箍、卡套、喉箍等 2、改变管子方向的管件：弯头、弯管 3、改变管子管径的管件：变径（异径管）、异径弯头、支管台、补强管 4、增加管路分支的管件：三通、四通 5、用于管路密封的管件：垫片、生料带、线麻，法兰盲板，管堵，盲板、封头
15、、焊接堵头 6、用于管路固定的管件：卡环、拖钩、吊环、支架、托架、管卡等。,法兰,法兰（Flange），又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是管子与管子之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。 法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连，法兰间用衬垫密封，法兰都是成对使用的。,法兰,按化工(HG)行业标准分：整体法兰(IF)、螺纹法兰(Th)、板式平焊法兰(PL)、带颈对焊法兰(WN)、带颈平焊法兰(SO)、承插焊法兰(SW)、对焊环松套法兰(PJ/SE)、平焊环松套法兰(PJ/RJ)、衬里法兰盖(BL(S)、法兰盖(BL)。法兰密封面有宽面、光面、
16、凹凸面、槽面及梯形槽面等几种。 法兰连接，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。（两片法兰盘之间加上密封垫，然后用螺栓紧固。不同压力的法兰厚度不同，它们使用的螺栓也不同。）,垫片,垫片是用纸、橡皮片或铜片制成，放在两平面之间以加强密封的材料，为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件。由于机械加工表面不可能完美，使用垫片可填补不规则性。,垫片的分类,按材质分：非金属垫片： 用石棉、橡胶、合成树脂、聚四氟乙烯等非金属制成的垫片。半金属垫片：用金属和非金属材料制成的垫片， 如缠绕式垫片、金属包覆垫片。金属垫片：用钢、铝、铜、镍或蒙乃尔合金等金属制成的垫片。,缠绕垫片,缠
17、绕垫片是指用金属带(一般是v型钢带)与非金属带缠绕成环形的垫片,金属带与非金属带交替缠绕,由于其具有较好的弹性,广泛用于石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中，根据具体部位，可在垫片的内层或外层加上钢环来定位或加强。,缠绕垫片,缠绕垫片采用优质SUS304、SUS316（“V”形或“W”形) 金属带及其它合金材料与石墨、石棉、聚四氟乙烯、无石棉等软性材料相互交替重叠螺旋缠绕而成，在开始及末端用点焊方式将金属带固定。 缠绕垫片特别适用于负荷不均匀、接合力易松弛，温度与压力周期性变化、有冲击或震动的场合。缠绕垫片是阀门、泵、换热器、塔、人孔、手孔等法兰连接处理想的静密封原件。,四氟垫片,四氟垫片：
18、全称聚四氟乙烯垫片，由聚四氟乙烯棒、管、板经机械车削或裁切而成的平垫片、V形垫片、活塞环、球阀垫圈等具有耐腐蚀、抗老化和不导电等良好特性。 聚四氟乙烯pH值0-14(熔融的碱金属和高温、高压下的氟除外)。其在-100100之间能够具有良好的机械强度。,四氟垫片的性能,四氟垫片是一中坚硬，紧缩大，三维空间易成形，可以镶嵌进微细裂纹和损害处补裂堵漏，尤其是在耐酸、耐碱、防侵蚀及非金属设施、大口径器皿的连接范围成效突出，可以有效的保护脆性资料的安装连接。而且它还可以补偿和平衡因缺陷、机械加工，刚性变形、安装错位等形成的误差，平衡预紧力的不均匀，能有效的解决复杂条件下各种设施的泄漏问题。,四氟垫片的种
19、类,纯四氟垫片四氟夹包垫片膨胀四氟垫片改性填充聚四氟乙烯垫片。,四氟垫片作业条件严苛性,在流体机械中(如泵、压缩机、拌和釜、离心机等)，作业条件最严苛的部件要算四氟垫片。(1)象推力轴承那样接受轴向力；(2)象散热器那样把产生的热量导出；(3)在高温高压易腐蚀情况下，静密封现已很艰难，还要在高速旋转中，在几毫米的密封面上完成动密封就愈加艰难。,螺栓和螺母,螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。,弯头,在管路系统中，弯头是改变管路方向的管件。按角度分，有45及90180三种最常用的，另外根据工程需要还包括60等其他非正常角度弯头。,异
20、径接头,异径接头又称异径管，俗称大小头，化工管道配件之一，用于两种不同管径的连接。按照外观分及使用规范分为同心异径接头和偏心异径接头两种。同心异径接头连接的二根管子的中心线在一条直线上,主要用于直立管线。偏心异径接头较多地用于水平管线上。,三通,三通为管件、管道连接件。又叫管件三通或者三通管件，用在主管道要分支管处，有T形与Y形，主要作用是改变流体方向。按照管件口径分一般有等径三通，异径三通等。按照支管方向分有正三通和斜三通。,四通,四通，又叫管件四通或者四通管件，四通接头，用在主管道要分支管处。有等径和异径之分，是用于管道分支处的一种管件。,4、常用工具,F扳手因产品形状像英文字母“F”而得
21、名，又称为F型扳手、阀门扳手等，品种有钢制F扳手、不锈钢F扳手、防爆F扳手、防滑镀铬F扳手，其中钢制F扳手、不锈钢F扳手、防滑镀铬F扳手是焊接而成，防爆F扳手是由防爆铜合金精铸而成，是阀门专用扳手，F扳手是设备安装、装置及设备检修、维修工作中的必需工具。,梅花扳手,梅花扳手两端呈花环状，其内孔是由2个正六边形相互同心错开30而成。很多梅花扳手都有弯头，常见的弯头角度在1045之间，从侧面看旋转螺栓部分和手柄部分是错开的。这种结构方便于拆卸装配在凹陷空间的螺栓、螺母，并可以为手指提供操作间隙，以防止擦伤。用在补充拧紧和类似操作中，可以使用梅花扳手对螺栓或螺母施加大扭矩。梅花扳手有各种大小，使用时要选择与螺栓或螺母大小对应的扳手。因为扳手钳口是双六角形的，可以容易地装配螺栓/螺母。,敲击扳手,敲击扳手是由45号中碳钢或40Cr钢整体锻造而成，是一类重要的手动扳手，一般是指手持端为敲击端，前端为工作端。主要包括敲击梅花扳手和敲击呆扳手两种形式。,看,观,谢,谢,
