第二节
化工管路

化工生产中所用的各种管路，总称为化工管路。它是化工生产装置中不可缺少的一部分。也是化工机器及设备的重要组成部分。工厂里流体（气体成液体）的输送，全靠管路形成通道，所以有人把管路称作化工厂的“血管”。

化工管路主要由管子、管件和阀件三部分组成，另外，还有附属于管路的管架、管卡、管撑等管件组成。由于化工管路工件压力不同，对管子、管件和阀件的要求也不一样，因而它们的构造种类、制造尺寸也就繁多。为了减少杂乱，必须把工作压力和口径的种类，根据生产的需要给予合并归类，并使之标准化。

一、化工管路的标准化

化工管路标准化的内容，是规定管子和管路附件（管件、阀件、法兰和垫等）的直径、连接尺寸和结构尺寸的标准，以及压力标准等。其中压力标准和直径标准是其他标准的依据，可以根据这两个标准来选定管子和管路附件的规格。

1.压力标准

管子、管件和阀件的压力标准有公称压力（ p _g ）、试验压力（ p _s ）和工作压力（ p ）。

公称压力通称压力，一般大于或等于实际工作最大压力。它是为了设计、制造和使用方便而规定的一种标准压力，在数值上它正好等于第一级工作温度下的最大工作压力，用符号 p _g 表示，并在此符号后附加压力数值。例如，公称压力为2.45MPa，则以 p _g 25表示。按目前习惯， p _g 2.5～16为低压， p _g 25～64为中压， p _g 100～1000为高压， p _g 1000以上为超高压。

公称压力的数值，一般是指管内工作介质的温度在273～393K范围内的最高允许工作压力。

试验压力是为了对管路附件进行水压强度试验和紧密性试验而规定的一种压力，以 p _s 表示，并在此符号后附加一个压力数值，如 p _s 150表示试验压力为15.0MPa。

在一般情况下，试验压力为公称压力的1.5倍，对于特殊情况下的试验压力，则以公式 p _s = np 进行计算， n 值与温度有关，温度越高， n 值越大，其值可在1.9～4.4。对于阀件的紧密度试验，又称气密性试验，则以公式 p _s =1.25 p 进行计算。对于管路的气密试验，一般用水银柱压力计，要求相当于0.1～0.15MPa。

工作压力是为了保证管路附件工作时的安全，而根据介质的各级最高工作温度所规定的一种最大压力。最高工作压力是随介质的工作温度升高而降低，这是因为制件材料的机械强度随着温度的升高而降低的缘故。为了表明在某一温度（摄氏温度）下的工作压力，则在符号 p 的右下角附加介质的最高工作温度除以10所得的整数。如工作介质最高温度为250℃，则工作压力记为 p ₂₅ 。

2.口径标准

表示管路直径的尺寸称为口径。制件接合处的内径称为公称直径，它是为了设计、制造、安装和修理方便而规定的一种标准直径。一般情况下，公称直径的数值，既不是管子的内径，又不是管子的外径，而是与管子的内径相接近的整数。如水、煤气钢管和无缝钢管，其外径是固定的系列数值，而内径则随壁厚的增加而减少。在一般情况下，管子的实际内径等于公称直径。如铸铁管和阀件等。根据公称直径，可以确定管子、管件、阀件、法兰和垫片等的结构尺寸和连接尺寸。

公称直径用符号 D _g 表示，其后附加的数值为公称直径的尺寸。例如： D _g 1000表示公称直径为1000mm。我国公称直径系列从1～4000mm分为53级，其中1～1000mm的级分得较细，以后每增加200有一种公称直径，直至4000mm。

二、管子及管件

1.管子的种类

管子的规格一般用“ ϕ 外径×壁厚”来表示，例如 ϕ 32×2.5，即此管的外径为32mm，管壁的厚度为2.5mm。工厂常用的管子一般有金属管和非金属管两大类，前者有铸铁管、钢管和有色金属管三种，后者有陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管和衬里管。

（1）铸铁管　常用的铸铁管有普通铸铁管和硅铁管。

①普通铸铁管　普通铸铁管是用上等灰铸铁铸成。常用作埋在地下的供水总管线、煤气管和污水管或料液管等。它的优点是价廉、耐碱液、浓硫酸等，但拉伸强度、弯曲强度和紧密性差，不能用于输送有压力的有害或爆炸性的气体，也不宜输送高温液体，如水蒸气等。因它性脆，故不适于焊接和弯曲加工。

铸铁管的内径以符号 ϕ 表示，如内径1000mm的铸铁管，可写作 ϕ 1000mm，因每一种直径下规定只有一种壁厚，故在规格写法中，无须再表示壁厚。

②硅铁管　硅铁管可分为高硅铁管和抗氯硅铁管两种，含硅14%以上的合金硅铁管，称为高硅铁管，它能抗硫酸、硝酸和温度低于300℃的盐酸等强酸的腐蚀。含有硅和钼的铸铁管，称为抗氯硅铸铁管。它能抗各种浓度和不同温度的盐酸的腐蚀。这两种管的硬度很高。只能用金刚砂轮修磨或用硬质合金刀具来加工；性很脆，受到敲击或局部加热剧冷时，极易破裂；机械强度低于铸铁，只能用于0.25MPa（G）以下的管路。

（2）钢管　钢管分为无缝和有缝钢管两种。

①无缝钢管，用棒料钢材经穿孔热轧（称为热轧管）或冷拉（称冷拉管）制成，因它没有接缝，故称无缝钢管。

无缝钢管的特点是质地均匀，强度高，壁厚较薄。但也有特殊用途的厚壁无缝钢管、锅炉无缝管以及石油工业专用的各种无缝管。

制造无缝钢管的材料有普通碳钢、优质钢和低合金钢，以及不锈钢和耐热铬钢等。它的尺寸是用外径来表示的，每一种外径按用途、压力、温度的不同各有多种壁厚。

高压管子的公称直径从6～200mm，壁厚从4～50mm，特点是直径小，耐压力越高，壁越厚。它的习惯表示法：如无缝钢管外径为40mm，壁厚为3.5mm，长度4m，用20号钢制造，则可写为 ϕ 40×3.5×4/20，如不表示长度和钢号，可写为 ϕ 40×3.5mm。

无缝钢管在生产中可用于高压蒸汽和过热蒸汽的管路，高压水和过热水的管路，高压气体和液体的管路，以及输送易燃、易爆、有毒的物料管路等。各种换热器内的管子大都采用无缝钢管，输送强烈腐蚀性或高温的介质时，采用不锈钢、耐酸钢或热钢制的无缝钢管。

②有缝钢管，有缝钢管是用低碳钢焊接的钢管，故又称焊接管。它可分为水、煤气管和钢板卷管。

水、煤气管是用含碳量0.1%以下的软钢（10号钢）制成的。因这种管子是用来输送水和煤气，它比无缝管容易制造，价廉。但由于接缝的不可靠性（特别是经弯曲加工后），故只广泛用于0.8MPa（G）以下的水、暖气、煤气、压缩空气和真空管路。

（3）有色金属管　化工厂在某些特殊情况下，需要用有色金属管——铜管与黄铜管，铅管和铝管。

①铜管与黄铜管　铜管（或称紫铜管）质轻，导热性好，低温强度高，适用于低温管路和低温换热器的列管，细的铜管常用于传递有压力的液体（如润滑系统、油压系统）。当工作温度高于250℃时，不宜在高压下使用。黄铜管多用于海水管路。

②铅管　铅管的抗蚀性良好，能抗硫酸及10%以下的盐酸，但不能作浓盐酸、硝酸和醋酸等的输送管路。铅管的最高允许温度为140℃，因而易于辗压锻制成焊接，但机械强度差，导热率低，且性软，因此，目前为各种合金钢与塑料所代替。

铅管的习惯表示法为 ϕ 内径×壁厚。

③铝管　铝管的耐蚀性能由铝的纯度决定。广泛用于输送浓硝酸、蚁酸、醋酸等物料的管路，但不耐碱，还可用以制造换热器。小直径的铝管可代替铜管，传送有压力的流体，当工作温度高于160℃时，不宜在高压力下使用。

（4）陶瓷管　陶瓷管能耐酸碱（除氢氟酸外），但性脆，强度低，耐压性差，可用来输送工作压力为0.2MPa及温度在150℃以下的腐蚀性介质。

（5）水泥管　水泥管多用作下水道污水管。目前有在压力下输送液体或气体的预应力混凝土管，用以代替铸铁管和钢管。

（6）玻璃管　玻璃管具有耐蚀透明、易清洗、阻力小、价格低廉等优点，但又有性脆、热稳定性差、耐压力低等缺点。

玻璃管的化学耐蚀性很好，除氢氟酸、含氟磷酸、热浓磷酸和热浓碱外，对大多数酸类、稀碱液及有机溶剂等均耐蚀。用于制造化工管路的玻璃管是硼玻璃和石英玻璃。

（7）塑料管　常用塑料管有硬聚氯乙烯塑料管、酚醛塑料管和玻璃钢管。

硬聚氯乙烯塑料管具有抵抗任何浓度的酸类和碱类的特点，但不能抵抗强氧化剂，如浓硝酸、发烟硫酸等，以及芳香族碳氢化合物和卤化碳氢化合物的作用。它可用作输送0.5～0.6MPa（表压）和-10～40℃的腐蚀介质，其最高温度为60℃；若用钢管铠装后，则可输送90～200℃的介质。由于塑料的传热性差、热容量小，故可不用保温层。

酚醛塑料管可分为石棉酚醛塑料管（通称“法奥利特”管）和夹布酚醛塑料管两种。石棉酚醛塑料管主要用于输送酸性介质，最高工作温度为120℃；夹布酚醛塑料管宜于在压力低于0.3MPa及温度低于80℃时使用，最高工作温度为100℃。

玻璃钢管又称玻璃纤维增强塑料管。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、玻璃带、玻璃毡）为增强材料，以合成树脂（如环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚酯树脂等）为黏结剂，经成型加工而成。玻璃钢管质轻、强度高、耐腐蚀（除不耐HF、HNO ₃ 和浓H ₂ SO ₄ 外，其他酸类、盐类甚至碱都可耐）、耐温、电绝缘、隔音、绝热等性能都很优异，为化工厂广泛采用。

（8）橡胶管　橡胶管能耐酸碱，但不耐硝酸、有机酸和石油产品。橡胶管按结构的不同可分为纯胶小径胶管，如实验室用的胶管；橡胶帆布挠性管和橡胶螺旋钢丝挠性管等。若按用途的不同可分为抽吸管、压力管和蒸汽管等。

橡胶管只能作临时性管路及某种管路的挠性连接，如接煤气、抽水等，但不得作永久性的管路。橡胶管在很多方面被塑料管（如聚氯乙烯软管）所代替。

（9）衬里管　凡是具有耐腐蚀材料衬里的管子统称为衬里管。工厂里一般常在碳钢管内衬有铅、铝和不锈钢等，还可衬些非金属材料，如搪瓷、玻璃、塑料和橡胶等。衬里管可用于输送各种不同的腐蚀性介质，从而节省不锈钢材料。所以衬里管逐渐获得广泛应用。

2.管件及管路的联接

（1）管件　管件是管路的重要零件，它起着联接管子、变更方向、接出支路、缩小和扩大管路管径，以及封闭管路等作用，有时，同一管件能起到几种作用。目前，工厂所用的管件有下列5种。

①水、煤气钢管的管件，水、煤气钢管的管件通常采用锻铸铁（白口铁经可锻化热处理）制造而成，要求较高时，可用钢制的管件。这类管件有内螺纹管与外螺纹管接头、活管接、异径管、内外螺纹管接头、等径与异径三通管、等径与异径四通、外方堵头、等径与异径弯头、管帽、锁紧螺母等。其用途见表2-15。

②铸铁管的管件　铸铁管的管件已标准化。普通灰铸铁管的管件有弯头（90°、60°、45°、30°及10°）、三通、四通和异径管等，如图2-28所示。管件常采用承插和法兰连接，以及混合连接。

（a）二承90°弯头；（b）三承三通；（c）四承四通；（d）二承异径管；（e）二盘90°弯头；（f）三盘三通；（g）四盘四通；（h）二盘异径管

高硅铸铁和抗氯硅铁管的管件有弯头、三通、四通、异径管、管帽、中继管和嵌环等，如图2-29所示。管件上铸有凸肩，用于对开式松套法兰连接。

（a）90°弯头；（b）三通；（c）四通；（d）异径管；（e）管帽；（f）中继管；（g）嵌环

③塑料管的管件，硬聚氯乙烯塑料管的管件可用短段的管子弯曲焊制而成。弯曲时应将所需弯制的管加热至150℃。若管径在65mm以下，而弯曲半径又不小于管径四倍，则在弯曲时管内不需灌沙。用于0.2～0.3MPa（G）下输送热液（80～90℃）的硬聚氯乙烯管件，必须进行装铠加强，以减小硬聚氯乙烯管所受的张力。用钢管装铠的硬聚氯乙烯90°弯头和斜三通如图2-30所示。

（a）90°弯头；（b）斜三通

酚醛塑料管的管件已标准化，图2-31为石棉酚醛塑料管件，图2-32为夹布酚醛塑料管件。

（a）90°弯头；（b）三通；（c）四通；（d）异径管

（a）90°弯头；（b）三通

④耐酸陶瓷管件，这类管件已标准化，常采用的有90°和45°弯头、三通、四通和异径管等，其形状与铸铁管的管件相似，它们用法兰联接和承插联接。

⑤电焊钢管、无缝钢管的管件，这类管件尚未标准化，它们多半采用管子和钢板进行弯曲焊接而成。对于 D _g 125mm以下的钢管，在工作压力小于0.6MPa（G），而又不需拆卸时，大都不用独立的管件，而用短管弯曲后直接焊在管路上，倘若压力较高或需经常拆卸清理时，则应制成独立的管件，再用法兰联接在管路上。常见钢管弯制的管件有90°弯头（肘管）、鸭颈管（S形弯管）、四折管（U形弯管）和弓形管（Ω形弯管）。

为了管路安装施工方便，钢管的管件已逐步标准化，并由专门厂家生产。高温高压下工作的钢质管路，多采用锻制管件，一般不在现场制作。

（2）管路的连接　在化工管路上，管子与管子、管子与阀门，以及管子与管件之间的连接方法，通常有螺纹连接、法兰连接、承插式连接和焊接。

①螺纹连接　螺纹连接一般用于水煤气管、小直径水管、压缩空气管及低压蒸汽管路。在管端刻出螺纹，即可与各种螺纹管件或阀门相连接。

螺纹连接的方式有内牙管、长外牙管和活管连接等。

②法兰连接　又称突缘连接或接盘连接，这是最常用的接管方法，因为它装卸方便，密封可靠，适用的温度、压力与管径范围大，其缺点是费用较高。

法兰的种类很多，且已标准化。法兰在管端固定可分为活动式和固定式两种。固定的方法可锻铸、平焊、螺纹、胀管及铆接等。

③承插式连接　又称钟栓式连接，是将一管插入另一管端的插套内，再在管端与插套所形成的环状空间内，填入填料，以达到密封的目的。给水管的密封通常是先填入麻绳，再以水泥封固。如果要求严密时，则灌以熔铅后敲实。承插式连接安装较方便，允许各管段的中心线有少许偏差，管路稍有扭曲时，仍能维持不漏。其缺点是难于拆卸，不能耐高压。

④焊接连接　焊接法较其他各法方便、便宜、不漏。无论是钢管、有色金属管及聚氯乙烯管均可焊接。特别适用于高压管路和长管路。但经常需拆卸的管段则不能用焊接方法连接。

三、阀门

阀门是用来开启、关闭和控制化工设备和管路中介质流动的机械装置。在生产过程中，或开停车时，操作人员必须按工艺条件，对管路中的流体进行适当调节，以控制其压力和流量，并使流体进入管路或切断流体流动或改变流动方向，在遇到超压状态时，还可以用它排泄压力，确保生产的安全。

1.阀门的一般知识

①阀门类别代号　阀门类别代号是用阀门名称的第一个汉字的拼音字首表示，如“闸阀”的代号，则用“闸”字的汉语拼音字首“Z”表示，其他阀门代号按表2-16规定；

②阀门传动方式代号　阀门传动方式代号用阿拉伯数字表示，按表2-17规定：

③连接形式代号　连接形式代号用阿拉伯数字表示，按表2-18规定：

④结构形式代号　结构形式代号用阿拉伯数字表示，按表2-19规定：

⑤阀座密封面或衬里材料代号，阀座密封面或衬里材料的代号用汉语拼音字母表示，按表2-20规定：

⑥公称压力数值，公称压力数值按规定选取。

⑦阀体材料代号，阀体材料代号用汉语拼音字母表示，按表2-21规定：

根据上述7个代号，则阀门型号的编制方法可见图2-33。

例如：某一阀门的铭牌上写着Z941T-1.0K，根据阀门型号编写方法可知：此阀门为电动机传动，法兰连接，明杆楔式单闸板，阀座密封面材料为铜合金，公称压力为1.0MPa，阀体材料为可锻铸铁的闸阀。

2.阀门的分类

阀门可分为他动启闭阀和自动作用阀两大类型，在选用时，其结构与制造材料必须与介质的性质、操作温度与压力以及阀门的通径等条件相适应。

（1）他动启闭阀　他动启闭阀的启动是通过外部作用力来完成的。作用力可为手动、气动或电动等。他动启闭阀按其结构的不同，可分为旋塞、截止阀、节流阀、闸阀和气动调节阀等。其用途见表2-22。

手动阀的启闭操作，应站在阀门侧面，用手或“F”扳手等工具操作。启闭过程中，用力均匀，避免形成冲击力。阀门开启完后，应回关一圈。阀门关闭完后，用扳手稍紧一下，不可过分用力，会损坏阀门密封面。

（2）自动作用阀　自动作用阀是由系统中某些参数的变化而自动启闭的阀件。它包括止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等。

止回阀又称止逆阀或单向阀，是一种依据阀前阀后介质的压力差而自动启闭的阀门。它的作用是使介质只能作一定方向的流动，阻止流体反向流动。多安装在泵的入口、出口管路上，蒸汽锅炉的给水管路上，以及其他不允许流体反向流动的管路上。

安全阀是一种安全保险的截断装置。是根据介质工作压力而自动启闭的阀门。多用于蒸汽锅炉和高压设备。

减压阀的作用是降低设备和管道内介质的压力，使之成为生产所需的压力，并能依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定。

疏水阀的作用是能自动地间歇地排除蒸汽管道、加热器、散热器等蒸汽设备系统中的冷凝水，又能防止蒸汽泄出，故又称凝液排除器、阻汽排水阀或疏水阀。

3.阀门的维护

对阀门的正确使用与维护，是关系到生产平稳和安全操作的问题。

（1）阀门的维护

①经常擦拭阀门的螺纹部位，保持清洁和润滑良好，使传动零件动作灵活，无卡涩现象；

②经常检查填料处有无渗漏。如有渗漏，应适当拧紧压盖螺母，或增添填料，如填料硬化变质，应更换新填料。换填料时要采取安全措施，以防介质喷（溢）出伤人；

③对于减压阀要经常观察减压效能，减压值变动大时，应解体检修；

④对于安全阀要经常检查是否渗漏和挂污垢，发现后及时解决，并定期校验其灵敏度；

⑤当阀门全开后，应将手轮倒转少许，使螺纹之间严紧，以免松动损伤；

⑥保持电动装置的清洁和电器接点的严紧，防止汽、水和油污的沾染；

⑦露天阀门的传动装置要有防护罩，以防雨、雪和大气的侵蚀；

⑧对于逆止阀应经常测听阀瓣或阀芯的跳动情况，以防掉落失效；

⑨冬季要检查保温层是否完好。停用阀门要将内部积存介质排净，以防冻坏；

⑩阀门的所有零部件应完好无缺。

（2）阀门的异常现象及处理方法，见表2-23。

（3）阀门的修理

①阀门壳体的损坏原因主要是介质的腐蚀和冲刷。当壳体腐蚀、冲刷部位影响到阀体强度和阀门关闭件的安装时，则必须更换新壳体。如果壳体上的密封面（指阀座）有轻度损坏时，可用光刀和研磨方法修理；若损坏较为严重，则可将密封面堆焊后光刀、研磨。如密封面镶嵌或用螺纹固定在壳体上时，则可更换密封圈或单配密封圈后研磨修复。

②阀芯是阀门的重要关闭件，由于受到介质的腐蚀和冲刷且启闭频繁，故其密封面容易损坏。常见的是密封平面被腐蚀或冲刷损坏。修理时用堆焊密封面法，而后光刀、研磨修复。对于软密封材料的阀芯，则采用更换的修理办法。

③阀杆是伸入介质受腐蚀和冲刷，且又在填料盒内移动受填料摩擦的阀门操纵和控制机构之一，它比较容易损坏。损坏后，一般采用更换办法，对于较大口径阀门的阀杆磨损，可用局部更换、补焊等方法修复。

（4）阀门的检查试验　修理后的阀门质量，可以用强度试验和密封性试验来检查。强度试验压力为公称压力的1.5倍，阀门强度试验压力可采用1.5倍的实际操作压力。密封性试验压力为公称压力或工作压力。

试验方法：将试验阀门的阀体内灌满水或油，排尽空气后加压至试验压力，在5min内压力不变为之合格。

四、化工管路的保温与涂色

1.保温材料的种类

化工管路保温；不仅可以减少设备、管路表面的散热或吸热，以维持生产所需的高温或低温，而且可以改善操作条件，维持一定的室温。这对优质稳产、节省能源和维护劳动环境起到积极的作用。

目前，化工管路的保温材料多采用石棉纤维及其混合材料，硅藻土及其混合材料，碳酸镁、蛭石、矿渣棉、酚醛玻璃纤维、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、软木砖和木屑等。对于低温管路，则采用软木（用沥青作黏合剂）和羊毛毡等作保冷材料。

2.化工管路的涂色

在化工厂及化工生产车间，管路交错，密如蛛网，为了使操作者便于区别各种类型的管路，必须在管路的保护层或保温层表面涂上不同的颜色。工厂里管路上的涂色方法有两种：一是单色，另一种是在底色上添加色圈（通常每隔2m有一个色圈，其宽度为50～100mm）。

常用化工管路涂色如表2-24所示。管路的涂色亦可根据各厂的具体情况自行调整或补充。

涂色用的颜料有两种，即油漆与硅酸盐颜料。前者涂于包扎类保护层上，后者涂于石棉水泥类保护层上。