管道安装技术与工艺讲义.pdf
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1、1 管道安装技术与工艺讲义管道安装技术与工艺讲义 侯亚平 2006 年 2 月 11 日15 日授课于电大石油地面工程技术培训班 前前言言 管道工程的任务是输送介质,随着国民经济的发展和人民生活水平的 提高,管道工程的应用范围越来越广泛。从民用建筑中的供水、供热、供 煤气,到现代工业中的各种气体、液体、甚至固体物质的输送都离不开管 道工程。现在,几乎所有的工厂、矿山、公用建筑及民用建筑无不安装管 道设施,管道工程建设在油田生产、生活中也占有举足轻重的地位,特别 是我国加入 WTO 后,中国经济熔入世界经济大潮中,经济建设速度明显加 快,同时,对能源的依赖比重也越来越大,而油、气、水等介质的采集
2、、 输送、处理和销售,通过管道能更安全、经济、高效地完成,因此其应用 范围越来越广泛,特别是现代化的工厂和城市,管道工程已是保障生产和 生活正常进行不可缺少的生产条件和基础设施。 “十五”期间,特别是近几 年来,国家对基础建设的投资也逐年递增,我国耗巨资完成的具有国际代 表性的“西气东输工程” ,从新疆到上海单线长度达 4200 公里、工程总投 资达 435 亿元,又如“陕京线工程(860Km 、30 亿元) ”及陕京二输气工 程(851Km) ,其它还有兰-成-渝成品油管线(1252Km、35.04 亿元) 、涩- 宁-兰输气管线(953Km、25 亿元) 、忠-武输气管线工程(1375Km
3、、49.7 亿元) 、 甬-沪-宁原油管线 (652Km、 54 亿元) 、 西南成品油管道工程 (1740Km、 35.2 亿元) 、仪-长原油管道工程(996Km、40.9 亿元)等等,工程规模少则 几百公里,多则上千公里,投资几亿、几十亿乃至百亿元,从此可看出管 道工程在国民经济中的重要性。世界经济飞速发展的当今,能否与因特网 一样实现油、气、水等介质的集输网络,是衡量一个国家生产、生活水平 2 的标志之一。 管道工程是一项综合性的实用技术,它涉及的专业范围很广,如给排 水、暖通空调、燃气供应、工厂动力、化工工艺等都与其密切相关,但在 我国工程建设的施工过程中,很少有按这种专业来划分工种
4、的,多数是以 管工这一工种来划分施工类型,据此情况,不妨打破上述专业界限,把管 道工程施工技术从各个专业中提取出来,综合归类,以工业管道安装技术 为主线,将有关资料汇集起来进行讲授。 要想建成一项优良工程,除需要有优秀的工程设计外,还必须有高素 质的施工管理人员和高水平的施工队伍才能实现。且随着我国科技事业的 目益发展,管道工程技术水准也不断提高,施工技术难度也越来越大,验 收技术标准也越来越高。近几年来,新材料、新技术、新工艺的不断涌现, 这对我们工程技术人员来说既是动力,又是压力,这就要求我们不仅要学 会传统的技术工艺,而且更要善于学习、吸收、运用新工艺,用最新技术 武装自己,只有这样,才
5、能圆满完成工作任务。 3 目目目目录录录录 第一部分第一部分第一部分第一部分 管道安装基础理论知识管道安装基础理论知识1 第一章第一章 管道安装常用资料管道安装常用资料1 第一节 管道工程常用符号与计量单位1 第二节 管道工程基本常识8 第二章第二章 钢、钢材、管材与管件钢、钢材、管材与管件20 第一节 钢及钢材20 第二节管材25 第三章第三章 阀门阀门27 第一节 阀门的分类、基本参数及代号27 第二节 阀门的识别33 第三节 阀门的安装34 第四章第四章第四章第四章 焊接材料焊接材料36 第一节 电焊条36 第二节 焊丝39 第二部分第二部分 管道安装技术与工艺管道安装技术与工艺46 第
6、一章第一章管道安装施工管道安装施工46 第一节 管道安装施工的一般规定46 第二节中、低压管道安装52 第三节高压管道安装54 第二章第二章常用材质管道安装常用材质管道安装55 第一节 碳素钢管道安装55 第二节合金钢管道安装69 第三节不锈钢管道安装72 第三部分第三部分干线管道的特殊施工技术与工艺干线管道的特殊施工技术与工艺77 4 第一章第一章 不良地区管道施工技术与工艺不良地区管道施工技术与工艺77 第一节 顶管施工 第二节 定向钻施工 第三节 盾构施工 5 第一部分第一部分管道安装基础理论知识管道安装基础理论知识 第一章第一章管道安装常用资料管道安装常用资料 第一节第一节 管道工程常
7、用符号与计量单位管道工程常用符号与计量单位 一、管道工程常用符号 序号名称符号序号名称符号 1管子外径Dw,dw17宽b,B 2管子内径Dn,dn18高h,H 3直径D,d19厚d, 4公称直径DN20摩擦阻力系数 5管子截面半径R,r21流量系数 6压力P22传热系数K 7公称压力PN23面积A,S 8流量Q,q24容积V 9流速V,v25时间T 10扬程H,h26质量M 11功W27密度 12功率P28热量Q 13转速N29温度T,T 14效率30热导率,k 15平面角,31动力粘度,() 16长度l,L32雷诺数Re 二、法定计量单位 国际单位制的基本单位国际单位制的基本单位 量的名称单
8、位名称单位符号 长度米m 质量千克(公斤)kg 时间秒s 电流安培A 热力学温度开尔文K 6 物质的量摩尔mol 发光强度坎德拉cd 国际单位制的辅助单位国际单位制的辅助单位 量的名称单位名称单位符号 平面角弧度rad 立体角球面度sr 国际单位制中具有专门名称的导出单位国际单位制中具有专门名称的导出单位 量的名称单位名称单位符号 频率赫兹Hz 力;重力牛顿N 压力,压强;应力帕斯卡Pa 能量;功;热量焦耳J 功率瓦特W 电荷量库仑C 电位;电压;电动势伏特V 电容法拉F 电阻欧姆 电导西门子S 磁通量韦伯Wb 磁通量密度,磁感应强度特斯拉T 电感亨利H 摄氏温度摄氏度 国家选定的非国际单位制
9、单位国家选定的非国际单位制单位 量的名称单位名称单位符号换算关系和说明 时间 分 小时 天(日) min h d 1min=60s 1h=60min=3600s 1d=24h=86400s 平面角 秒 分 度 () () () 1=(/64800)rad 1=60=(/10800)rad 1=60=(/180)rad 旋转速度转每分r/ min1r/min=(1/60)-1 长度 英寸In()1in()=25.54mm 海里n mile1n mile=1852m 速度节kn1kn=1n mile/h=(1852/3600)=0.5144m/s 质量吨t1t=1000kg 体积升L(l)1L=1
10、dm3=10-3m3 级差分贝dB 注:1.周、月、年(年的符号为 a)为一般常用时间单位。 7 2.角度单位度、分、秒的符号不处于数字后时加圆括号。 3.升的符号中,小写字母 l 为备用符号。 4.r 为“转”的符号。 用于构成十进倍数和分数单位的词头用于构成十进倍数和分数单位的词头 所表示的因数词头名称词头符号 106兆M 103千k 102百h 101十da 10-1分d 10-2厘c 10-3毫m 10-6微 10-9纳诺n 三、常用计量单位名称、符号及对主单位的比 类别单位名称代号对主单位的比 长度 微米m百万分之一米(1/106m) 毫米mm千分之一米(1/1000m) 厘米cm百
11、分之一米(1/100m) 米m主单位 千米km米的千倍(1000m) 质量 毫克mg百万分之一千克(1/106kg) 克g千分之一千克(1/1000kg) 千克kg主单位 吨t千克的千倍(1000kg) 容量 毫升mL千分之一升(1/1000L) 升L主单位 体积 立方毫米mm3一兆分之一立方米(10-9m3) 立方厘米cm3百万分之一立方米(1/106m3) 立方米m3主单位 四、非法定计量单位与法定计量单位换算关系 非法定计量单位与法定计量单位换算关系非法定计量单位与法定计量单位换算关系 量的名称 非法定计量单位法定计量单位 换算关系 名称符号名称符号 力千克力kgf牛顿N1kgf=9.8
12、0665N 力矩千克力米kgfm牛顿米Nm1kgfm=9.80665Nm 压强 千克力每平方米kgf/m2 帕斯卡Pa 1 kgf/m2=9.80665Pa 工程大气压at1at=9.80665104Pa 巴bar1bar=105Pa 毫米水柱mmH2O1mmH2O=9.80665Pa 毫米汞柱mmHg1 mmHg=133.322Pa 应力,强度千克力每平方厘米kgf/cm2帕斯卡Pa1kgf/cm2=9.80665104Pa 8 千克力每平方毫米kgf/mm2帕斯卡Pa1kgf/mm2=9.80665106Pa 能量,功 功率 千克力米kgfm焦耳J1kgfm=9.80665J 千克力米每秒
13、kgfm/s瓦特W1kgfm/s=9.80665W 米制马力瓦特W1米制马力=735.499W 热,热量卡cal焦耳J1cal=4.1868J 第二节第二节 管道工程基本常识管道工程基本常识 一、工业管道的分类和分级 工业管道通常按介质的压力、温度、性质分类,亦可按管道材质、温 度和压力分类。 工业管道按介质压力分类工业管道按介质压力分类 序号分类名称压力值 PN/Mpa 1低压管道PN2.5 2中压管道PN46.4 3高压管道PN10100 4超高压管道PN100 工业管道按介质温度分类工业管道按介质温度分类 序号分类名称介质温度 t/ 1常温管道工作温度为-40-120 2低温管道工作温度
14、为-40 以下 3中温管道工作温度为 121450 4高温管道工作温度为 450 工业管道按介质性质分类工业管道按介质性质分类 序号分类名称介质种类对管道的要求 1汽水介质管道 过热水蒸气、饱和水蒸气和 冷热水 根据工作压力和温度进行选材,保证管道 有足够的机械强度和耐热的稳定性 2 腐蚀性介质管 道 硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、 苛性碱、氯化物、硫化物等 所用管材必须具有耐腐蚀的化学稳定性 3 化学危险品介 质管道 毒性介质(氯、氰化物、氨、 沥青、煤焦油等) 、可燃与 易燃易爆介质(油品油气、 水煤气、氢气、乙炔、乙烯 等) ,以及窒息性、刺激性、 腐蚀性、易挥发性介质 输送这类介质的管道,除
15、必须保证足够的 机械强度外,还应满足以下要求: 1 密封性好 2安全性好 3放空与排泄快 9 4 易凝固、 易沉淀 介质管道 重油、沥青、苯、尿素溶液 输送这类介质的管道应采取如下特殊措 施: 用管外绝热和外加伴热管的办法来保 持介质温度,并采取蒸汽吹扫的办法进行 扫线 5粉粒介质管道一些固体物料、粉粒介质 1选用合适的输送速度 2 管道的受阻部件和转弯处应做成便于介 质流动形状,并敷设耐磨材料 管道材质、介质温度和压力分级管道材质、介质温度和压力分级 材质工作温度 t/ 工作压力 p/Mpa 碳钢 370 370 32 10 1032 4010 410 1.64 1.64 1.6 1.6 合
16、金钢-70 或450任意 不锈钢-70450104101.641.6 铝及铝合金任意1.6 铜及铜合金任意104101.641.6 注:1.剧毒介质的管道按类管道。 2.有毒介质及甲、乙类火灾危险物质的管道均升一类。 管道按操作压力与操作温度分级管道按操作压力与操作温度分级 级别操作压力 p/MPa操作温度 t/ 6.4 450 -140-45 46.4 350450 -45-30 1.64 200350 -30-20 1.6-20200 注:1.本表适用于公称压力不大于 10MPa、工作温度为-140800的管道。 2.根据操作压力(工作压力)和操作温度(工作温度)的最高参数决定管道的级别,
17、若两 个参数都较高的管道,应按操作压力和温度换算为公称压力套用压力等级。 3.剧毒介质为级管道。 4.易燃、易爆介质、有毒腐蚀介质均升一级。 5.空气、惰性气体、水及其它不燃液体应降一级。 二、管子、管件的公称直径及其相应的管螺纹 公称直径 DN/mm相应的管螺纹 in公称直径 DN/mm相应的管螺纹 in 81/4803 10 103/81004 151/21255 203/41506 2511757 3211/42008 4011/22259 50225010 6521/230012 三、管路的一般连接形式 序号连接形式适用管径 适用公称压力 PN/ MPa 备注 1螺纹连接8mm(1/4
18、)300mm(12)不限 承载压力越大, 管径相 对越小 2法兰连接10mm2000mm0.254.0 3承插连接任何管径低压 4焊接连接任何管径不限 四、管路系统的图形符号 1基本原则 管路系统中常用的图形符号适用于输送液体、气体及其它介质的管路 系统原理图,也可用于有关的其它设计图样。 管路系统中常用的图形符号是按形象化、简化、清晰和便于手工、 计算机绘图及缩微复制等要求制订的。 管路系统中常用的图形符号是按管路为水平时绘制的,也适用于任 何位置的管路,但图形符号内的字符、指针等仍按管路为水平时表示。 管路系统中常用的图形符号一般用粗线(线宽 b=0.52mm)绘制, 对管件、阀门及控制元
19、件等图形符号允许用细线(线宽约为 b/3)绘制,同 一图样上图形符号的各类线型宽度应分别保持一致,两平行线间的最小距 离应为 0.7mm。 位于图形符号内或与符号组合在一起使用的字母、数字和所有其它 字符,应按直体书写,其线宽应与符号本身的线宽相同。 功能相关的图形符号应成组设计,可由一基本符号与附加符号或符 号要素组成。成组符号的特征是:形状相似、含义相似、所表示的对象相 11 似或用法相似等。 未作规定的管路系统中的图形符号,可根据本标准的原则组合或派 生。 管路系统中常用的图形符号一般在单线管路中使用,必要时也可用 于双线管路。 在应用时,图形符号的大小可适当地按比例放大或缩小。 2管路
20、 管路的符号 序号名称符号说明 1 单线管路 符号表示图样上管路与有关剖切平面的相对位 置。介质的状态、类别和性质用规定的代号注 在管路符号上方或中断处,必要时应在图样上 加注图例说明 双线管路 符号表示介质的状态、类别和性质,并应在图 样上加注图例说明,如不够用时可按符号的规 律进行派生或另行补充 2挠性管、软管 3保护管 起保护管路的作用,使其不受撞击、防止介质 污染绝缘等,可在被保护管路的全部或局部上 用该符号表示或省去符号仅用文字说明 4绝热管 起绝热作用。可在被绝热管路的全部或局部上 用该符号表示或省去符号仅用文字说明 5夹套管 管路内及夹层内均有介质出入。该符号可用波 浪线断开表示
21、 6蒸汽伴热管 7电伴热管 8交叉管 指两管路交叉、不连接。当需要表示两管路相 对位置时,其中在下方或后方的管路应断开表 示 9相交管 指两管路相交连接,连接点的直径为所连接管 路符号线宽 b 的 35 倍 b 5b 3b5b b 12 10弯折管 表示管路朝向观察者弯成 90 表示管路背离观察者弯成 90 11介质流向 一般标注在靠近阀的图形符号处,箭头的形式 按 GB/T4458.4-1984 机械制图尺寸注法 的规 定绘制 12管路坡度 管路坡度符号按 GB/T4458.4-1984 机械制图尺 寸注法中的斜度符号绘制 管路连接形式的标注方法 序号名称符号说明 1螺纹连接 必要时可用文字
22、说明,省略符号绘制2法兰连接 3承插连接 4焊接连接 焊点符号的直径约为所连接管路符号线宽 b 的 35 倍,必要是地可省略 管路中介质 的类别代号 管路中常用介质类别代号的规定如下: 空气A(Air);蒸汽S(Stream);油O(Oil);水W(Water) 管路中其它介质的类别代号重复时,则用前两位大写字母表示。也 可采用该介质化合物分子式符号(如硫酸为 H2SO4)或国际通用代号(如 聚氯乙烯为 PVC)表示其类别。 必要时可在类别代号的右下角注上阿拉伯数字,以区别该类介质的 不同状态和性质。 管路的标注 管径 a.对无缝钢管或有色金属管管路,应采用“外径壁厚”标注,如 Dw1084,
23、如下图所示: 0.002 31:500 W Dw1084 S Dw323 ADN40 3b5b b 13 标高 a.标高符号一般采用下图 1 的形式。当注写位置不够时,也可采用下图 2 的形式。 b.标高的单位一律为 m。 c.管路一般注管中心的标高。必要时,也可注管底的标高。 d.标高一般注至小数点以后两位。零点标高注成0.00,正标高前可不 加正号() ,但负标高前必须加注负号() 。 e.标高一般应标注在管路的起始点、 末端、 转弯及交点处, 如下图所示。 W DN25 图 2 5.50 -5.50 3.60 1.90 5.50 h 45 h 约为 3.55mm 图 1 14 如需同时表
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