西安不銹鋼管道在石油化工裝置中的應用

石油化工裝置中使用的管道器材，一般包括管子、管件、閥門(mén)、法蘭、墊片和緊固件以及其他管道組成件，例如過(guò)濾器、分離器、阻火器、補償器等。

以下分別介紹各種常用材料。

一、管子

管子分類(lèi)方法很多，按材質(zhì)分類(lèi)可分為金屬管、非金屬管和鋼襯非金屬復合管。非金屬管主要有橡膠管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃鋼管等，非金屬管的使用同金屬管相比所占比例較小，而金屬管在大多數石油化工裝置中要占到全部工藝管道安裝工程的百分之八十五以上，本節重點(diǎn)介紹金屬管材。

(一) 焊接鋼管，也稱(chēng)有縫鋼管，一般由鋼板或鋼帶卷焊而成。按管材的表面處理形式分為鍍鋅和不鍍鋅兩種。表面鍍鋅的發(fā)白色，又稱(chēng)為白鐵管或鍍鋅鋼管；表面不鍍鋅的即普通焊接鋼管，也稱(chēng)為黑鐵管。鍍鋅焊接鋼管，常用于輸送介質(zhì)要求比較潔凈的管道，如生活用水、凈化空氣、儀表空氣等；不鍍鋅的焊接鋼管，可用于輸送蒸汽、煤氣、壓縮空氣和冷凝水等。

根據用戶(hù)要求，焊接鋼管在出廠(chǎng)時(shí)可分兩種，一種是管端帶螺紋的，另一種是管端不帶螺紋的。管端帶螺紋的焊接鋼管，每根管材長(cháng)度為4～9m，不帶螺紋的焊接鋼管，每根管材長(cháng)度為4～12m。

焊接鋼管按管壁厚度不同，分為薄壁鋼管、加厚鋼管和普通鋼管。工藝管道上用量*多的是普通鋼管，其試驗壓力為2.0MPa。加厚鋼管的試驗壓力為3.0MPa。

焊接鋼管的聯(lián)接方法較多，有螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接和焊接。法蘭聯(lián)接中又分螺紋法蘭聯(lián)接和焊接法蘭聯(lián)接，焊接方法中又分為氣焊和電弧焊。

常用焊接鋼管的規格范圍為公稱(chēng)直徑6～150mm。

(二) 無(wú)縫鋼管，是工業(yè)管道中用量*大，品種規格*多的管材，基本上分為流體輸送用無(wú)縫鋼管和帶有專(zhuān)用性的無(wú)縫鋼管兩大類(lèi)，前者是工藝管道常用的鋼管，后者如鍋爐專(zhuān)用鋼管、裂化爐管和熱交換器用鋼管等。按材質(zhì)可分為碳素無(wú)縫鋼管、鉻鉬無(wú)縫鋼管和不銹、耐酸無(wú)縫鋼管。按公稱(chēng)壓力可分為低壓(0≤1.0MPa)、中壓(1.0＜10MPa＝、高壓(≥10MPa)三類(lèi)。工藝管道常用的是流體輸送用無(wú)縫鋼管。

1．碳素無(wú)縫鋼管，常用的制造材質(zhì)為10號、20號、16Mn鋼，其規格范圍為：熱軋外徑φ32～630mm，冷拔外徑φ6～200mm，單根管長(cháng)度4～12m，容許操作溫度為-40～450℃，廣泛用于輸送各種對鋼無(wú)腐蝕性的介質(zhì)，如輸送蒸汽、氧氣、壓縮空氣、油品和油氣等。

2．低合金鋼無(wú)縫鋼管，系指含一定比例合金元素的合金鋼管。通常分為兩種，一種是含有錳元素的低合金鋼管，稱(chēng)為普通低合金鋼管，如16Mn、15MnV等；另一種是含有鉻、鉬等元素的低合金鋼管，稱(chēng)鉻鉬鋼管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等，其規格范圍為外徑φ10～φ273mm，單根管長(cháng)度4～12m，鉻鉬鋼管適用溫度范圍為-40～550℃。低合金無(wú)縫鋼管，多用于輸送各種溫度較高的油品、油氣和腐蝕性不強的鹽水、低濃度有機酸等。

3．不銹耐酸無(wú)縫鋼管，根據鉻、鎳、鈦各種金屬的不同含量，品種很多，有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。這些鋼號中用量*多的是1Cr18Ni9Ti，在施工圖上常用簡(jiǎn)化材質(zhì)代號18-8來(lái)表示，適用溫度范圍為-196～700℃，在化工生產(chǎn)中用來(lái)輸送各種腐蝕性較強的介質(zhì)，如硝酸、醋酸和尿素等。

4．高壓無(wú)縫鋼管，其制造材質(zhì)與上述無(wú)縫鋼管基本相同，只是管壁比中低壓無(wú)縫鋼管厚，*厚的管壁達40mm。如化肥設備用高壓無(wú)縫鋼管規格為φ14×4(mm)～273×40(mm)，單根管長(cháng)度4～12m，適用壓力范圍10～32MPa，工作溫度-40～400℃。在石油化工裝置中用以上高壓無(wú)縫鋼管輸送原料氣、氫氮氣、合成氣、水蒸氣、高壓冷凝水等介質(zhì)。

除上述外，還有低溫鋼管，在引進(jìn)工程項目的冷區用量較多，其材料牌號為STPL-39、STPL-46，工作溫度可達-105℃，適用于輸送各種無(wú)腐蝕性低溫介質(zhì)管道，目前國內還沒(méi)有批量生產(chǎn)與這種標準相應的鋼管。低溫鋼管分為無(wú)縫鋼管和有縫鋼管兩種，無(wú)縫低溫鋼管公稱(chēng)直徑為15～400mm，壁厚同碳鋼管；有縫低溫鋼管公稱(chēng)直徑為400～1100mm，壁厚為6～10mm，單根管標準長(cháng)度6m。

(三) 鋼板卷板管

鋼板卷板管，是由鋼板卷制焊接而成，分為直縫卷焊鋼管和螺旋縫卷焊鋼管兩種。

直縫卷焊鋼管多數在施工現場(chǎng)制造或委托加工廠(chǎng)制造，專(zhuān)業(yè)鋼管廠(chǎng)不生產(chǎn)。鋼板材料有Q235、10號、20號、16Mn、20g等，其規格范圍為公稱(chēng)直徑200～3000mm，*大的有4000mm，壁厚一般為4～16mm。公稱(chēng)直徑200～900mm的單根管長(cháng)度為6.4m；公稱(chēng)直徑1000～3000mm的為4.8m。適用工作溫度：Q235為-15～300℃，10號、20號、16Mn、20g為-40～450℃，均適用于低壓范圍。

螺旋縫卷焊鋼管，由鋼管制造廠(chǎng)生產(chǎn)，材質(zhì)有Q235，16Mn。其規格范圍為公稱(chēng)直徑200～700mm，壁厚7～10mm，單根管長(cháng)度8～18m。適用工作溫度：Q235為-15～300℃，16Mn為-40～450℃，操作壓力：Q235為2.5MPa，16Mn為4MPa。

直縫卷焊鋼管和螺旋縫卷焊鋼管，多用于輸送常溫低壓腐蝕性不強的介質(zhì)，如低壓蒸汽、地下循環(huán)水、煤氣和油氣等。螺旋縫卷焊鋼管單根管較長(cháng)，特別適用于長(cháng)距離輸送管道。

根據工程所需，還有直縫不銹鋼板卷焊管，都是在施工現場(chǎng)卷制，制造廠(chǎng)不生產(chǎn)。所用材質(zhì)多為1Cr18Ni9Ti鋼板。其規格范圍公稱(chēng)直徑為200～1000mm，公稱(chēng)直徑200～400mm的壁厚為4mm，公稱(chēng)直徑700～1000mm的壁厚為6～8mm，單根管長(cháng)度為4.5m。適用溫度和輸送的介質(zhì)范圍同低壓不銹鋼管。

在管系中改變走向、標高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管系形狀各異、簡(jiǎn)繁不等，因此，管件的種類(lèi)較多。常用的管件有彎頭、三通、異徑管、管接頭、管帽等。

管件按用途分類(lèi)

(一) 彎頭

彎頭是用來(lái)改變管道的走向。常用彎頭的彎曲角度為90°、45°和180°，180°彎頭也稱(chēng)為U型彎管，也有特殊角度的彎頭，但為數極少。

1．瑪鋼彎頭

瑪鋼彎頭，也稱(chēng)可鍛鑄鐵彎頭，是*常見(jiàn)的螺紋彎頭。這種瑪鋼管件，主要用于采暖，上下水管道和煤氣管道上。在工藝過(guò)程中，除需要經(jīng)常拆卸的低壓管道外，其他物料管道上很少使用。瑪鋼彎頭的規格比較小，常用的規格范圍為1/2～4英寸，按其不同的表面處理分鍍鋅和不鍍鋅兩種。

2．壓制彎頭

壓制彎頭，也稱(chēng)沖壓彎頭或無(wú)縫彎頭，是用上等碳素鋼、不銹耐酸鋼和低合金鋼無(wú)縫管等，在特制的模具內壓制成型的。其彎曲半徑為公稱(chēng)直徑的一倍半（R=1.5DN），在特殊場(chǎng)合下也可采用彎曲半徑等于公稱(chēng)直徑的彎頭（R=1DN）。其規格范圍在DN20～600mm以?xún)取Ｆ浔诤穹秶c無(wú)縫鋼管的表號一致。壓制彎頭一般由專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng)或加工廠(chǎng)用標準無(wú)縫鋼管沖壓加工而成，出廠(chǎng)時(shí)彎頭兩端應加工好坡口。

沖壓焊接彎頭

沖壓焊接彎頭，是采用板材經(jīng)模具沖壓成半塊環(huán)形彎頭，然后將兩塊半環(huán)彎頭進(jìn)行組對焊接成型。其彎曲半徑同無(wú)縫管彎頭，規格范圍為公稱(chēng)直徑200mm以上。

4．焊接彎頭

焊接彎頭，也稱(chēng)蝦米腰或蝦體彎頭。制作方法有兩種，一種是在加工廠(chǎng)用鋼板下料，切割后卷制焊接成型，多數用于鋼板卷管的配套。另一種是用管材下料，經(jīng)組對焊接成型，其規格一般在200mm以上。使用溫度不能大于200℃，一般可在施工現場(chǎng)制作。

5．高壓彎頭

高壓彎頭，是采用上等碳素鋼或低合金鋼鍛造而成。根據管道連接形式，彎頭兩端加工成螺紋或坡口，加工的精密度很高，要求管口螺紋與法蘭口螺紋能緊密配套自由擰入并不得松動(dòng)，適用于壓力22.0、32.0MPa的石油化工管道，常用規格范圍為DN6～200mm。

(二) 三通

三通是主管道與分支管道相連接的管件，根據制造材質(zhì)和用途的不同，劃分為很多種。從規格上劃分，可分為同徑三通和異徑三通，同徑三通也稱(chēng)為等徑三通；同徑三通是指分支接管的管徑與主管的管徑相同；異徑三通是指分支接管的管徑小于主管的管徑，所以也稱(chēng)為不等徑三通，異徑三通用量要多一些。

1．瑪鋼三通

瑪鋼三通的制造材質(zhì)和規格范圍，與瑪鋼彎頭相同，在石油化工工藝管道中用量不多，主要用于室內采暖、上下水和煤氣管道。

2．鋼制三通

20世紀七十年代以前，我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的速度比較緩慢，工藝管道方面的工程技術(shù)也比較落后。在各種中低壓鋼管的設計中，管道需要使用三通管件時(shí)，一般都是采用挖眼接管的辦法來(lái)解決，即在需要接支管的主管上，按支管的直徑先挖出一個(gè)孔，再將支管焊上。這種辦法有很多缺點(diǎn)，焊接質(zhì)量不易保證，焊接后管道容易變形，主管內容易進(jìn)入雜質(zhì)。七十年代后期，隨著(zhù)冶金、石油化工等大型現代化生產(chǎn)裝置的引進(jìn)，促進(jìn)了工藝管道工程技術(shù)的發(fā)展，目前，我國已能生產(chǎn)中低壓管道鋼制定型三通，已形成系列產(chǎn)品，無(wú)縫三通規格為DN20～600mm，鋼板焊制三通規格為DN150～1500mm。

定型三通的制作，是以上等管材為原料，經(jīng)過(guò)下料、挖眼，加熱后用模具拔制而成，再經(jīng)機加工，成為定型成品三通。中低壓鋼制成品三通，在現場(chǎng)安裝時(shí)都是采用焊接。鋼板卷管所用的三通，有兩種情況，一種是在加工廠(chǎng)用鋼板下料，經(jīng)過(guò)卷制焊接而成；另一種是在安裝現場(chǎng)挖眼接管。

3．高壓三通

高壓三通，常用的有兩種，一種是焊制高壓三通，一種是整體鍛造高壓三通。

焊制高壓三通，選用上等高壓鋼管為材料，制造方法類(lèi)似挖眼接管，主管上所開(kāi)的孔，要與相接的支管管徑相一致。焊接質(zhì)量要求嚴格，通常要求焊前進(jìn)行預熱，焊后進(jìn)行熱處理。其規格范圍為DN16～200mm，壓力22MPa、32MPa。

整體鍛造高壓三通，一般是采用螺紋法蘭連接。其規格范圍為表號SCH160、DN15～600mm，表號外加有“XXS”，其管徑范圍DN15～300mm。

(三) 異徑管

異徑管的作用是使管道變徑，從流體運動(dòng)方向來(lái)看，多數是由大變小，也有的由小變大，如蒸汽回水管道和下水管道的異徑管就是由小變大。異徑管俗稱(chēng)大小頭。

1．瑪鋼異徑管

瑪鋼異徑管，大體上分兩種，一種是內螺紋異徑管也稱(chēng)外接頭；另一種是內螺紋和外螺紋結合的管件，稱(chēng)作補芯，它雖然不叫做異徑管，但起到異徑管的作用。

2．鋼制異徑管

鋼制異徑管，分為無(wú)縫和有縫兩種，無(wú)縫異徑管用無(wú)縫鋼管壓制，有縫異徑管用鋼板下料，經(jīng)卷制焊接而成，也稱(chēng)為焊制異徑管。這兩種異徑管都有同心和偏心兩種規格。偏心異徑管的底部有一個(gè)直邊，使用時(shí)能使管底成一個(gè)水平面，便于停產(chǎn)檢修時(shí)排放管中物料。

無(wú)縫異徑管的規格范圍為DN25～600mm，有縫焊接異徑管的規格范圍為DN200～1500mm。

鋼制異徑管，作為管道上的成品管件，是七十年代以后才開(kāi)始有的，早期工藝管道上的變徑，大部分是在現場(chǎng)制作。管徑變化很大的是在管端抽條焊接，直接加工成異徑管；管徑變化不大的在管端加熱直接摔制而成。抽條焊接制作異徑管，花費人工多，焊縫多，焊接質(zhì)量不易保證，目前，焊接質(zhì)量要求很高的工藝管道已禁止采用此種辦法。

(四) 其他管件

1．封頭

封頭，是用于管端起封閉作用的堵頭。常用的封頭有橢圓形和平蓋形兩種。

橢圓形封頭也稱(chēng)為管帽，其規格范圍為DN25～600mm，多用于中低壓管道上。平蓋封頭，按其安裝位置分為兩種，一種是平蓋封頭略大于管外徑，在管外焊接。另一種是平蓋封頭略小于管內徑，把封頭板放入管內焊接。常用的規格范圍為DN15～200mm，這種封頭多用于壓力較低的管道上。

2．凸臺

凸臺，也稱(chēng)管嘴，是自控儀表專(zhuān)業(yè)在工藝管道上的一次部件，是由工藝管道專(zhuān)業(yè)來(lái)安裝，所以把凸臺也列為管件。工藝管道用的單面管接頭也屬這一種，都是一端焊在主管上，另一端或者是安裝其它部件，或者是另外再接管，其規格范圍為DN15～200mm，高中低壓管道都使用。