西安不銹鋼管道在石油化工裝置中的應(yīng)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、法蘭、墊片和緊固件以及其他管道組成件，例如過濾器、分離器、阻火器、補(bǔ)償器等。

以下分別介紹各種常用材料。

一、管子

管子分類方法很多，按材質(zhì)分類可分為金屬管、非金屬管和鋼襯非金屬復(fù)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(shù)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(jié)重點(diǎn)介紹金屬管材。

(一) 焊接鋼管，也稱有縫鋼管，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，又稱為白鐵管或鍍鋅鋼管；表面不鍍鋅的即普通焊接鋼管，也稱為黑鐵管。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(jù)用戶要求，焊接鋼管在出廠時(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，每根管材長度為4～9m，不帶螺紋的焊接鋼管，每根管材長度為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(yàn)壓力為2.0MPa。加厚鋼管的試驗(yàn)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(guī)格范圍為公稱直徑6～150mm。

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

1．碳素?zé)o縫鋼管，常用的制造材質(zhì)為10號、20號、16Mn鋼，其規(guī)格范圍為：熱軋外徑φ32～630mm，冷拔外徑φ6～200mm，單根管長度4～12m，容許操作溫度為-40～450℃，廣泛用于輸送各種對鋼無腐蝕性的介質(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，稱鉻鉬鋼管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等，其規(guī)格范圍為外徑φ10～φ273mm，單根管長度4～12m，鉻鉬鋼管適用溫度范圍為-40～550℃。低合金無縫鋼管，多用于輸送各種溫度較高的油品、油氣和腐蝕性不強(qiáng)的鹽水、低濃度有機(jī)酸等。

3．不銹耐酸無縫鋼管，根據(jù)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，在施工圖上常用簡化材質(zhì)代號18-8來表示，適用溫度范圍為-196～700℃，在化工生產(chǎn)中用來輸送各種腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，如硝酸、醋酸和尿素等。

4．高壓無縫鋼管，其制造材質(zhì)與上述無縫鋼管基本相同，只是管壁比中低壓無縫鋼管厚，*厚的管壁達(dá)40mm。如化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管規(guī)格為φ14×4(mm)～273×40(mm)，單根管長度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縫鋼管輸送原料氣、氫氮?dú)狻⒑铣蓺狻⑺魵狻⒏邏豪淠冉橘|(zhì)。

除上述外，還有低溫鋼管，在引進(jìn)工程項(xiàng)目的冷區(qū)用量較多，其材料牌號為STPL-39、STPL-46，工作溫度可達(dá)-105℃，適用于輸送各種無腐蝕性低溫介質(zhì)管道，目前國內(nèi)還沒有批量生產(chǎn)與這種標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的鋼管。低溫鋼管分為無縫鋼管和有縫鋼管兩種，無縫低溫鋼管公稱直徑為15～400mm，壁厚同碳鋼管；有縫低溫鋼管公稱直徑為400～1100mm，壁厚為6～10mm，單根管標(biāo)準(zhǔn)長度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(shù)在施工現(xiàn)場制造或委托加工廠制造，專業(yè)鋼管廠不生產(chǎn)。鋼板材料有Q235、10號、20號、16Mn、20g等，其規(guī)格范圍為公稱直徑200～3000mm，*大的有4000mm，壁厚一般為4～16mm。公稱直徑200～900mm的單根管長度為6.4m；公稱直徑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，由鋼管制造廠生產(chǎn)，材質(zhì)有Q235，16Mn。其規(guī)格范圍為公稱直徑200～700mm，壁厚7～10mm，單根管長度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(qiáng)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，特別適用于長距離輸送管道。

根據(jù)工程所需，還有直縫不銹鋼板卷焊管，都是在施工現(xiàn)場卷制，制造廠不生產(chǎn)。所用材質(zhì)多為1Cr18Ni9Ti鋼板。其規(guī)格范圍公稱直徑為200～1000mm，公稱直徑200～400mm的壁厚為4mm，公稱直徑700～1000mm的壁厚為6～8mm，單根管長度為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(biāo)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、簡繁不等，因此，管件的種類較多。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

(一) 彎頭

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

1．瑪鋼彎頭

瑪鋼彎頭，也稱可鍛鑄鐵彎頭，是*常見的螺紋彎頭。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(guī)格比較小，常用的規(guī)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，也稱沖壓彎頭或無縫彎頭，是用上等碳素鋼、不銹耐酸鋼和低合金鋼無縫管等，在特制的模具內(nèi)壓制成型的。其彎曲半徑為公稱直徑的一倍半（R=1.5DN），在特殊場合下也可采用彎曲半徑等于公稱直徑的彎頭（R=1DN）。其規(guī)格范圍在DN20～600mm以內(nèi)。其壁厚范圍與無縫鋼管的表號一致。壓制彎頭一般由專業(yè)制造廠或加工廠用標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管沖壓加工而成，出廠時(shí)彎頭兩端應(yīng)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。其彎曲半徑同無縫管彎頭，規(guī)格范圍為公稱直徑200mm以上。

4．焊接彎頭

焊接彎頭，也稱蝦米腰或蝦體彎頭。制作方法有兩種，一種是在加工廠用鋼板下料，切割后卷制焊接成型，多數(shù)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(guī)格一般在200mm以上。使用溫度不能大于200℃，一般可在施工現(xiàn)場制作。

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(jù)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，適用于壓力22.0、32.0MPa的石油化工管道，常用規(guī)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(jù)制造材質(zhì)和用途的不同，劃分為很多種。從規(guī)格上劃分，可分為同徑三通和異徑三通，同徑三通也稱為等徑三通；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(guī)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(nèi)采暖、上下水和煤氣管道。

2．鋼制三通

20世紀(jì)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(shè)計(jì)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(nèi)容易進(jìn)入雜質(zhì)。七十年代后期，隨著冶金、石油化工等大型現(xiàn)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，無縫三通規(guī)格為DN20～600mm，鋼板焊制三通規(guī)格為DN150～1500mm。

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

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，制造方法類似挖眼接管，主管上所開的孔，要與相接的支管管徑相一致。焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，通常要求焊前進(jìn)行預(yù)熱，焊后進(jìn)行熱處理。其規(guī)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(guī)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(yùn)動方向來看，多數(shù)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。異徑管俗稱大小頭。

1．瑪鋼異徑管

瑪鋼異徑管，大體上分兩種，一種是內(nèi)螺紋異徑管也稱外接頭；另一種是內(nèi)螺紋和外螺紋結(jié)合的管件，稱作補(bǔ)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，分為無縫和有縫兩種，無縫異徑管用無縫鋼管壓制，有縫異徑管用鋼板下料，經(jīng)卷制焊接而成，也稱為焊制異徑管。這兩種異徑管都有同心和偏心兩種規(guī)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。

無縫異徑管的規(guī)格范圍為DN25～600mm，有縫焊接異徑管的規(guī)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始有的，早期工藝管道上的變徑，大部分是在現(xiàn)場制作。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(fèi)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。

橢圓形封頭也稱為管帽，其規(guī)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(nèi)徑，把封頭板放入管內(nèi)焊接。常用的規(guī)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，也稱管嘴，是自控儀表專業(yè)在工藝管道上的一次部件，是由工藝管道專業(yè)來安裝，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(guī)格范圍為DN15～200mm，高中低壓管道都使用。