管件的用途及种类

本文节选自 《压力管道设计及工程实例(二版) 第4章》

　　管件（Pipe Fitting）在管系中起着改变走向、改变标高或改变直径、封闭管端以及由主管上引出支管的作用。在石油化工装置中管道品种多，管系复杂、形状各异，简繁不等，所用的管件品种、材质、数量也就很多，选用时需要考虑的因素也复杂。

　　非金属管件和衬里管件的标准化程度不如钢制管件高，使用时要注意各制造厂在制造工艺、规格尺寸、各种性能等方面的差异。本节主要介绍钢制管件，需要选用非金属管件和衬里管件时可从有关的标准规范中查找。

　　一、  管件的用途及种类

　　根据管件端部连接形式可将管件分为对焊连接管件（简称对焊管件）、承插焊连接管件（简称承插焊管件）、螺纹连接管件（简称螺纹管件）、法兰连接管件以及其它管件。

　　压力管道设计中，常用对焊管件、支管台、承插焊及螺纹连接管件的形式。法兰管件多用于特殊场合，使用范围及数量相对比较少。需要时可根据《钢制法兰管件》（GB/T17185）的规定选用。

　　1.             对焊管件(Butt Welded Fitting)

　　对焊管件通常用于DN≥50mm的管道，广泛应用于易燃，可燃介质，以及高的温度—压力参数的其它介质管道。对焊管件比其它连接形式的管件连接可靠、施工方便、价格便宜、没有泄漏点。

　　管件的壁厚等级用管子表号表示，常用的管子表号为Sch40、Sch80，选用对焊管件时，管件应与其连接的管子的管子表号相同，即管件与管子等强度（而不是等壁厚），只是管件端部的壁厚与管子的壁厚相同。我国钢制对焊管件的国家标准（GB12459）、中国石油化工总公司标准（SH3408）基本与ASME B16.9、B16.28、JIS、JPI-7S、JPI-7S-1相同。

　　常用的对焊管件包括弯头、三通、异径管(大小头)和管帽，前三项大多采用无缝钢管或焊接钢管通过推制、拉拔、挤压而成，后者多采用钢板冲压而成。

　　它们通过公称壁厚等级（管子表号或壁厚值）来实现与管子等强度，至于其局部应力集中的补强，是制造厂应解决的事情。制造厂应对对焊管件的强度进行设计，并通过验证试验法进行验证。

　　1)   弯头(Elbow)

　　长半径弯头(Long Radius Elbow)（R＝1.5DN）：一般情况下，应优先采用；

　　短半径弯头(Short Radius Elbow)（R＝1.0DN）：多用于尺寸受限制的场合。其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。

　　弯管(Bend)（R＝nDN）：用于缓和介质在拐弯处的冲刷和动能，可用到R=3DN、6DN、10DN、20DN

　　根据制造方法不同又分为推制弯头、挤压弯头和焊制斜接弯头

　　推制弯头和挤压弯头： 常用于介质条件比较苛刻的中小尺寸管道上

　　焊制斜接弯头： 常用于介质条件比较缓和的大尺寸管道上，同时要求其弯曲半径不宜小于其公称直径的1.5倍。当斜接弯头的斜接角度大于450时，不宜用于剧毒、可燃介质管道上，或承受机械振动、压力脉动及由于温度变化产生交变载荷的管道上。

图4.6.1对焊弯头

　　2)      三通(Tee)

　　等径三通(Straight Tee)

　　异径三通(Reducing Tee)

　　y型三通  常常代替一般三通，用于输送有固体颗粒或冲刷腐蚀较严重的管道上。

图4.6.2三通

　　3)      异径管(大小头)( Reducer)

　　通常有同心异径管（Concentric Reducer），偏心异径管（Eccentric Reducer）。

图4.6.3异径管(大小头)

　　4)      管帽(封头)（Cap）

　　有平盖封头、标准椭圆封头。

　　平盖封头制造较容易，价格也较低，但其承压能力不如标准椭圆封头，故它常用于DN≤100、介质压力低于1.0MPa的条件下。标准椭圆封头为一带折边的椭圆封头，椭圆的内径长短轴之比为2:1，它是应用最广的封头。

　　在很多情况下，如管廊上的管子端部，不用管帽而用法兰代替，以便于管子的吹扫和清洗。

　　对于DN≤40的管子及其元件，因为它的壁厚一般较薄，采用对焊连接时错口影响较大，容易烧穿，焊接质量不易保证，故此时一般不采用对焊连接。但下列几种情况例外：

　　（1） 对于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件，其壁厚已比较厚，采用对焊连接时前面所述的问题已不存在，故也常用对焊连接；

　　（2） 有缝隙腐蚀介质(如氢氟酸介质)存在的情况下，即使DN≤40、壁厚小于SCH160，也采用对焊连接，以避免缝隙腐蚀的发生，此时在焊接施工时常采用小焊丝直径、小焊接电流的氩弧焊而不用一般的电弧焊；

　　（3） 对润滑油管道，当采用承插焊连接时，其接头缝隙处易积存杂质而对机械设备产生不利影响，此时也应采用对焊连接。

　　2.          承插焊管件（Socket Welding Fitting；SW）

　　通常情况下，承插焊管件用于DN≤40mm、管壁较薄的管子和管件之间的连接。包括弯头、三通、加强管嘴、加强管接头、管帽、管箍、异径短节、活接头、丝堵、仪表管嘴、软管站快速接头、水喷头等

　　在我国，主要的承插焊管件标准有国家标准《锻钢制承插焊管件》（GB/T14383）、中国石油化工总公司标准《锻钢制承插焊管件》（SH3410）、化工行业标准《锻钢承插焊管件》（HG/T21634）。承插焊管件通常采用模压锻造后再机械加工成型工艺制造。

　　一般异径短节、螺纹短节等为插口管件；弯头、三通、管帽、加强管嘴、活接头、管箍等为承口管件。承插焊是插口与承口之间的连接，因此，在应用中应考虑这些管件之间的搭配组合以及所需的结构空间。

图4.6.4  承插焊管件图

　　3.          螺纹管件（Threaded Fitting; ＳＣＲ‘Ｄ）

　　1）  常用材料有锻钢、铸钢、铸铁、可锻铸铁，石油化工装置的工艺管道大多选用锻钢制锥管螺纹管件。常用锻钢制螺纹管件的标准有HG/T21632、GB/T14626。

　　2）  螺纹连接也多用于DN≤40的管子及其元件之间的连接。常用于不宜焊接或需要可拆卸的场合。螺纹连接件有阳螺纹（Male Screw）和阴螺纹（Female Screw）之分。常用的管件中，螺纹短节为阳螺纹，而弯头、三通、管帽、活接头等多为阴螺纹，使用时应注意它们之间的搭配和组合。螺纹连接与焊接相比，其接头强度低，密封性能差，因此其使用时，常受下列条件的限制：

　　(1)         螺纹连接的管件应采用锥管螺纹；

　　(2)         螺纹连接不推荐用在大于200℃及低于－45℃的温度下；

　　(3)         螺纹连接不得用在剧毒介质管道上；

　　(4)         按国标GB50316，螺纹连接不得用于有缝隙腐蚀的流体工况中，不应使用于有振动的管道。

　　(5)         用于可燃气体管道上时，宜采用密封焊进行密封。

　　3）  常用的锥管螺纹可分为：55°锥管螺纹 (多用于欧洲)；60°锥管螺纹 (多用于美国)。

　　(1)         (ISO7/1)为55°锥管螺纹。日本标准同时包含55°锥管螺纹和60°锥管螺纹两种。

　　(2)         GB7306为55°锥管螺纹 等同采用(ISO7/1)

　　螺纹锥度为：1：16；牙型角：55°；尺寸范围：1/16”~6”；螺纹标志代号：R(圆锥外螺纹)； Rc（圆锥内螺纹）。

　　(3)         GB12716为60°锥管螺纹等同采用（ASME B 1.20.1）

　　螺纹锥度为：1：16；牙型角：60°；尺寸范围：1/16”~12”；标识：NPT；两种圆锥管螺纹不能互换。

图4.6.5  螺纹管件图

　　4.          法兰连接管件多用于特殊配管场合，实际用量相对比较少。

　　5.          其它常用的管件还有加强管接头，例如螺纹加强管接头（Threadolet）、承插焊加强管接头（Sockolet）、对焊加强管接头（Weldolet）、插入加强管接头（Insert Weldolet）、斜接加强管接头（Latrolet）、弯头加强管接头（Elbolet）以及一种英文叫Sweepolet的加强管接头（这些“加强管接头”按2003年中国寰球工程公司编写的《英汉化学工程图解词汇》均称为支管台）。这些加强管接头可直接焊在主管上，与三通一样从主管上引出支管，不需另外补强，适用于高、中压管道。国内有化工行业标准《锻钢承插焊、螺纹和对焊管台》（HG/T21634）。

 　　图4.6.7所示的插入加强管接头（Insert Weldolet）、斜接加强管接头（Latrolet）、弯头加强管接头（Elbolet）以及加强管接头(Sweepolet)与主管连接的焊缝可进行无损探伤检查，焊接可靠，克服了“马鞍焊”的角焊缝焊缝质量不宜保证、检查困难的缺点，适用于火灾危险分类为甲、乙类介质和剧毒介质的管道，是理想的管接头。目前，国内还没有制造厂生产这几种接头。图4.6.6所示是承插焊和螺纹连接的变径管接头，用于DN50以下管道及其管配件的连接。

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