第四章 管道及閥門

第四章管道與閥門第一節(jié)管道的分類1、金屬管：主要有鋼管、鑄鐵管和有色金屬管。耐高溫，導(dǎo)熱快，適應(yīng)性強(qiáng)。但耐蝕性較差，不銹鋼價格高。2、非金屬管：主要有混凝土管、陶瓷管和塑料管。耐蝕性好，混凝土管、陶瓷管價格低，但笨重。塑料管美觀、質(zhì)輕，但不耐用。3、塑料復(fù)合管：耐用且耐腐蝕。但管徑都較小。第二節(jié)金屬管⑴無縫鋼管一般由鑄鋼錠或?qū)嵭陌舨耐ㄟ^穿孔機(jī)先行穿孔，再經(jīng)過熱軋或冷拔（軋）而成，此外也有用鑄造方法制成。無縫鋼管公稱壓力范圍為PN=1.0～25MPa.無縫鋼管規(guī)格多，承壓范圍大，但耐蝕性較差。不銹無縫鋼管耐蝕性好、美觀、無毒、衛(wèi)生，但價格高。專用無縫鋼管用于特殊場合。如鍋爐用高壓無縫鋼管、化工用高壓無縫鋼管、石油裂化用不銹無縫鋼管等。⑵焊接鋼管一般由鋼帶材或鋼板材先卷成管材，再加以焊接而成。一般適用于PN≤1.6MPa的管道。常用的焊接鋼管包括低壓流體輸送用焊接鋼管、螺旋縫電焊鋼管和鋼板卷制直縫電焊鋼管。低壓流體輸送用焊接鋼管多用于流體輸送，如水、煤氣等。螺旋縫電焊鋼管抗壓能力大。鋼板卷制直縫電焊鋼管直徑大，輸送能力大。⑶鑄鐵管分為高硅鑄鐵管和普通鑄鐵管。鑄鐵管用于給排水管道工程，可分為給水鑄鐵管和排水鑄鐵管。鑄鐵管直徑大，輸送能力大，耐蝕性較好，價格低廉。但笨重，不美觀。第三節(jié)塑料管(1)硬聚氯乙烯(UPVC)管特點：機(jī)械物理性能好，質(zhì)輕而堅，不燃燒，隔熱性好，耐蝕性好，流體阻力小，強(qiáng)度高，造價低，使用壽命長。衛(wèi)生性能好，運輸和施工方便，費用低。但脆性大，熱膨脹系數(shù)很大。(2)聚烯烴管主要包括：聚乙烯管（PE管）、聚丙烯管（PP管）、聚丁烯管（PB管）

特點：無毒，耐腐蝕，不結(jié)垢，光滑，阻力小，柔韌，可回收利用，為綠色材料。但強(qiáng)度低，不耐用，耐熱性差。第四節(jié)塑料復(fù)合管(1)塑-塑復(fù)合管由兩種不同品種或不同性質(zhì)的塑料復(fù)合制成的管子。如UPVC-PE復(fù)合管，外層為UPVC，可增加管子的強(qiáng)度。內(nèi)層為PE，用作給水管時，衛(wèi)生、光滑、阻力小。(2)鋼-塑復(fù)合管既耐腐蝕，強(qiáng)度又高。(3)鋁-塑復(fù)合管（PAP）耐壓強(qiáng)度提高，耐溫性提高，耐蝕性好，質(zhì)輕，柔韌，美觀，無毒，價格低。但強(qiáng)度不及鋼-塑復(fù)合管。第五節(jié)管道的安裝1.管道的連接可分為可拆卸連接和不可拆卸連接兩種基本方式。①焊接：接頭緊密，不漏水，施工迅速，不需配件，缺點是不能拆卸。適用于鋼管，但只能用于非鍍鋅鋼管。②熔接：適用于塑料管和塑料復(fù)合管。有熱熔和電熔兩種熔接方式。③承插連接：適用于鑄鐵管和塑料管。④法蘭連接：適用于鋼管和塑料管。常用于大口徑、密封性要求較高且需要經(jīng)常拆卸的管道或與帶法蘭的設(shè)備、儀表、管配件的連接。⑤螺紋連接（絲口連接）：適用于鋼管和塑料管。常用于小口徑、低壓、常溫且需要經(jīng)常拆卸的管道或與帶絲口的設(shè)備、儀表、管配件的連接。鍍鋅鋼管必須用螺紋連接。⑥溝槽式連接：使用開槽機(jī)械在管道外側(cè)開槽，利用溝槽式配件將管道連接。適用于工作壓力較低的鋼管。2、管道連接方式的選擇⑴鋼管的連接①焊接②法蘭連接③螺紋連接⑵鑄鐵管的連接①承插連接②法蘭連接⑶塑料管的連接①焊接和熔接②承插連接③法蘭連接④螺紋連接3、管道支吊架管道支、吊架按其結(jié)構(gòu)形式可分為托架、吊架、墻架、水平管支架、彎管支架等；按其固定方式可分為固定支架、活動支架、彈性支架等。①墻式管道支架（墻架）：可用預(yù)埋件（預(yù)埋鋼板、角鋼、螺栓）或膨脹螺栓固定在墻上，當(dāng)墻架需固定在鋼制設(shè)備、容器、構(gòu)架上時，也可用焊接或螺栓連接加以固定。②吊架吊架主要用于室內(nèi)架空管道的支撐。上端固定在建筑物的梁底或樓板底部，下端是用以固定管子的管箍，中間是可以調(diào)節(jié)長度的活動吊桿。為減少管道的震動和噪聲，還可以在吊桿中裝上橡膠彈性避震元件，即為彈性吊架。③水平管支架這是一種用于室外架空管道，使用較為普遍的管道支架。④彎管托座（管座）當(dāng)管道的立管經(jīng)彎頭與水平管相連時，立管自重及其中的液體重量均由水平管承受，為防止水平管產(chǎn)生位移或被破壞，可在彎管處設(shè)置彎管托座。4、管道避震管道震動主要來自水泵的震動和管內(nèi)流體速度、流向改變時引起的震動。安裝管道時采用可曲撓接頭（撓性接頭）和彈性支架可有效的降低和避免管道的震動?？汕鷵辖宇^可由橡膠或金屬波紋管制成。其中可曲撓橡膠接頭因其耐腐蝕性好，價格較低，因此使用普遍?？汕鷵舷鹉z接頭由特種橡膠的外膠層、聚酯簾布的增強(qiáng)層、硬鋼絲繩的骨架和法蘭或活接頭等組成?？汕鷵舷鹉z接頭按其形狀可分為直管型和彎管型；按其連接方式可分為法蘭連接和螺紋連接兩種形式；按其結(jié)構(gòu)可分為單球體和雙球體等?？汕鷵辖宇^的使用，可大大降低各類管道系統(tǒng)的震動和噪聲，同時也解決了各類管道接口的偏轉(zhuǎn)位移、軸向伸縮及不同心度等問題，還可消除各類管道的各種安裝應(yīng)力和變形壓力，降低管道系統(tǒng)對于支座的反力，是管道系統(tǒng)的理想的保護(hù)裝置。第六節(jié)閥門一、閥門概述及分類閥門時最重要的設(shè)備和管道附件之一，具有截斷、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流、泄壓等功能。閥門的種類繁多，且有多種分類方法。（一）按用途和作用分類1、截斷閥類：主要用于截斷或接通介質(zhì)流。包括閘閥、截止閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥等。2、調(diào)節(jié)閥類：主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。包括調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥等。3、止回閥類：用于阻止介質(zhì)倒流。包括各種結(jié)構(gòu)的止回閥。4、分流閥類：用于分配、分離或混合介質(zhì)。包括各種結(jié)構(gòu)的分配閥和疏水閥等。5、安全閥類：用于超壓安全保護(hù)。包括各種類型的安全閥。（二）按主要參數(shù)分類1、按壓力分類(1)真空閥：工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門。(2)低壓閥：公稱壓力PN<1.6MPa的閥門。(3)中壓閥：公稱壓力PN<2.5～6.4Mpa的閥門。(4)高壓閥：公稱壓力PN10.0～80.0Mpa的閥門。(5)超高壓閥：公稱壓力PN≥100Mpa的閥門。2、按介質(zhì)工作溫度分類(1)高溫閥：t>450℃的閥門。(2)中溫閥：120℃≤t<450℃的閥門。(3)常溫閥：-40℃≤t<120℃的閥門。(4)低溫閥：-100℃≤t<-40℃的閥門。(5)超低溫閥：t<-100℃的閥門。3、按閥體材料分類(1)非金屬材料閥門：如陶瓷閥門、玻璃鋼閥門、塑料閥門等。(2)金屬材料閥門：如銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門、鈦合金閥門、鑄鐵閥門、碳鋼閥門、低合金鋼閥門、高合金鋼閥門等。(3)金屬閥體襯里閥門：如襯鉛閥門、襯塑料閥門、襯搪瓷閥門等（三）通用分類法這種分類方法既按原理、作用又按結(jié)構(gòu)劃分，是目前國內(nèi)、國際最常用的分類方法。一般分為：閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、止回閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥。二、常見閥門1.閘閥閘閥是作為截止介質(zhì)使用，在全開時整個流道直通，此時介質(zhì)運行的壓力損失最小。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。不適用于作為調(diào)節(jié)或節(jié)流使用。對于高速流動的介質(zhì)，閘板在局部開啟狀況下可以引起閘門的振動，而振動又可能損傷閘板和閥座的密封面，而節(jié)流會使閘板遭受介質(zhì)的沖蝕。

閘閥

從結(jié)構(gòu)形式上，主要的區(qū)別是所采用的密封元件的形式。根據(jù)密封元件的形式，常常把閘閥分成幾種不同的類型，如：楔式閘閥、平行式閘閥、平行雙閘板閘閥、楔式雙閘板閘閥等。最常用的形式是楔式閘閥和平行式閘閥。2.截止閥截止閥是用于截斷介質(zhì)流動的，截止閥的閥桿軸線與閥座密封面垂直，通過帶動閥芯的上下升降進(jìn)行開斷。截止閥一旦處于開啟狀態(tài)，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸，并具有非常可靠的切斷動作，因而它的密封面機(jī)械磨損較小，由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換密封元件時無需把整個閥門從管線上拆下來，這對于閥門和管線焊接成一體的場合是很適用的。截止閥介質(zhì)通過此類閥門時的流動方向發(fā)生了變化，因此截止閥的流動阻力較高。引入截止閥的流體從閥芯下部引入稱為正裝，從閥芯上部引入稱為反裝，正裝時閥門開啟省力，關(guān)閉費力，反裝時，閥門關(guān)閉嚴(yán)密，開啟費力，截止閥一般正裝。3.蝶閥蝶閥的蝶板是一塊圓板，安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°～90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則是全開狀態(tài)。蝶閥蝶閥結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，只由少數(shù)幾個零件組成。而且只需旋轉(zhuǎn)90°即可快速啟閉，操作簡單。蝶閥處于完全開啟位置時，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時唯一的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的阻力很小，故具有較好的流量控制特性，可以作流量調(diào)節(jié)用。蝶閥有彈性密封和金屬密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長，但很難做到完全密封，金屬密封能適應(yīng)較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺點。4.止回閥止回閥的作用是只允許介質(zhì)向一個方向流動，而且阻止反向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重使閥瓣緊貼于閥座，從而切斷流動。包括旋啟式止回閥和升降式止回閥。

止回閥5.球閥球閥是由旋塞閥演變而來。它具有相同的旋轉(zhuǎn)90度的動作實現(xiàn)啟閉，不同的是旋塞體是球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。當(dāng)球旋轉(zhuǎn)90度時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截斷流動。

球閥球閥

球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。完全平行的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。球閥最適宜直接做開閉使用，但也能作節(jié)流和控制流量之用。球閥的主要特點是本身結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷、乙烯、樹脂等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。三、閥門技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較序號類型流量調(diào)控性啟畢速度幾何尺寸重量阻力系數(shù)（全開啟）1閘閥差慢較小較重0.05-1.52截止閥好慢大重4.3-6.13蝶閥好快小輕0.1-0.34球閥差快較大較重0.055升降式止回閥7.56旋啟式止回閥6.5-1.7各種閥門的尺寸從小到大依次為：截止閥＞球閥＞閘閥＞蝶閥各種閥門的價格比較：球閥＞止回閥＞蝶閥＞閘閥＞截止閥各種閥門的流量調(diào)節(jié)性比較：