工藝管道閥門基礎(chǔ)知識(shí)及安裝要點(diǎn)

管道的分類：按最高工作壓力、最高工作溫度、介質(zhì)、管道材質(zhì)等因素分類。設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)：管道級(jí)別適用范圍A1.劇毒介質(zhì)管道2.設(shè)計(jì)壓力大于或等于10Mpa的易燃、可燃介質(zhì)管道B1.介質(zhì)閃點(diǎn)低于28℃的易燃介質(zhì)管道2.介質(zhì)爆炸下限低于10%的管道3.操作溫度高于或等于介質(zhì)自然點(diǎn)的C級(jí)管道C1.介質(zhì)閃點(diǎn)28-60℃的易燃、可燃介質(zhì)管道2.介質(zhì)爆炸下限高于或等于10％的管道

管道名稱設(shè)計(jì)壓P，Mpa·G真空管道＜0低壓管道0＜P＜1.6中壓管道1.6≤P＜10高壓管道10≤P＜35低溫管道：＜-20℃；常溫管道：-20～200℃；高溫管道：＞200℃。公稱直徑：用符號(hào)DN表示，其后附加公稱直徑的數(shù)值。公稱直徑為100mm，用DN100表示。對(duì)于引進(jìn)裝置習(xí)慣用英寸表示。公稱直徑50mm時(shí)，2〞表示。公稱直徑的作用是：凡是公稱直徑相同的管子、管件(法蘭、閥門等)均能互相聯(lián)接。公稱壓力：公稱壓力是為了設(shè)計(jì)、制造和使用的方便而規(guī)定的一種壓力等級(jí)指管內(nèi)工作介質(zhì)溫度在0～120℃范圍內(nèi)的最高允許工作壓力用符號(hào)PN表示，其后附公稱壓力的數(shù)值公稱壓力為2.5MPa，用PN2.5表示(老產(chǎn)品有用“kgf/cm2單位，注意識(shí)別)，或PN25bar。當(dāng)介質(zhì)溫度大于120℃時(shí)，材料的強(qiáng)度下降，實(shí)際允許的工作壓力要小于公稱壓力。如鑄鐵閥門的公稱壓力為1MPa，在200℃工作時(shí)，其工作壓力不能大于0.9MPa。用于高溫介質(zhì)的管子及管件選用時(shí)應(yīng)查閱有關(guān)手冊(cè)，不能只憑公稱壓力為選用依據(jù)。壁厚：常用的管子壁厚表示法有管子表號(hào)(Sch.）、壁厚尺寸兩種方法。管子表號(hào)(Sch.）是設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力的比值乘以1000，并經(jīng)圓整后的數(shù)值表號(hào)越大，壁厚越厚。中國、ISO等鋼管標(biāo)準(zhǔn)采用壁厚尺寸表示鋼管壁厚系列。表示方法為管外徑×壁厚。例如：φ60.5×3.5mm。管道材料等級(jí)：根據(jù)設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和輸送介質(zhì)要求及材料的性能和經(jīng)濟(jì)合理性確定管道和管道組成件的材質(zhì)、品種和規(guī)格型號(hào)根據(jù)PID上的管道材料等級(jí)規(guī)定選用材料等級(jí)編碼由6部分組成：JAJR61J-

項(xiàng)目代碼A-

壓力等級(jí)(ASME/ANSIB16.5)J-

材料代碼R-

法蘭面(ASME/ANSIB16.5)61-

序列號(hào)工廠管道應(yīng)用條件：涉及介質(zhì)種類，有LNG、MDEA、CO2、乙烯、丁烷、低溫工藝物料、其他化學(xué)物等介質(zhì)有一定腐蝕性。環(huán)境溫度低。冷區(qū)部分管線溫度極低。管道設(shè)計(jì)壓力Pmax=7.2MPa，設(shè)計(jì)溫度Tmin=-196℃，Tmax=260℃。管道直徑規(guī)格為1/2”~48”。管道材料主要是各種與設(shè)計(jì)溫度相對(duì)應(yīng)的碳鋼材料，深冷溫度時(shí)則采用奧氏體不銹鋼。低溫管道的材料應(yīng)用：碳鋼管在＋5℃至－19℃內(nèi)處于延性狀態(tài)，可正常使用，如果使用溫度低于或等于－20℃，碳鋼管就逐漸變?yōu)橐源嘈誀顟B(tài)為主。低于或等于－20℃的管道屬于低溫管道。低溫管道選擇材料：第一是“低溫脆性”，合理選擇“沖擊韌性”高的鋼板，同時(shí)從配管設(shè)計(jì)和管系制作上防止脆斷和脆裂。第二是管道的保冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和滿足保冷的設(shè)計(jì)要求，它直接關(guān)系到能耗和設(shè)備管道的操作、施工、檢修等。低溫管道的布置：管道有足夠的柔性，利用管道的自然補(bǔ)償或設(shè)置補(bǔ)償器。避免管道振動(dòng)：泵、壓縮機(jī)和排氣管須防整條管道的振動(dòng)。機(jī)械振源處的管道設(shè)置彈性元件，如波紋補(bǔ)償器隔斷振源。裝有安全閥、排氣管或排污閥的支管，在容易結(jié)冰范圍內(nèi)采用奧氏體不銹鋼材料，再使用法蘭連接不同材質(zhì)的支管。彎頭處應(yīng)力最大，最容易脆裂，不應(yīng)焊接支吊架?？拷鼜濐^或三通處需要接一短管后再焊接法蘭（留出保冷厚度）。對(duì)接法蘭中只需保證法蘭一端留有裝卸螺栓的間距。閥門組的配管能順利卸下其中任一閥不影響管道保冷結(jié)構(gòu)。低溫保冷管道支架，防止產(chǎn)生“冷橋”的措施。管道水平敷設(shè)，底部墊有木塊或硬質(zhì)隔熱材料塊，避免管道冷損。管道垂直敷設(shè)，支架生根設(shè)備和管道均墊木塊或硬質(zhì)隔熱材料塊。閥門的基礎(chǔ)知識(shí)：閥門主要功能是：接通和截?cái)嘟橘|(zhì)；防止介質(zhì)倒流；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量；分離、混合或分配介質(zhì)；防上介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，以保證管道或設(shè)備安全運(yùn)行等。閥門投資約占裝置配管費(fèi)用的40～50％。選用閥門主要從裝置無故障操作和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮。閥門-選擇原則：迅速接通和截?cái)嘟橘|(zhì)：-閘閥、蝶閥、球閥；防止介質(zhì)倒流：-止回閥；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量：-截止閥、調(diào)節(jié)閥；分離、混合或分配介質(zhì)：-旋塞閥、閘閥、調(diào)節(jié)閥；防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，以保證管道或設(shè)備安全運(yùn)行：-安全閥。閥門-選擇原則：輸送流體的性質(zhì)；閥門的功能；閥門的尺寸；閥門的阻力損失；閥門的工作溫度和工作壓力；（對(duì)可為兩條）閥門的材質(zhì)。閥門的分類：使用場所不同：高溫閥、低溫閥、高壓閥和低壓閥；材料的不同：鑄鋼閥、鑄鐵閥。閥門類型的選擇：根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、操作條件及對(duì)閥門的要求等因素確定。物料狀態(tài)-物性、氣/液比、揮發(fā)性、凝點(diǎn)、粘度、腐蝕性、毒性、易燃易爆性。操作條件-溫度、壓力、開停工或再生、允許壓降。閥門功能：閥門在結(jié)構(gòu)設(shè)汁、材料選用和制造技術(shù)、加工精度和性能檢驗(yàn)也比較嚴(yán)格。注：符號(hào)表示：O適用；●可用；▲適當(dāng)可用；◆不適用。閘閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用：閘閥由閥體、閥蓋、閘板、閥桿、手輪等零件組成。明桿閘閥：閘板隨閥桿一起作直線運(yùn)動(dòng)。暗桿閘閥：閘板隨閥桿啟閉只是旋轉(zhuǎn)使閘板升降，閥桿位置無變化。DN50以下的低壓的無腐蝕介質(zhì)閥門常采用暗桿。閘閥只能作全開和全關(guān),不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。截止閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用：截止閥的啟閉件是塞形的閥瓣，密封面呈平面或錐面，閥瓣沿流體的中心線作直線運(yùn)動(dòng)。允許作調(diào)節(jié)和節(jié)流。直通式和直流式的截止閥、節(jié)流閥可安裝在水平或垂直管道上，角式截止閥和節(jié)流閥需安裝在垂直相交的管道上。安裝時(shí)要注意閥體的指示方向與介質(zhì)的流向一致。止回閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用：止回閥用于需要防止流體逆向流動(dòng)的場合，介質(zhì)順流時(shí)開啟，逆流時(shí)關(guān)閉。旋啟式，升降式，軸流式（噴咀）。旋啟式止回閥：閥內(nèi)通道成流線形，流動(dòng)阻力比直通式升降止回閥小，適用于大口徑的場合。密封性能不如升降式，適用于低流速和流動(dòng)不常變動(dòng)的場合，不宜用于脈動(dòng)流。升降式止回閥：按管道的安裝位置分為兩種：直通式：介質(zhì)停止流動(dòng)時(shí)，閥瓣靠自重降落在閥座上可阻止介質(zhì)倒流。立式升降式：介質(zhì)進(jìn)出口通道方向與閥座通道方向相同，其流動(dòng)阻力小。軸流式止回閥（噴咀）：在管道系統(tǒng)中防止流體倒流危害，保護(hù)機(jī)械設(shè)備。止回閥的應(yīng)用：直通式升降止回閥安裝在水平管道上。立式升降止回閥和底閥安裝在垂直管道上，要求介質(zhì)自下而上流動(dòng)。旋啟式止回閥安裝在水平管道上，也可安裝在垂直管道或傾斜管道上。小口徑管道上選用升降式止回閥，大口徑管道上選用旋啟式止回閥。安裝止回閥時(shí)要注意介質(zhì)流動(dòng)方向與止回閥箭頭指示方向一致。球閥工作原理：球閥的閥瓣為一中間有通道的球體，球體圍繞自己的軸心線作90°旋轉(zhuǎn)以達(dá)到啟閉。由閥體、球體、密封圈、閥桿及驅(qū)動(dòng)裝置組成。用于需要快速啟閉或要求阻力小的場合；用于高壓管道和低壓力降的管道；其使用壽命長，啟閉省力。適用于較大口徑及壓力較高的場合。由于節(jié)流可能造成密封件或球體的損壞，一般不用球閥節(jié)流。全通道球閥不適用于調(diào)節(jié)流量。蝶閥工作原理：蝶閥是由閥體、圓盤、閥桿和手柄組成。在許多場合蝶閥取代了截止閥和自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥，特別是在大流量調(diào)節(jié)場合?？蓮V泛用于操作壓力2.0Mpa，工作溫度200℃以下的輸送各種介質(zhì)。水、油品、氣體、液體、漿液、懸浮液的管道上的截流和調(diào)節(jié)流量。低溫閥門：低溫閥門主要用于介質(zhì)溫度-40℃～-196℃的閥門。低溫球閥、低溫閘閥、低溫截止閥。輸送介質(zhì)易燃、易爆、滲透性強(qiáng)的介質(zhì)，如乙烯，液化天然氣、LNG儲(chǔ)罐。介質(zhì)在升溫時(shí)要?dú)饣?，氣化時(shí)體積可膨脹數(shù)百倍。低溫條件下，材料的抗拉強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低，呈現(xiàn)低溫脆性材質(zhì)不合格，會(huì)造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏；零部件的綜合機(jī)械性能、強(qiáng)度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導(dǎo)致介質(zhì)泄漏引起爆炸?；疽螅核械蜏夭牧喜考诰庸ぶ氨仨氝M(jìn)行深冷處理，以減小低溫閥門在低溫工況下的收縮變形。閥體、閥蓋、閥座、啟閉件：溫度高于-100℃選用鐵素體不銹鋼，溫度低于-100℃時(shí)選用奧氏體不銹鋼。閥桿：奧氏體不銹耐酸鋼制造，經(jīng)熱處理，以提高抗拉強(qiáng)度，鍍硬鉻（鍍層厚度0.04~0.06mm），或進(jìn)行滲氮處理，以提高表面硬度。緊固件：溫度高于-100℃時(shí)，螺栓采用Ni、Cr-Mo等合金鋼，經(jīng)熱處理，以防止螺紋咬傷；溫度低于-100℃時(shí)，螺栓材料用奧氏體不銹鋼。螺母材料采用Mo鋼或Ni鋼。墊片：使用溫度高于-196℃，低溫最高使用壓力為5MPa時(shí)，采用不銹鋼帶石棉纏繞式墊片、不銹鋼帶聚四氟乙烯纏繞式墊片或不銹鋼帶膨脹石墨纏繞式墊片。閥門安裝一般規(guī)定：閥門應(yīng)根據(jù)管道及儀表流程圖（PID）上所示類型及數(shù)量設(shè)置。當(dāng)PID對(duì)某些閥門安裝位置有具體要求時(shí)，應(yīng)按工藝要求設(shè)置。閥門的類型和溫壓等級(jí)應(yīng)按照各工程規(guī)定中的配管材料等級(jí)來選用。對(duì)于不需要經(jīng)常操作的閥門（只在開停車時(shí)使用），如果在地面上無法操作時(shí)，也應(yīng)布置在能架設(shè)臨時(shí)梯子的地方。閥門手輪的中心距操作面的高度為750～1500mm之間，最佳高度為1200mm，不需經(jīng)常操作的閥門安裝高度可達(dá)1500～1800mm。當(dāng)安裝高度無法降低且又需要經(jīng)常操作時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)操作踏步。不同方位上閥門的安裝高度和距離詳見下圖。閥門手輪中心距操作面的高度超過1800mm時(shí)，應(yīng)設(shè)置鏈輪掛鉤，鏈輪的鏈距地面宜為800mm左右。為不影響應(yīng)鏈輪操作，將鏈子下端掛在靠近的墻上或柱子上。安裝在管溝內(nèi)的閥門，當(dāng)打開溝蓋板能夠操作時(shí)，閥門的手輪不應(yīng)低于溝蓋板下300mm，當(dāng)?shù)陀?00mm以下時(shí)，應(yīng)設(shè)閥門伸長桿，使其手輪在溝蓋板下100mm以內(nèi)。安裝在管溝內(nèi)的閥門需要在地面上操作的，或安裝在上一層樓面（平臺(tái)）下方的閥門，可設(shè)閥門伸長桿使其延伸至溝蓋板、樓板、平臺(tái)上面進(jìn)行操作。伸長桿的手輪距操作面1200mm左右為宜。小于等于DN40及絲扣連接的閥門不應(yīng)使用鏈輪或伸長桿進(jìn)行操作，以免損壞閥門。通常情況下，應(yīng)盡量少使用伸長桿和鏈輪來操作閥門。布置在平臺(tái)周圍的閥門手輪距平臺(tái)邊緣的距離不宜大于450mm。當(dāng)閥桿和手輪伸入平臺(tái)內(nèi)的上方且高度小于2000mm時(shí)，應(yīng)使其不影響操作人員的操作和通行，以免造成人身傷害。閥門相鄰布置時(shí)，手輪間的凈距不宜小于100mm。除了因工藝需要用于沉淀物料或固體放料閥門外，一般閥門的手輪不得朝下，尤其是危險(xiǎn)介質(zhì)管道上的閥門嚴(yán)禁手輪朝下，以免操作時(shí)泄漏危及人身安全。閥門手輪的方位依次為：垂直向上，水平，垂直向上左右傾斜45°，垂直向下左右傾斜45°（最好不用）。塔、反應(yīng)器、立式容器等設(shè)備底部管道上的閥門不得布置在裙座內(nèi)。工藝管道及儀表流程圖（P&ID）上與設(shè)備管口畫在一起的閥門，應(yīng)當(dāng)直接與設(shè)備管口相連接。通常情況下切斷設(shè)備用的閥門，在條件允許時(shí)宜與設(shè)備設(shè)備管口直接相接，或盡量靠近設(shè)備。與裝有劇毒介質(zhì)的設(shè)備相連接的管道上的閥門，應(yīng)與設(shè)備管口直接相接，該閥門不得使用鏈輪操作。與設(shè)備管口直接相接的閥門，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意閥門側(cè)的法蘭必須與設(shè)備管口上的法蘭配對(duì)。當(dāng)閥門上是凹面法蘭時(shí)，要提請(qǐng)?jiān)O(shè)備專業(yè)在相應(yīng)的管口配置凸面法蘭。從干管上引出支管時(shí)，其切斷閥應(yīng)盡量靠近干管并裝在支管水平段的最高點(diǎn)上，以便流體向閥門兩側(cè)排凈。管廊上的支管切斷閥不經(jīng)常操作（僅在停車檢修時(shí)用），若沒有設(shè)永久性梯子時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮留出使用臨時(shí)梯子的空間位置。大型閥門的操作應(yīng)使用帶齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝時(shí)應(yīng)考慮齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需空間位置。通常，閥門的尺寸大于下列等級(jí)的尺寸應(yīng)考慮使用帶齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的閥門。對(duì)于蒸汽加熱設(shè)備，可在蒸汽入口處設(shè)一小的旁通線，以免開始送汽時(shí)加熱太快。當(dāng)閥門兩側(cè)壓差大時(shí)，為方便閥門的開啟需設(shè)置壓力平衡旁通閥，旁通閥尺寸可按下表選用。DN600以上的閥門，其旁通管和旁通閥為DN40。旁通閥尺寸選用表閥門安裝時(shí)，應(yīng)盡量不要使閥門承受外加載荷，以免應(yīng)力過大損壞閥門。除非經(jīng)過應(yīng)力分析，否則低壓閥門不可用于厚壁鋼管的管道上。較大的閥門應(yīng)在閥門的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置支架，設(shè)置的原則為拆下閥門時(shí)不應(yīng)影響管道的支撐，一般支架距法蘭300mm左右。高壓閥門開啟時(shí)啟動(dòng)力大，必須設(shè)置閥架以支承閥門和減少啟動(dòng)應(yīng)力，其安裝高度以600～1200mm為宜。在進(jìn)出裝置界區(qū)處的管廊上的切斷閥應(yīng)集中布置并設(shè)置操作平臺(tái)。對(duì)夾式閥門或蝶閥不得與其它閥門和管道附件直接連接，中間應(yīng)設(shè)一短管。裝置界區(qū)的消防水和消防蒸汽的閥門應(yīng)布置在發(fā)生事故時(shí)，操作人員易接近的安全地帶。升降式止回閥應(yīng)安裝在水平管道上,立式升降式止回閥可裝在垂直管道上。升降式止回閥一般適用于干凈的流體上。旋啟式止回閥應(yīng)優(yōu)先安裝在水平管道上，也可安裝在介質(zhì)自下向上流動(dòng)的垂直管道上。管道上安裝絲扣連接的閥門時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)在閥門鄰近必須安裝活接頭，以便拆裝。加熱爐滅火蒸汽管道的閥組應(yīng)便于操作，距爐體不得小于15m。水管道上閥門的安裝，在寒冷地區(qū)要考慮防凍問題，要避免閥前出現(xiàn)積液造成停工時(shí)水排不凈凍壞閥門，同時(shí)還要采取必要的防凍措施，如加防凍排液閥及防凍循環(huán)閥等。減壓閥的安裝：在蒸汽管道和壓縮空氣管道上，當(dāng)系統(tǒng)壓力比較高，而用戶要求較低壓力時(shí)，可采用減壓閥減壓的辦法來滿足用戶的要求。減壓閥應(yīng)布置在易檢修、振動(dòng)小、周圍較空的地方，不應(yīng)布置在靠近移動(dòng)設(shè)備和易受沖擊的地方。減壓閥可布置在距地面（樓面）1～2m以下的地方，靠墻設(shè)置，但占地較大。減壓閥也可布置在距地面（樓面）3m左右的空中，但要設(shè)平臺(tái)。蒸汽系統(tǒng)減壓閥組前應(yīng)設(shè)汽水分離罐和疏水閥。為了檢修需要，減壓閥組應(yīng)加切斷閥和旁路閥，旁路閥應(yīng)選截止閥。為了避免管道中雜質(zhì)對(duì)減壓閥的磨損，可在減壓閥前設(shè)置Y型過濾器。減壓閥前后應(yīng)裝壓力表指示壓力，以便于調(diào)節(jié)。為保證安全，減壓閥組后應(yīng)設(shè)置安全閥，當(dāng)壓力超過時(shí)能起到泄壓作用。減壓閥前后應(yīng)設(shè)置直管段，閥前直管長度約600mm，閥后直管長度約1500mm。當(dāng)減壓比（閥后壓力比閥前壓力之比）小于25％時(shí)，閥后管徑可擴(kuò)大為閥前的兩倍。減壓閥均應(yīng)直立安裝在水平管道上。安全閥的布置：在設(shè)備或管道上的安全閥一般應(yīng)直立垂直安裝，但對(duì)設(shè)置的液體管道、換熱器或容器等處的安全閥，當(dāng)閥門關(guān)閉后，可能由于熱膨脹而使壓力升高的場所，可水平安裝。安全閥不應(yīng)安裝在長的水平管道的死段，以免積聚固體物或液體。安全閥一般應(yīng)安裝在易于檢修和調(diào)節(jié)之處，周圍要有足夠的工作空間，如：立式容器的安全閥，DN80以下者，可安裝在平臺(tái)內(nèi)靠外側(cè)；DN100以上者安裝在平臺(tái)外靠平臺(tái)處，借助平臺(tái)可以對(duì)閥門進(jìn)行維修。由于大直徑安全閥重量大，故在布置時(shí)要考慮大直徑安全閥卸開后吊裝的可能，必要時(shí)設(shè)置吊桿。安全閥入口管道的設(shè)計(jì)：安全閥入口管道最大壓力損失不超過安全閥定壓的3％，它是按照通過安全閥的最大流量計(jì)算出的（包括入口壓力損失、管道阻力和切斷閥阻力之和）。為了減少入口壓力降，可采取下列措施：安全閥的安裝位置應(yīng)盡量靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道。管道上或設(shè)備上安全閥接管公稱直徑可大于安全閥入口直徑的1~3級(jí)。增大入口管徑：安全閥入口管道的管徑必須大于或等于安全閥入口管徑，其連接大小頭盡量設(shè)在靠近安全閥的入口處。采用長半徑彎頭。如果采用先導(dǎo)式安全閥，由容器或管道直接取壓時(shí)，可不受入口管的壓力降不大于安裝定壓的3％的限制。應(yīng)考慮壓力脈沖的影響，管道上安裝的安全閥，應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定，距波動(dòng)源有一定距離的地方。安全閥出口的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮背壓不超過安全閥定壓的一定值。對(duì)于彈簧式安全閥，其背壓不超過安全閥定壓的10％，波紋管型（平衡型）背壓不宜超過定壓的30％，先導(dǎo)式安全閥，其背壓不超