化工管路与阀门

化工管路与阀门是化工生产中不可缺少的组成部分，是各类化工设备的纽带，其主要作用是输送和控制各种流体，如气体、液体等。

一、化工用管的种类：

1、按材质分：

（1）金属用管

① 铸铁管：铸铁管是化工管路中常用的管道之一。由于性脆及连接紧密性较差，只适用于输送低压介质，不宜输送高温高压蒸汽及有毒、易爆性物质。常用于地下给水管、煤气总管和下水管道。铸铁管的规格以Ф内径×壁厚（mm）表示。

② 有缝钢管：有缝钢管按使用压力分普通水煤气管（耐压0.1~1.0MPa）和加厚管（耐压1.0~1.5MPa）。一般用于输送水、煤气、取暖蒸汽、压缩空气、油等压力流体。镀锌的叫白铁管或镀锌管。不镀锌的叫黑铁管。其规格以公称直径表示。最小公称直径6mm，最大公称直径150mm。

③ 无缝钢管：无缝钢管的优点是质量均匀强度较高。其材质有碳钢、优质钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢。因制造方法不同，分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两种。管道工程中管径超过57mm时，常用热轧管，57mm以下时常用冷拔管。无缝钢管常用于输送各种受压气体、蒸气和液体，能耐较高温度（约435℃）。合金钢管用于输送腐蚀性介质，其中耐热合金管耐温可达900~950℃。无缝钢管的规格以Ф内径×壁厚（mm）表示。冷拔管最大外径为200mm，热轧管最大外径630mm。无缝钢管按用途分为一般无缝管和专用无缝管，如石油裂化无缝管、锅炉无缝管、化肥无缝管等。

④ 铜管：铜管传热效果好，因此主要应用于换热设备和深冷装置的管路，仪表测压管或传送有压力的流体，但温度高于250℃时，不宜在压力下使用。因价格较贵，一般使用在重要场所。

⑤ 铝管：铝具有很好的耐蚀性。铝管常用于输送浓硫酸、醋酸、硫化氢及二氧化碳等介质，也常用于换热器。铝管不耐碱，不能用于输送碱性溶液及含氯离子的溶液。由于铝管的机械强度随着温度的升高而显著降低，故铝管的使用温度不能超过200℃，对于受压管路，使用温度将更低。铝在低温下具有较好的机械性能，故在空气分离装置中大都采用铝及铝合金管。

⑥ 铅管：铅管常用作输送酸性介质的管路，可输送0.5％～15％的硫酸、二氧化碳、60％的氢氟酸及浓度低于80％的醋酸等介质，不宜输送硝酸、次氯酸等介质。铅管最高使用温度为200℃。

（2）非金属用管

① 塑料管：塑料管的优点是耐蚀性好、质量轻、成型方便、容易加工。缺点是强度低，耐热性差。目前最常用的塑料管有硬聚氯乙烯管、软聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管以及金属管表面喷涂聚烯、聚三氟氯乙烯等。

② 橡胶管：橡胶管具有较好的耐腐蚀性能，质量轻，有良好的可塑性，安装、拆卸灵活方便。常用的橡胶管一般由天然橡胶或合成橡胶制成，适用于对压力要求不高的场合。

③ 玻璃管：玻璃管具有耐腐蚀、透明、易于清洗、阻力小、价格低等优点，缺点是性脆、不耐压。常用于检测或实验性工作场合。

④ 陶瓷管：化工陶瓷与玻璃相近，耐腐蚀性好，除氢氟酸、氟硅酸和强碱外，能耐各种浓度的无机酸、有机酸和有机溶剂的腐蚀，由于强度低、性脆，一般用于排除腐蚀性介质的下水道和通风管道。

⑤ 水泥管：主要用于对压力要求、接管密封不高的场合，如地下排污、排水管等。

二、管件与阀门

管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修等需要，管路中还有许多其他构件如短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板、阀门等。我们通常称这些构件为管路附件简称管件。管件是组成管路不可缺少的部分。这里简单介绍几种常用管件。

1、弯头 

弯头主要用来改变管路的走向，可根据弯头弯曲的程度不同来分类，常见的有90º、45º、180º、360º弯头。180º、360º弯头又称U形弯管。另外还有工艺配管需要的特定角度的弯头。弯头可用直管弯曲或用管子拼焊而成，也可用模压后焊接而成，或用铸造和锻造等方法制成，如在高压管路中的弯头大都是优质碳钢或合金钢锻制而成的。

2、三通

当两条管路之间相互连通或需要有旁路分流时，其接头处的管件称为三通。根据接入管的角度不同，有垂直接入的正接三通、斜接三通。斜接三通按斜接角度来定名称，如45º斜三通等。此外按出入口的口径大小分别称谓，如等径三通等。

除常见的三通管件外，还常以接口的多少称，例如四通、五通、斜接五通等。常见的三通管件，除用管子拼焊外，还有用模压组焊、铸造和锻造而成。

3、短接管和异径管

当管路装配中短缺一小段，或因检修需要在管路中置一小段可拆的管段时，经常采用短接管。短接管有带连接头（如法兰、丝扣等），或仅仅是一直短管，也称为管垫。

将两个不等管径的管口连通起来的管件称为异径管。通常叫大小头。这种管件有铸造异径管，也有用管子割焊而成或用钢板卷焊而成。高压管路中的异径管是用锻件或用高压无缝钢管缩制而成。

4、法兰、盲板

为便于安装和检修，管路中常采用可拆连接，法兰就是一种常用的连接零件。

为清理和检查需要在管路上设置手孔盲板或在管端装盲板。盲板还可以用来暂时封闭管路的某一接口或将管路中的某一段管路中断与系统的联系。在一般中低压管路中，盲板的形状与实心法兰相同，所以这种盲板又叫法兰盖，这种盲板同法兰一样都已标准化，具体尺寸可以在有关手册中查到。

另外在化工设备和管路的检修中，为确保安全，常采用钢板制成的实心圆片插入两个法兰之间，用来暂时将设备或管路与生产系统隔绝。这种盲板习惯叫插入盲板。插入盲板的大小可与插入处法兰的密封面外径相同。

5、阀门

用来控制流体在管路内流动的装置称为阀门。其主要作用有：

① 启闭作用—切断或沟通管路中的流体流动；

② 调节作用—调节管路内流体流速、流量；

③ 节流作用—流体流过阀门后，产生很大压力降。

根据阀门在管路的作用不同，可分为切断阀（又称截止阀）、节流阀、止回阀、安全阀等；根据阀门的结构形式不同，可分为闸阀、旋塞（常称考克）、球阀、蝶阀、隔膜阀、衬里阀等。此外，根据制作阀门的材料不同，又分为不锈钢阀、铸钢阀、铸铁阀、塑料阀、陶瓷阀等。各种阀门的选用可查有关手册和样本，这里仅介绍最常见的几种阀门。

（1）截止阀

因结构简单，制造维修方便，在中低压管路中应用广泛。它是利用装在阀杆下面圆形阀盘（阀头）与阀体内凸缘部分（阀座）相配合来达到截止流体流动的目的。阀杆靠螺纹升降可调节阀门的开启程度，起到一定的调节作用。

由于阀门的截流作用是依靠阀头与阀座平面接触密封，不适合用于含有固体颗粒流体的管路上。截止阀可按使用介质特性选用合适的阀头、阀座、壳体的材料。对于使用中因密封不好或阀头、阀座等零件损坏的阀门，可以采取光刀、研磨、堆焊镶套等办法修复使用，以延长阀门使用寿命。

           

（2）闸阀

是靠与介质流动方向垂直的一块或两块平板，同阀体密封面相配合达到封闭的目的。阀板的升起就使阀门开启。平板随阀杆的旋转而升降，用开启的大小调节流体的流量。这种阀门阻力小、密封性能好、开关省力，特别适用于大口径的管路上，但闸阀的结构比较复杂、种类较多。根据阀杆结构不同，有明杆和暗杆之分；根据阀板的结构形式又分为楔式、平行式等。一般楔式阀板为单阀板，平行式多用两块阀板。平行式比楔式容易制造，好修理，使用中不易变形，但不宜用于输送含有杂质的流体管路中，多用于输送水、干净气体，油类等管路中。

（3）旋塞

旋塞俗称考克，它是利用阀体内插入一个中央带孔的锥形栓塞启闭管路。旋塞根据密封形式不同，可分填料旋塞、油密封式旋塞和无填料旋塞等。

旋塞的结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，流体阻力小，便于制成三通路或四通路的分配或切换阀门。旋塞的密封面大，容易磨损，开关时费力，不易调节流量，但切断迅速。旋塞可用于压力和温度较低或介质中含有固体颗粒的流体管路中，但不宜用于压力较高、温度较高或蒸汽管路中。

（4）节流阀

属于截止阀的一种。其阀头的形状为圆锥形或流线形，可以较好的控制调节流体的流量或进行节流调压等。该阀制作精度要求较高，密封性能好。主要用于仪表控制或取样等管路中，但不宜用于粘度大和含固体颗粒介质的管路中。

（5）球阀

又称球心阀，是近几年发展较快的一种阀门。它利用一个中间开孔的球体作阀心，依靠球体的旋转来控制阀门的开或关。它和旋塞相仿，但比旋塞的密封面小，结构紧凑，开关省力，远比旋塞应用广泛。随着球阀制造精度的提高，球阀不仅在中低压管路中使用，而且已在高压管路中应用。但由于密封材料的限制，目前还不宜用于高温管路中。

（6）隔膜阀

常见的有胶膜阀。这种阀门的启闭是一块特制的橡胶膜片，膜片夹置在阀体与阀盖之间，关闭时阀杆下的圆盘把膜片压紧在阀体上达到密封。这种阀门结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小。适用于输送酸性介质和带悬浮物的流体管路中，但一般不宜用于较高压力或温度高于60℃的管路，不宜用于输送有机溶剂和强氧化介质的管路中。

（7）止回阀

又称止逆阀或叫单向阀。安在管路中使流体只能向一个方向流动，不允许反向流动。它是一种自动关闭阀门，在阀体内有一个阀瓣或摇板。当介质顺流时流体将阀瓣自动顶开；当流体倒流时，流体（或弹簧力）自动将阀瓣关闭。

按止回阀结构的不同，分为升降式和旋启式二类。升降式止回阀瓣是垂直于阀体通道升降运动的，一般用于水平或垂直管道上；旋启式止回阀的阀瓣常称为摇板，摇板一侧与轴连接，摇板可绕轴旋转，旋启式止回阀一般安装在水平管道上，对于小口径的也可以安装于垂直的管道上，但要注意流量不宜太大。

止回阀一般适用于清洁介质的管路中，对含有固体颗粒和粘度较大的介质管路中不宜采用。升降式的止回阀封闭性能比旋启式的好，但旋启式的止回阀流体阻力比升降式的小。一般情况下旋启式止回阀适用于大口径的管路中。

（8）蝶阀

是靠管内一个可以转动的圆盘（或椭圆盘）来控制管路启闭。它结构简单，外形尺寸小。由于密封结构及材料问题，该阀门封闭性能较差，只适用于低压、大口径管路中的调节，常用在输送水、空气、煤气等介质的管路中。

（9）减压阀

是将介质压力降低到一定数值的自动阀门，一般阀后压力要小于阀前压力的50%，它主要靠膜片、弹簧、活塞等零件利用介质的压差来控制阀瓣与阀座的间隙达到减压的目的。减压阀的种类很多，常见的有活塞式和薄膜式二种。

（10）衬里阀

为防止介质的腐蚀，有的阀门需要在阀体和阀头等衬耐腐蚀的材料（如铅、橡胶、搪瓷等），衬里材料应根据介质的性质来选用。为衬里方便，衬里阀门大多制成直角式或直流式。

（11）安全阀

为确保化工生产的安全，在有压力的管路系统中，常设有安全装置，即选用一定厚度的金属薄片，像插入盲板一样装在管路的端部或三通接口上。当管路内压力升高时，薄片被冲破从而达到泄压目的。爆破板一般用于低压、大口径的管路中，但在大多数化工管路中则用安全阀，安全阀的种类很多，大致可分为两大类，即弹簧式和杠杆式。

弹簧式安全阀，主要依靠弹簧的作用力来达到密封。当管内压力超过弹簧的弹力时，阀门被介质顶开，管内流体排出，使压力降低。一旦管内压力降到低于弹簧弹力时，阀门重新关闭。

杠杆式安全阀主要靠杠杆上重锤的作用力达到密封，作用原理同弹簧式。

安全阀的选用，是根据工作压力和工作温度决定公称压力的等级，其口径大小可参考有关规定计算确定。安全阀的结构型式、阀门的材质均应按介质的性质、工作条件选用。安全阀的起跳压力、试验及验收等均有专门规定，由安全部门定期校验、铅封打印。在使用中不得任意调节，以确保安全。

6、管路的连接

管路的连接包括管道与管道的连接、管道与各种管件、阀门及设备接口等处的连接。目前普遍采用的有：法兰连接、螺纹连接、焊接及填料式连接等。

（1）法兰连接

这是一种可拆式的连接，它与设备法兰相同。法兰盘与管道固定在一起，且采用与设备法兰相同的密封面型式及垫片实现可靠的密封。

（2）螺纹连接

这种连接常用白漆加麻丝或四氟膜缠绕在螺纹表面，然后将螺纹配合拧紧，主要依靠锥管螺纹的咬合和在螺纹之间加敷的密封材料来达到密封。这种连接方法可以拆卸，但没有法兰连接那样方便，且密封可靠性较低，其使用压力、使用温度不宜过高。

目前，螺纹连接大多用于水煤气钢管、自来水管路及一般生活用管路和机器润滑油管路中。

（3）焊接连接

这是一种不可拆连接结构，是用焊接的方法将管道和各管件、阀门直接连成一体的。这种连接密封非常可靠、结构简单、便于安装，但给检修工作带来不便。

管路的焊接有对接、搭接、带衬环的对接、加管箍焊接等。可根据管路材料和施工要求选用。

（4）除上述三种常见的连接结构外，在实际管路中还可看到许多不同的连接结构。

① 承插式连接

它的管口是特制的，管端套入后，在承插处的空隙中填入密封材料如麻、水泥、铅等填料以达到密封目的。这种连接常用于公称压力0.6MPa以下的管路中，同时对于铸铁管道和非金属管道（如水泥管、陶瓷管等）在密封要求不高的情况下也可采用这种连接。

② 填料函式连接这种结构靠压紧填料来达到密封目的，其特点是管道可以自由伸缩，以补偿管路因温度变化而引起的长度变形。该连接适用于公称压力1.6MPa以下的管路中。

                      

承插连接

填料函式连接