第二章　化工管路拆装

第一节　概　述

管子的连接需要各种管件，流体流量的控制和调节需要各种阀门，管子和各种管件、阀门等统称为管路，化工管路在生产中的作用主要是用来输送各种流体介质（气体、液体），使其在生产中按工艺要求流动以完成各个化工过程。

一、化工生产中常用的管子类型

常用管材分为金属管和非金属管两大类，金属管包括有缝钢管、无缝钢管、铸铁管、合金管、有色金属管等；非金属管包括陶瓷管、塑料管、橡胶管等。

有缝钢管也称水煤气管，大多用低碳钢制成，通常用来输送压力较低的水、暖气、压缩空气等，又可以分为镀锌的白铁管和不镀锌的黑铁管；带螺纹的和不带螺纹的；普通的、加厚的和薄壁的。

无缝钢管是化工生产中使用最多的一种类型，特点是质地均匀、强度高，广泛应用于压强较高、温度较高的物料输送。

铸铁管通常用作埋于地下的给水总管、煤气管和污水管，也可以用来输送碱液和浓硫酸等腐蚀性介质，其优点是价格便宜，具有一定的耐腐蚀性，但比较笨重、强度低，不宜在有压力的条件下输送有毒、有害、容易爆炸以及如蒸汽一类的高温流体。

有色金属管常用的有铜管、铅管、铝管等，铜管（紫铜管）的导热性能特别好，适用于某些特殊性能的换热器，且特别容易弯曲变形，又可用于机械设备的润滑系统或油压系统以及某些仪表管路等。铅对硫酸和10%以下的盐酸具有良好的抗腐蚀性能，铅管适合作为这些料液的输送管路，但铅管的机械强度较低且笨重，在对机械强度要求较高的情况下，往往采用搪铅管（即在无缝钢管内表面搪上一层铅），从而同时满足机械强度和耐腐蚀性的要求，广泛用于输送浓硝酸、蚁酸、乙酸等物料。铝的导热性能好，也被广泛用来制造换热器。

塑料管最常用的有聚氯乙烯管、聚乙烯管，以及在金属表面喷涂丙烯、聚三氟乙烯的管道等，它具有良好的抗腐蚀性能以及质量轻、价格低、容易加工等优点，缺点是强度较低、耐热性差，但随着性能的不断改进在很多方面可以取代金属管。除此之外，还有常用来作临时管道的玻璃管和橡胶管，用作下水道或排放腐蚀性流体的陶瓷管等。

二、管件与阀门

管路中所用的各种零件统称为管件，可以根据其在管路中的作用分为五类：改变管路方向，如弯头；连接管路，如“三通”、“四通”；连接两段管道，如“管箍”、“对丝”、“油任”；改变管路直径，如“大小头”、“内外螺纹管接头（内外丝）”；堵塞管路，如“丝堵”、“盲板”。

阀门就是用来对管路中的流体流量和压强进行适当调节的装置，通常用铸铁、铸钢、不锈钢及合金钢制成，常用的有以下几种：

①截止阀，也称球心阀。其关键零件是阀体内的阀座和阀瓣。通过手轮使阀秆上下移动可以改变阀瓣与阀座之间的距离，从而达到开启、切断及调节流量的目的。它的特点在于严密可靠，调节流量准确，但阻力较大，常用于蒸汽、压缩空气、真空管路及一般流体的管路中，但不能用于带有固体颗粒和黏度较大的介质管路中。安装时，应保证流体从阀瓣的下部向上流动，即下进上出。

②闸阀，相当于在管道中插入一块和管径相等的闸门，闸门通过手轮来进行升降，从而达到启闭管路的目的。闸阀的体积较大，造价较高，制造维修均很困难，但全开时对流体的阻力小，常用于开启和切断，一般不用于调节流量或输送含有固体颗粒料液的管路中。

③旋塞是用来调节流体流量的阀门中最简单的一种，统称为“考克”。其主要部件是一个全空心铸件，中间插入锥形栓塞，栓塞中间有一个通孔，可以在阀体内自由旋转。当旋塞的孔正朝着阀体的进口时，流体从旋塞中通过，当它旋转90°时，其孔完全被阀门挡住，流体则不能通过而被完全切断。旋塞的优点是结构简单、启闭迅速，全开时对流体阻力小，可适用于带固体颗粒的流体，其缺点是不能精密地调节流量，旋转时比较费劲，不适用于口径较大、压力较高或温度较低的场合。

除此之外，还有用来控制流体只能朝一个方向流动、并能自动启闭的止回阀（又称单向阀），用于中、高压设备上当压力超过规定值时可自动泄压的安全阀，随着化工生产的发展，新工艺、新设备不断出现，对管件与阀件的要求也越来越高。

三、管子的连接

管路的连接包括管子与管子、管子与各种管件、阀门以及设备接口处的连接，目前工程上常用的是以下几种连接方式。

（1）法兰连接

法兰连接是工程上最常用的一种连接方式，法兰与钢管通过螺纹或焊接连在一起，铸铁管的法兰则与管身铸为一体，法兰与法兰之间装有密封垫片，比较常用的垫片材料有石棉板、橡胶或软金属片等。其优点是拆装方便，密封可靠，适用的温度、压力、管径范围大，缺点是价格稍高。

法兰连接主要用于需要拆卸、检修的管路上，例如水泵、水表、阀门等带法兰盘的附件在管路上的安装。

（2）螺纹连接

螺纹连接是借助于一个带有螺纹的“活管接头”将两根管路连接起来的一种连接方式，主要用于管径较小（<65mm）、压力也不大（<10MPa）的有缝钢管，先在管的连接端绞出外螺纹丝口，然后用管件“活管接头”将其连接。为了保证密封，通常在螺纹连接处缠以涂有油漆的麻丝、聚四氟乙烯薄膜等。螺纹连接的优点是拆装方便，密封性能比较好，但可靠性没有法兰连接好。一般管径在150mm以下镀锌管路（如水、煤气管）常用螺纹连接的方法。

（3）承插连接

适用于铸铁管、陶瓷管和水泥管，它是将管子的小端插在另一根管子大端的插套内，然后在连接处的环隙内填入麻绳、水泥或沥青等密封物质。它的优点是安装比较方便，允许两个管段的中心线有少许偏差，缺点是难以拆卸，耐压不高，主要用于埋在地下的给排水管道中。铸铁管、混凝土管、缸瓦管、塑料管等常用承插连接，承插接口根据使用的材料不同分为铅接口、石棉水泥接口、沥青水泥接口、膨胀性填料接口、水泥砂浆接口、柔性胶圈接口等。

（4）焊接

焊接是比上述方法更为经济方便，也更严密的一种连接方式。煤气管和各种压力管路（蒸汽、压缩空气、真空）以及输送物料的管路都应当尽量采用焊接，但它只能用在不需拆卸的场合。为了检修的方便，决不能把全部管路都采用焊接。

（5）密封填料

以上四种连接方式中，以螺纹连接最为常见，下面着重介绍其连接方法。

①常用工具：管道螺纹连接时常用的工具是管钳（俗称水管钳）、链钳、活动扳手、呆扳手等，扳手适用于内接等带方头的管件及小规格阀门的连接。

②常用填料：螺纹连接的两连接面间一般要加填充材料，填充材料有两个作用，一是填充螺纹间的空隙以增加管螺纹接口的严密性，二是保护螺纹表面不被腐蚀。

③连接步骤：a.缠绕（或涂抹）填料：连接前清除外螺纹管端上的污染物、铁屑等，根据输送的介质、施工成本选择合适的填料；当选用水胶布或麻丝时，应注意缠绕的方向必须与管子（或内螺纹）的拧入方向相反（或人对着管口时顺时针方向），缠绕量要适中，过少起不了密封作用，过多则造成浪费，缠绕前在螺纹上涂上一层铅油可以较好地保护螺纹不锈蚀。b.拧接管件：缠绕（或涂抹）填料后，先用手将管子（或管件、阀门等）拧入连接件中2～3圈，再用管钳等工具拧紧，如果是三通、弯头、直通之类的管件拧劲可稍大，但阀门等控制件拧劲不可过大，否则极易将其胀裂。注意，连接好的部位一般不要回退，否则容易引起渗漏。

另外，在实训场地和化工厂的某些场合，在压力不是很高的情况下，还可以采用软连接，即用塑料等材料制成的软管将两金属硬管连接，连接处用包箍密封。

四、实训目的

①为了更好地实现管道拆装及流体实验参数的测定，本管道拆装系统的管道多采用法兰连接，并配用转子流量计、温度计、压力表、液面计等检测仪表。通过本章实训内容可树立工程概念，特别是大化工观点的认知，强化手动操作技能训练（各动手单元如管子拆装、管件更换、基本检测器的接线、仪表参数整定、设置的故障检修点诊断等）。学生通过自行设计流程、组装管路及调试，可以提升动手能力和解决问题的能力，为今后实际工作打下一定的专业基础。

②了解和熟悉化工生产过程中常见离心泵的控制方法及工作原理，了解各种仪表的性能、使用方法和使用场合。

③了解并掌握工业控制中仪表、测量、执行器的成套方法，学会按照实际手动被控系统要求进行实际控制系统的设计和实现，了解各种阀门的结构及适用场合，合理选用并进行管路组装。

④提升观察问题、分析问题和实验数据处理的能力，提高相关学科知识的综合运用能力。

⑤了解和掌握用科学实验解决工程问题的方法。

五、基本要求

（1）实训前的预习

要求学员做好实训前的预习，明确实训目的、原理、要求、拆装步骤、实训需测定的数据，了解所使用的设备、仪器、仪表及工具。

（2）实训中的操作训练

学员在实训过程中应细心操作，仔细观察，发现问题，思考解决方法，在实训中培养自己严谨的科学作风，养成良好的学风。

（3）实训后的总结

实训完成后，认真整理数据，根据实训结果及观察到的现象，加以分析，给出结论，并按规定要求提交实训报告。实训报告内容包括：实训目的、实训流程、操作步骤、数据处理、实训结论及问题讨论。实训报告是考核实训成绩的主要方面，应认真对待。

六、思考题

①为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，出口处压力表的读数越小？

②谈谈对离心泵的操作如先充液，封闭启动，选在高效区操作的理解。