環(huán)境工程設(shè)計(jì)-第五章 管道設(shè)計(jì)

第五章管道設(shè)計(jì)與布置

管道布置與設(shè)計(jì)是環(huán)境工程設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的組成部分。管道布置與設(shè)計(jì)是在完成設(shè)備平、立面布置之后進(jìn)行的一項(xiàng)工作。如一城市的建筑物之間用道路連接一樣，環(huán)保處理設(shè)備、構(gòu)筑物之間的物料輸送都是通過(guò)管道進(jìn)行的。管道布置與設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：①管道材質(zhì)、管徑的選擇與計(jì)算；②管道支架的設(shè)計(jì)；③管道布置圖(配管圖)；④管道投資概算；⑤施工說(shuō)明。

管路設(shè)計(jì)包括兩大部分：管路計(jì)算與管道布置設(shè)計(jì)。

管路設(shè)計(jì)計(jì)算包括管徑計(jì)算、管道阻力（壓降）計(jì)算、管道保溫工程、管路應(yīng)力分析、熱補(bǔ)償計(jì)算、管子,管件和閥門的選擇、管道支吊架計(jì)算等內(nèi)容；

管道布置設(shè)計(jì)不僅要滿足工藝流程的要求，還必須滿足施工安裝及安全生產(chǎn)、方便人員操作等的要求一、管路設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容和依據(jù)

上述設(shè)計(jì)內(nèi)容要在設(shè)計(jì)文件中體現(xiàn)出來(lái)，有1．管路布置圖包括管路布置平面圖和剖視圖（或向視圖）一、管路設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容和依據(jù)

上述設(shè)計(jì)內(nèi)容要在設(shè)計(jì)文件中體現(xiàn)出來(lái)，有2．管段圖表示一段管段在空間的位置，也叫空視圖或單線圖，它是一段管道的立體圖樣；一、管路設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容和依據(jù)

上述設(shè)計(jì)內(nèi)容要在設(shè)計(jì)文件中體現(xiàn)出來(lái)，有1．管路布置圖包括管路布置平面圖和剖視圖（或向視圖）；2．管段圖表示一段管段在空間的位置，也叫空視圖或單線圖，它是一段管道的立體圖樣；3．管架和非標(biāo)準(zhǔn)管件圖；4．管段表管段表按管段列出管子的材料、規(guī)格尺寸和長(zhǎng)度，管件、閥門的名稱、型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量，以及管道的試壓、涂色和保溫要求；5．管架表列出標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)管架的編號(hào)、標(biāo)注號(hào)、名稱和數(shù)量；6．綜合材料表包括管道安裝材料和管架材料；設(shè)備支架材料、保溫防腐材料；7．設(shè)備管口方位圖。一、管路設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容和依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)1．施工階段的工藝流程圖及儀表流程圖；公用工程系統(tǒng)流程圖；2．設(shè)備平面布置圖及立面布置圖；建（構(gòu)）筑物平、立面布置圖3．設(shè)備施工圖，包括非標(biāo)設(shè)備施工圖及定型設(shè)備的樣本或詳細(xì)安裝圖；4．工程設(shè)計(jì)規(guī)范、管道等級(jí)表；5．設(shè)備一覽表；6．地區(qū)氣候條件、工場(chǎng)地質(zhì)情況（包括地下水位高度、凍結(jié)層深度等）；7．其他技術(shù)參數(shù)（如水源、鍋爐房蒸汽壓力和壓縮空氣站空氣壓力等）。一、管路設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容和依據(jù)管道的分類與等級(jí)（1）按照設(shè)計(jì)壓力，可將工業(yè)管道分為四級(jí)二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)級(jí)別名稱設(shè)計(jì)壓力/MPa真空管道低壓管道中壓管道高壓管道P<00≤p≤1.61.6≤p≤10p>10注：工作壓力≥9.0MPa，且工作溫度≥500℃的蒸管道可升級(jí)為高壓管道

管道的分類與等級(jí)（2）GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》將管內(nèi)輸送流體分為五類A1類流體－劇毒流體，在輸送過(guò)程中如有少量流體泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸時(shí)，能造成嚴(yán)重中毒，脫離接觸后，不能治愈。相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB5044中Ⅰ級(jí)（極度危害）的毒物。A2類流體－有毒流體，接觸此類流體后，會(huì)有不同程度中毒，脫離接觸后可以治愈。相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)標(biāo)GB5044中Ⅱ級(jí)及以下（高度、中度、輕度危害）的毒物。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)管道的分類與等級(jí)（2）GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》將管內(nèi)輸送流體分為五類B類流體－此類流體在環(huán)境或操作條件下是一種氣體或可閃蒸產(chǎn)生氣體的液體，這些液體能點(diǎn)燃并在空氣中連續(xù)燃燒。C類流體－設(shè)計(jì)壓力大于1.0MPa和設(shè)計(jì)溫度低于－20℃、高于186℃的不可燃、無(wú)毒流體。D類流體－設(shè)計(jì)壓力≤1.0MPa和設(shè)計(jì)溫度為－20℃～186℃的不可燃、無(wú)毒流體。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)管道的分類與等級(jí)（3）HG20225-1995《化工金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》將管道所輸送的介質(zhì)分為四類：A類為輸送劇毒介質(zhì)的管道；B類為輸送可燃介質(zhì)或有毒介質(zhì)的管道；C、D類為輸送非可燃介質(zhì)、無(wú)毒介質(zhì)的管道，其中設(shè)計(jì)壓力p≤1.0MPa且設(shè)計(jì)溫度為－29～186℃的管道為D級(jí)管道。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)管道的分類與等級(jí)（4）SH3501－2002《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，按管道輸送介質(zhì)的性質(zhì)及設(shè)計(jì)條件對(duì)管道進(jìn)行分級(jí)二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)管道級(jí)別適

用

范

圍SHA1.毒性程度為極度危害介質(zhì)管道（苯管道除外）2.毒性程度為高度危害介質(zhì)的丙稀腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道3.設(shè)計(jì)壓力≥10MPa的介質(zhì)管道SHB毒性程度為極度危害介質(zhì)的苯管道毒性程度為高度危害介質(zhì)管道（丙稀腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道除外）甲類、乙類可燃?xì)怏w和甲A類液化烴，甲B類、乙A類可燃液體介質(zhì)管道SHC毒性程度為中度、輕度危害介質(zhì)管道乙B類、丙類可燃液體介質(zhì)管道SHD

設(shè)計(jì)溫度低于－29℃的低溫管道2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑

公稱壓力和公稱直徑是管子、閥門和管件的兩個(gè)特性參數(shù)。

采用公稱壓力及公稱直徑的目的是使管子、閥門和管件的連接參數(shù)統(tǒng)一，利于裝管工程的標(biāo)準(zhǔn)化。裝管工程標(biāo)準(zhǔn)化，可給閥門、管件的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)，施工單位的安裝帶來(lái)極大的方便。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（1）公稱壓力和公稱壓力系列公稱壓力用符號(hào)Pg或PN表示，通常大于或等于實(shí)際工作壓力。一般來(lái)說(shuō)，管路工作溫度在0～120℃范圍內(nèi)時(shí)，工作壓力和公稱壓力是一致的，但當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，工作壓力將低于公稱壓力。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)級(jí)別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPa級(jí)別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPaⅠⅡⅢ1～120121～300301～40010.010.010.010.0×100％10.0×80％10.0×64％ⅣⅤⅥ401～425426～450451～47510.010.010.010.0×51％10.0×43％10.0×34％2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（1）公稱壓力和公稱壓力系列公稱壓力用符號(hào)Pg或PN表示，通常大于或等于實(shí)際工作壓力。一般來(lái)說(shuō)，管路工作溫度在0～120℃范圍內(nèi)時(shí)，工作壓力和公稱壓力是一致的，但當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，工作壓力將低于公稱壓力。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)級(jí)別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPa級(jí)別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPaⅠⅡⅢ1～120121～300301～40010.010.010.010.0×100％10.0×80％10.0×64％ⅣⅤⅥ401～425426～450451～47510.010.010.010.0×51％10.0×43％10.0×34％公稱壓力從0.25MPa至32MPa共分為12級(jí)，它們是（以下用kgf/cm2作壓力單位）2.5，6，10，16，25，40，64，100，160，200，250，320等。2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（2）公稱直徑和公稱直徑系列

公稱直徑用Dg或DN表示，它與管子的直徑相近，但不一定相等。

凡是同一公稱直徑的管子，外徑必定相同，但內(nèi)徑則因壁厚不同而異。

例如φ57×3.5mm和φ57×4.5mm的無(wú)縫鋼管，都稱作公稱直徑為50mm的鋼管，但它們的內(nèi)徑卻分別為50mm和48mm。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程上，管材習(xí)慣上采用管子外徑×壁厚，單位mm。φ108mm×4mm和φ108mm×6mm公稱直徑的單位一般以“mm”計(jì)，如Dg100，是指公稱直徑為100mm的管子3.管道系統(tǒng)試驗(yàn)（1）液壓強(qiáng)度試驗(yàn)

承受內(nèi)壓的地上鋼管及有色金屬管道試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，埋地鋼管的試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。

對(duì)承受外壓的管道，其試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)內(nèi)、外壓力之差的1.5倍，且不得低于0.2MPa。（2）氣壓試驗(yàn)

氣壓嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)在液壓強(qiáng)度試驗(yàn)合格后進(jìn)行，一般使用空氣或惰性氣體。

對(duì)承受內(nèi)壓、設(shè)計(jì)壓力不大于0.6MPa的鋼管及有色金屬管道，其氣壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.15倍；真空管道的試驗(yàn)壓力應(yīng)為0.2MPa。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.管道等級(jí)設(shè)計(jì)中，根據(jù)管道材質(zhì)、壓力和直徑三個(gè)參數(shù)分級(jí)。管道等級(jí)號(hào)：B

2

A序號(hào)：同一材質(zhì)、壓力等級(jí)按序編排，A、B…管道壓力等級(jí)代號(hào)管道材質(zhì)代號(hào)管道材質(zhì)代號(hào):A—鑄鐵及硅鑄鐵B—碳素鋼C—普通低合金鋼D—合金鋼E—不銹耐酸鋼F—有色金屬G—非金屬H—襯里管管道壓力等級(jí)代號(hào):0—0.6MPa1—1.0MPa2—1.6MPa3—2.5MPa4—4.0MPa6—6.4MPa7—10.0MPa5.常用管材（1）鑄鐵管

常用作埋于地下的給水總管及污水管（2）硅鐵管

高硅鐵管與抗氯硅鐵管適用于輸送公稱壓力0.25MPa以下的腐蝕性介質(zhì)二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.常用管材（3）水煤氣管

水煤氣管用軟鋼焊成，分鍍鋅與不鍍鋅兩種，前者稱為白鐵管，后者稱為黑鐵管。

水煤氣管常用作給水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、真空、低壓蒸汽和凝液以及無(wú)侵蝕性管道。

水煤氣管的極限工作溫度為175℃，且不得用于輸送爆炸性及有毒害性的介質(zhì)。

水煤氣管分為普通（公稱壓力1MPa）與加強(qiáng)（公稱壓力1.6MPa）兩級(jí)，公稱直徑用英寸表示，常采用羅紋聯(lián)接。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.常用管材（4）無(wú)縫鋼管

可用來(lái)輸送有壓力的物料、水蒸氣、高壓水、過(guò)熱水以及輸送可燃性、有爆炸危險(xiǎn)、有毒性的物料，極限工作溫度為435℃。（5）有色金屬管

（a）銅管與黃銅管：

多用作低溫管道（冷凍系統(tǒng)）、儀表的測(cè)壓管或傳送有壓力的流體（如油壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)），當(dāng)溫度大于250℃時(shí)，不宜在壓力下使用。

（b）鋁管系拉制而成的無(wú)縫管，常用來(lái)輸送濃硝酸、醋酸、蟻酸、硫化氫及二氧化碳等物料，或用作換熱管，但鋁管不抗堿。在溫度大于160℃時(shí)不宜在壓力下操作二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

（c）鉛管

常用作硫酸管道或酸性物料管道，但由于強(qiáng)度低、重度大、抗熱性差等缺點(diǎn)，已逐步為耐酸合金鋼，尤其是塑料管所代替。

（d）有襯里的鋼管主要用于輸送腐蝕性介質(zhì)。由于有色金屬較稀貴，價(jià)格高，可用作鋼管的襯里或用代用材料襯里。

襯里的金屬材料有鋁、鉛等（6）非金屬管

（a）陶瓷管管子內(nèi)徑為25～400mm。陶瓷管耐腐蝕性能很好，耐酸陶瓷管可以輸送0.1MPa或真空度26.7kPa及溫度不大于90℃的腐蝕性介質(zhì)，氫氟酸除外。它的缺點(diǎn)是性脆，機(jī)械強(qiáng)度低和不能耐溫度劇變二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（6）非金屬管

（b）塑料管

塑料管均具有良好的耐腐蝕性能，有硬聚氯乙稀管、聚乙烯管和聚丙烯管等多種。硬聚氯乙稀管對(duì)于任何濃度的各種酸類、堿類和鹽類都是穩(wěn)定的，但對(duì)強(qiáng)氧化劑不穩(wěn)定。可用來(lái)輸送60℃以下的介質(zhì)，亦可用于輸送0℃以下的液體。缺點(diǎn)是耐熱性差，易老化，使用壽命不長(zhǎng)。

（c）玻璃鋼管主要有環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、呋喃玻璃鋼、不飽和樹(shù)脂玻璃鋼和乙烯基樹(shù)脂玻璃鋼。玻璃鋼管耐腐蝕性良好，使用溫度小于120℃，使用壓力小于0.6MPa。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（6）非金屬管

（d）橡膠管

能耐酸堿，抗腐蝕性好，且有彈性可任意彎曲。橡膠管一般用作臨時(shí)管道及某些管道的撓性件，不作為永久管道。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.金屬管材的選用(1)高溫用鋼管(>350℃)——在高溫下具有較高強(qiáng)度的鋼材。碳素鋼使用上限為450℃，超過(guò)時(shí)用沸騰鋼和A1鎮(zhèn)靜鋼。不銹鋼的高溫強(qiáng)度高，特別是18-12Mo，18-8-Ti和18-8-Nb等合金鋼的強(qiáng)度更為優(yōu)越。高溫、伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料；高溫、不伴有腐蝕的管道則應(yīng)使用高溫、高壓鋼管。(2)耐熱用鋼管材料——具有耐氧化性、耐氣體腐蝕性，具高溫強(qiáng)度、不發(fā)生高溫脆化和熱沖擊強(qiáng)度高的材料。常用耐熱鋼一般有：1Cr5Mo，12Cr2Mo，Cr13SiAl，Cr17Al4Si，Cr22Ni4N，Cr22Ni20，Cr20Mn9Ni2Si2N(101)，ZGCrl5Ni35和4Cr14Ni14W2Mo等。(3)低溫用鋼管材料——低溫管道有低溫冷脆和造成管系斷裂的危險(xiǎn)；常壓低溫管道應(yīng)采用鎮(zhèn)靜鋼；≤-20℃使用碳素鋼和低合金鋼管，進(jìn)行退火，并在相應(yīng)溫度下進(jìn)行最低沖擊試驗(yàn)。(4)耐腐蝕金屬材料不銹鋼適用范圍有限，必須了解不銹鋼對(duì)環(huán)境的耐腐蝕性能。對(duì)于硝酸，18-8系鋼具有良好的耐蝕性，但含Mo的18-8Mo系鋼對(duì)氧化性酸的耐蝕性較差。對(duì)于鹽酸，不銹鋼僅能用于稀鹽酸。研究表明：Cr是Fe耐鹽酸性有害元素，Cr系合金鋼耐酸性非常差，但加入改善耐鹽酸性的元素Ni、Cu、Mo、W和Co等材料的合金，如蒙乃爾(Mone1)和hastelloy鋼等則有良好的耐鹽酸性能。硫酸—不銹鋼在很窄的濃度范圍和溫度范圍內(nèi)具有耐腐蝕性。增加Ni含量或添加Si、Mo、Cu等元素可改善其耐硫酸性能。醋酸—室溫下，Cr-Ni系不銹鋼可耐所有濃度醋酸的腐蝕，但在高溫、高濃度時(shí)呈現(xiàn)活性。Ni-Cr系的18Cr-8Ni，18Cr-8Ni-Ti和18Cr-8Ni-Nb可耐<50℃，99m%的醋酸，可是沸騰的純醋酸對(duì)其則有顯著腐蝕。添加Mo和Si對(duì)耐醋酸性有改善。稀堿液——一般不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。（3.）

非金屬管材的選用(a)聚氯乙烯管(PVC管)性能：有優(yōu)異的耐腐蝕性、機(jī)械加工和力學(xué)性能；適用溫度范圍：15~60℃，<15℃時(shí)易開(kāi)裂；>60℃時(shí)軟化。適用壓力范圍：輕型管≤0.6MPa；重型管≤1.0MPa；也可用于真空度小于9.87104Pa的管道。不宜于輸送可燃、劇毒和含有固體的流體。(b)聚乙烯管(PE管)乙烯管對(duì)硫酸、低濃度鹽酸、堿類、大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽類及飲料食品類液體都耐腐蝕。不耐濃硝酸(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%~70%)、氯氣等物質(zhì)的腐蝕。(c)玻璃鋼管(FRP管)

玻璃鋼管有W型、R型、F型和H型4種。W型—專用作輸水(海水、淡水、污水、循環(huán)冷卻水)管道。R型—專用作通風(fēng)管道。F型—用作化工生產(chǎn)中有腐蝕性介質(zhì)的管道。H型—專用作溫度≤120℃有嚴(yán)重腐蝕的介質(zhì)輸送管道。(d)聚丙烯/玻璃鋼復(fù)合管(PP/FRP復(fù)合管)

適用于化工、石油、化纖、農(nóng)藥、化肥、輕工食品、染料、制藥、電子和機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，可取代不銹鋼管和其他有色金屬管材和制品。(e)襯里管—在光管的內(nèi)或外粘敷不同的材料，基體為碳素鋼襯里目的—防腐蝕、電絕緣和減少流體阻力，還可防止金屬離子混入和鐵污染發(fā)生。橡膠襯里管：鋼塑復(fù)合管：鋼的機(jī)械性能+塑料的耐腐蝕性能國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的復(fù)合管有：鋼/聚氯乙烯、鋼/聚乙烯、鋼/聚丙烯、鋼/聚四氟乙烯。涂塑鋼管：基體為鋼管，聚乙烯、聚丙烯或環(huán)氧樹(shù)脂為涂料。1.閥門

按閥門功能可分為：截止閥，調(diào)節(jié)閥，穩(wěn)壓閥，減壓閥，安全閥等；

按其結(jié)構(gòu)形式可分為：球心閥，閘閥，旋塞，蝶閥，針形閥等。

（1）球心閥又稱截止閥，不宜用于輸送粘度大、含有顆粒、易結(jié)晶、易沉淀物料的管路

（2）閘閥閘閥又稱閘板閥不適宜用于有晶體或懸浮物的物料輸送管路，也不宜用于腐蝕性物料輸送管路

（3）旋塞一般用于溫度較低、粘度較大或要求開(kāi)關(guān)迅速的管路。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——常用閥門及管件（1）球心閥又稱截止閥，不宜用于輸送粘度大、含有顆粒、易結(jié)晶、易沉淀物料的管路（2）閘閥閘閥又稱閘板閥不適宜用于有晶體或懸浮物的物料輸送管路，也不宜用于腐蝕性物料輸送管路（3）蝶閥又叫翻板閥，蝶閥不易和管路嚴(yán)密配合，所以只適于調(diào)節(jié)流量，而不能用于切斷管路（4）旋塞一般用于溫度較低、粘度較大或要求開(kāi)關(guān)迅速的管路。（5）針形閥特別適用于高壓操作和要求精確調(diào)節(jié)流量的地方，如鋼瓶（6）止逆閥又叫單向閥或止回閥作用是防止倒流。水泵的進(jìn)口管路上也經(jīng)常裝有止逆閥。（7）安全閥用在受壓設(shè)備、容器上

作為超壓保護(hù)裝置，當(dāng)設(shè)備壓力超過(guò)允許值時(shí)，閥門開(kāi)啟全量排放，防止設(shè)備內(nèi)壓力繼續(xù)升高，當(dāng)壓力降低到規(guī)定值時(shí)，閥門即時(shí)關(guān)閉（8）減壓閥

將進(jìn)口高壓流體降為某個(gè)需要的出口壓力，當(dāng)進(jìn)口壓力及流量變動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)保持出口壓力基本不變的自動(dòng)閥門。（9）疏水閥

一般用在蒸汽管路上或蒸汽加熱器的冷凝水排出管路上，其作用是排出不斷產(chǎn)生的冷凝液，而阻止蒸汽排出。2.管件

（1）法蘭

法蘭是最常用的管道間相互連接的元件。管道法蘭按與管子連接方式可分為：平焊、對(duì)焊、羅紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。法蘭密封面有突面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。

（2）法蘭墊圈它是法蘭聯(lián)接中必須使用的管件，起密封作用，有軟橡膠、石棉橡膠、聚氯乙稀塑料等多種，可通過(guò)查有關(guān)工藝手冊(cè)選取。

（3）其他管件改變走向、管徑、封閉管路以及由主管上引出支管等均需用管件。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——常用閥門及管件（1）法蘭

法蘭是最常用的管道間相互連接的元件。管道法蘭按與管子連接方式可分為：平焊、對(duì)焊、羅紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。法蘭密封面有突面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。3.管道連接1）焊接：所有壓力管道，如煤氣、蒸汽、空氣、真空等管道盡量采用焊接；2）承插焊：密封性要求高的管子連接，應(yīng)盡量采用承插連接；3）法蘭連接：法蘭連接是管道聯(lián)接最常用的形式，具有裝拆方便，密閉可靠，適用的壓力、溫度和管徑范圍大的特點(diǎn)。一般適用于較大管徑、密封性要求高的連接；4）羅紋連接：一般用于管徑≤50mm低壓鋼管、水煤氣管、硬聚氯乙稀塑料管的連接；二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——常用閥門及管件1）焊接：所有壓力管道，如煤氣、蒸汽、空氣、真空等管道盡量采用焊接2）承插焊：密封性要求高的管子連接，應(yīng)盡量采用承插連接；3）法蘭連接：法蘭連接是管道聯(lián)接最常用的形式，具有裝拆方便，密閉可靠，適用的壓力、溫度和管徑范圍大的特點(diǎn)。一般適用于較大管徑、密封性要求高的連接；4）羅紋連接：一般用于管徑≤50mm低壓鋼管、水煤氣管、硬聚氯乙稀塑料管的連接；3.管道連接5）承插連接：適用于埋地或沿墻敷設(shè)的給排水管，如鑄鐵管，陶瓷管，石棉水泥管，工作壓力≤0.3MPa，介質(zhì)溫度≤60℃的場(chǎng)合；6）承插粘結(jié)：適用于各種塑料管（如ABS管、玻璃鋼管等）的連接；7）卡套連接：適用于管徑≤40mm的金屬管與金屬管件或與非金屬管件、閥件的連接，一般用于儀表、控制系統(tǒng)等處；8）卡箍連接：適用于潔凈物料、直徑較小的管道連接，具有裝拆方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)。二、管路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——常用閥門及管件7）卡套連接：適用于管徑≤40mm的金屬管與金屬管件或與非金屬管件、閥件的連接，一般用于儀表、控制系統(tǒng)等處；8）卡箍連接：適用于潔凈物料、直徑較小的管道連接，具有裝拆方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)。管路計(jì)算計(jì)算任務(wù)管道設(shè)計(jì)的計(jì)算任務(wù)為：確定管道的管徑和管道系統(tǒng)的壓力損失。計(jì)算程序及內(nèi)容（1）繪制管道系統(tǒng)圖，又稱軸測(cè)圖，在圖中對(duì)管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長(zhǎng)度和流量。（2）選擇管內(nèi)流速以計(jì)算管徑。三、管路計(jì)算1.管徑的確定1）確定管徑的一般原則（a）確定管徑首先要考慮滿足工藝對(duì)管道的要求；

在工藝的最大流量條件下，其最大壓力降應(yīng)不超過(guò)工藝允許值，并且其流速應(yīng)位于根據(jù)介質(zhì)的特性所確定的安全流速范圍內(nèi)（b）綜合權(quán)衡建設(shè)投資和操作費(fèi)用（c）操作情況

不同流體應(yīng)按其性質(zhì)、狀態(tài)和操作要求的不同，選用不同的流速。粘度較高的液體，摩擦阻力較大，應(yīng)選用較低流速。

液體流速一般不超過(guò)4m/s，氣體流速一般不超過(guò)其臨界速度的85％三、管路計(jì)算1.管徑的確定1）確定管徑的一般原則（d）小流量的情況應(yīng)選擇較小流速，大流量的情況可選擇較高的流速；2）管徑的確定三、管路計(jì)算2）管徑的確定三、管路計(jì)算3）管壁厚度的確定三、管路計(jì)算公稱直徑（mm）管子外徑（mm）管

壁

厚

度（mm）PN=1.6PN=2.5PN=4PN=6.4PN=10PN=16PN=2015182.52.52.52.533320252.52.52.52.533425322.52.52.533.53.5532382.52.5333.53.5640452.5333.53.54.5650572.533.53.54.557707633.53.54.566980893.54456711100108444671213125133444.56913171501594.54.5571017-200219667101321-2502738881116--30032588912---350377991013---4004269101215---4）管路阻力降計(jì)算（1）在管道系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，已知管徑d、管長(zhǎng)l及流量V，確定各管段的阻力損失，計(jì)算流體通過(guò)管路系統(tǒng)的總能量損失及所需外加的能量，以此選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)或泵，并配備電動(dòng)機(jī)；（2）為將系統(tǒng)總阻力降控制在合理及經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，計(jì)算管路參數(shù)或校核系統(tǒng)的流體阻力。例如已知管徑d，管長(zhǎng)l及允許的能量消耗，求流體的流量或已知管長(zhǎng)l，流量V及允許的能量消耗，求管徑，即選擇適宜的管徑。三、管路計(jì)算4）管路阻力降計(jì)算（1）流體流動(dòng)總能量衡算－柏努利方程三、管路計(jì)算（2）管路摩擦阻力計(jì)算三、管路計(jì)算三、管路計(jì)算管

道

類

別絕對(duì)粗糙度ε/mm管

道

類

別絕對(duì)粗糙度ε/mm金屬管無(wú)縫黃銅管、銅管即鉛管新的無(wú)縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管具有顯著腐蝕的無(wú)縫鋼管舊的鑄鐵管0.01~0.050.1~0.20.30.2~0.30.5以上0.85以上非金屬管干凈玻璃管橡皮軟管木管道陶土排水管很好整平的水泥管石棉水泥管0.0015~0.010.01~0.030.25~1.250.45~6.00.330.03~0.8三、管路計(jì)算三、管路計(jì)算阻力系數(shù)法：流速選擇的原則是：從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面來(lái)確定管內(nèi)流速。當(dāng)流量一定時(shí)，所選擇的管內(nèi)流速較高，則管徑降低，材料消耗少，一次性投資減少。但是由于流速較高，壓力損失也就較高，運(yùn)行所需的動(dòng)力消耗增加，也就是運(yùn)行費(fèi)用增加，管道和設(shè)備磨損加大，噪聲增加。反之，選擇低流速所需的管徑加大，材料消耗大，一次性投資增加，但壓力損失小。

因此，管道直徑越小，阻力越大，在選擇流速時(shí)要選擇較低的流速。（3）確定管徑流速確定后，可根據(jù)處理的流體流量計(jì)算出管徑，計(jì)算方法如下。如果管道是圓管則，Q＝SV＝πd2V/4式中Q—流體體積流量，m3／s；

S—管道橫截面積，m2；

V—流體平均流速，m／s；

d—管道直徑，m。所以如果管道截面為方形則，S＝a×b＝Q／V式中，a與b分別為管道長(zhǎng)邊和短邊，m。矩形管道一般是通風(fēng)管道。(4)計(jì)算系統(tǒng)總壓力損失

a．最不利管路的概念最不利管路是指壓力損失最大的管路。如圖所示為某一除塵系統(tǒng)管道。

從圖中可以看出，最不利管道是1—2—3—4—5—6—7，一般最不利管道是從最遠(yuǎn)的管段開(kāi)始。連續(xù)性方程伯努利方程阻力損失計(jì)算式四、管路布置設(shè)計(jì)1.管路敷設(shè)種類及其設(shè)計(jì)要求：1）架空敷設(shè)(a)管道成排地集中敷設(shè)在管廊、管架或管墩上(b)管道敷設(shè)在支吊架上，這些支吊架通常生根于建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備外壁和設(shè)備平臺(tái)上。(c)某些特殊的管道，如有色金屬、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其低的強(qiáng)度和高的脆性，因此在支承上要給予特別的考慮。2）地下敷設(shè)（1）埋地敷設(shè)其優(yōu)點(diǎn)是利用了地下的空間，缺點(diǎn)是檢查和維修困難，常有腐蝕發(fā)生（2）管溝敷設(shè)管溝可以分為地下式和半地下式。四、管路布置設(shè)計(jì)2.管路布置一般原則：1）全盤規(guī)劃、合理布置(a)必須與帶控制點(diǎn)工藝流程圖相符合；(b)確定管道的位置，并避免通過(guò)電動(dòng)機(jī)、配電盤、儀表盤上空；管道與設(shè)備裝置內(nèi)的電纜、照明燈分區(qū)行走；(c)了解建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材料，以便進(jìn)行管路固定（管路敷設(shè)）設(shè)計(jì)；管道應(yīng)不影響設(shè)備吊裝及安全設(shè)施；管道應(yīng)避開(kāi)門、窗和梁；(d)管道布置應(yīng)保證安全生產(chǎn)，滿足操作、維修方便和人、貨物道路暢通。四、管路布置設(shè)計(jì)2.管路布置一般原則：2）管路布置應(yīng)便于安裝、檢修和管理(a)管路應(yīng)盡量集中架空敷設(shè)，布置在公用管架上，平行走直線，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開(kāi)啟和設(shè)備，并與墻保持一定距離(b)在焊接或羅紋連接的管路上應(yīng)適當(dāng)配制一些法蘭或活接頭(3)為了安裝和操作方便，管道上的閥門和儀表高出地面、樓板、平臺(tái)表面一定高度：閥門（包括球閥、截止閥、閘閥）1.2~1.6m安全閥2.2m溫度計(jì)、壓力計(jì)1.4~1.6m取樣閥1m左右四、管路布置設(shè)計(jì)3.管路布置應(yīng)注意考慮安全：(1)管廊上敷設(shè)管路的管底標(biāo)高(2)管道穿過(guò)墻壁和樓板時(shí)，應(yīng)在墻面和樓板上預(yù)埋一個(gè)較直徑大的套管(3)直接埋地或管溝中敷設(shè)的管道通過(guò)道路時(shí)，應(yīng)加套管等加以保護(hù)(4)輸送易燃、易爆介質(zhì)的管路，一般應(yīng)設(shè)防火安全裝置和防爆安全裝置(5)輸送有毒或有腐蝕性介質(zhì)的管路，不得在人行道上空設(shè)置閥門、伸縮器、法蘭等(6)長(zhǎng)距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償問(wèn)題(7)為了避免電化學(xué)腐蝕，不銹鋼管道不宜與碳鋼管道直接接觸四、管路布置設(shè)計(jì)3.管路排列的基本原則：垂直排列：(1)熱介質(zhì)管路在上，冷介質(zhì)的管路在下；(2)無(wú)腐蝕性介質(zhì)的管路在上，有腐蝕性介質(zhì)的管路在下；(3)小管道應(yīng)盡量支承在大管路的上方或吊在大管路的下方；(4)氣體管路在上，液體管路在下；(5)不經(jīng)常檢修的管路在上，檢修頻繁的管路在下；(6)高壓介質(zhì)管路在上，低壓介質(zhì)管路在下；(7)保溫管路在上，不保溫管路在下；(8)金屬管路在上，非金屬管路在下。四、管路布置設(shè)計(jì)3.管路排列的基本原則：水平排列：(1)大管道靠墻，小管道在外；(2)常溫管道靠墻，熱管道在外；(3)支架少的靠墻，支架多的在外；(4)不經(jīng)常檢修的管道靠墻，經(jīng)常檢修的管道在外；(5)高壓管道靠墻，低壓管道在外4.管道敷設(shè)間距及坡度間距參考相關(guān)表格；坡度方向一般均沿介質(zhì)流動(dòng)方向5.其他四、管路布置設(shè)計(jì)5.其他(1)彎管的彎曲半徑DN15～25的管子，彎曲半徑取2.5～3.5D（D為管子外徑）；DN32～100的管子，彎曲半徑取3.5～4D，采用熱彎時(shí)，彎曲半徑約為3～4D。焊接彎頭的彎曲半徑推薦用1.5D。DN15～100的不銹鋼管，一般采用冷彎，彎曲半徑為3.5～4D。(2)管路各支點(diǎn)間的距離考慮最大允許跨度(3)管道上引出支管時(shí)，氣體管道應(yīng)從上方引出，液體管道應(yīng)從下方引出五、管路布置圖1.管路布置圖的配置管道布置圖又稱管道安裝圖或配管圖，其內(nèi)容有：a.一組視圖

按正投影原理繪制的一組平面、立面剖視圖，表達(dá)整個(gè)車間（裝置）的設(shè)備、建筑物的簡(jiǎn)單輪廓以及管道、閥門、管件、儀表、控制點(diǎn)等的布置安裝情況。當(dāng)平面圖表示不清楚時(shí)，應(yīng)有必要的剖視圖，向視圖及局部放大圖；b.尺寸和標(biāo)注注出管道及有關(guān)管件、閥門、儀表控制點(diǎn)等的平面位置尺寸和標(biāo)高，并標(biāo)注建筑軸線編號(hào)、設(shè)備位號(hào)、管段序號(hào)、控制點(diǎn)代號(hào)等；

PG03001-100L1B-C

（1）（2）（3）（4）

（5）（6）

管道組合號(hào)（管道代號(hào)）由六個(gè)單元組成，這六個(gè)單元依次是：（1）物料代號(hào)；（2）主項(xiàng)代號(hào)；（3）管道順序號(hào)，以上三個(gè)單元組成管道號(hào)（管段號(hào)）；（4）管道尺寸；（5）管道等級(jí)；（6）隔熱或隔聲代號(hào)。管道等級(jí)號(hào)由下列三個(gè)單元組成：

L1B1）2）3）1）第一單元為管道的公稱壓力（MPa）等級(jí)代號(hào)，用大寫英文字母表示。A～K用于ANSI標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)（其中I、J不用），L～Z用于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)（其中O、X不用）。常用的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)：L——1.0MPaM——1.6MPaN——2.5MPaP——4.0MPa2）第二單元為順序號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，由1開(kāi)始。3）第三單元為管道材質(zhì)類別，用大寫英文字母表示，與順序號(hào)組合使用。A——鑄鐵1G——聚丙烯塑料B——碳鋼2G——聚四氟乙烯塑料1E——304不銹鋼2E——316L不銹鋼H——襯里及內(nèi)防腐五、管路布置圖1.管路布置圖的配置c.分區(qū)索引圖表達(dá)車間（裝置）界區(qū)范圍內(nèi)的分區(qū)情況；d.方位標(biāo)（設(shè)計(jì)北箭頭）表示管道安裝的方位基準(zhǔn)；e.標(biāo)題欄注寫圖名、圖號(hào)、設(shè)計(jì)階段等。五、管路布置圖“管道空視圖”又稱管段圖，是表達(dá)自一臺(tái)設(shè)備至另一臺(tái)設(shè)備（或另一管道）間的一段管道及其所附管件、閥門、控制點(diǎn)等具體配制情況的立體圖。

這種管段圖是按軸測(cè)投影原理繪制的，圖樣立體感強(qiáng)，便于識(shí)讀，有利于管段的預(yù)制和安裝施工。五、管路布置圖2.管道布置圖（1）一般規(guī)定

比例：在圖面飽滿、表示清楚的原則下取用1:50或1:25兩種，一般用1號(hào)或2號(hào)圖紙，有時(shí)也用0號(hào)圖紙。

線條：直徑小于250mm管道用粗實(shí)線單線繪制，直徑為250mm及其以上的管道用中粗實(shí)線雙線繪制，管道中心線用細(xì)實(shí)線繪制。

建筑物、設(shè)備基礎(chǔ)、設(shè)備外形、管件、閥門、儀表接頭、尺寸線以及剖視符號(hào)的箭頭方向線等均用細(xì)實(shí)線繪制，中心線用點(diǎn)畫線。

地下管道及平臺(tái)下的管道用虛線表示。五、管路布置圖2.管道布置圖（1）一般規(guī)定建筑物：a.廠房及有關(guān)構(gòu)筑物外形b.標(biāo)注地面、樓面、平臺(tái)面等標(biāo)高。c.按比