＊楊 濤

（陜西建工安裝集團有限公司 陜西 710054）

國家頒布的《特種設備安全監(jiān)察條例》頒布通過并得到執(zhí)行后，各種管路的設計與安全質量問題一直以來廣泛地引起了政府有關主管部門的關注，并將各類壓力容器與各類壓力管道都一起合并了起來，對其安全性能狀況都實施了更加嚴密的監(jiān)測，這兩個比較特殊的設施，如果從它所定義的方面入手來對之加以比較，壓力管路的主要定義與應用范圍將更廣泛，其應用范圍是最高工作壓力超過或者是等于0.1MPa（指在一個工程中的表壓），以氣體、液體、蒸汽介質或者說是可燃、易爆、有毒、具強烈耐熱和良好的抗腐蝕性加液體，且在一個工程中所使用的管道直徑應當是超過了25mm。

1.管道材料種類及特點

各類管材的特點：第一，水泥管：雖然這種水泥管道施工簡便，成本相對較低，是過去常見的一種水泥管件，但其自身重，強度低，易被化學物質侵蝕，容易被有害體滲漏，容易在空氣中滋生有害的細菌，如果用其直接建筑物來進行給水工程，容易對環(huán)境和土壤的水質產生嚴重污染，引起極大的環(huán)境損害，從發(fā)展趨勢上可以簡單地來分析一下，水泥管道無論是作為建筑還是工業(yè)的主要排水或者說還是在雨水中的排放遲早都會被徹底淘汰，因此目前己經很少有人能夠繼續(xù)便用。第二，鑄鐵管、鋼管：雖然在設計與施工上比較簡單，而且結構強度高，但其承載力與重量較大，不能有效地抵抗腐蝕，一般建議采用除去熱力和減輕壓力的給水管。第三，高密度聚乙烯管（HDPE）：由于這種高密度、又具有機械強度的聚乙烯管本身就已經具備了很高的熱力學強度和機械剛度，因而被廣泛應用在大城市的燃氣、給水等管路中。高密度聚乙烯管因其良好的化學性能、韌力、耐磨性以及便宜的成本與質量而廣泛地深入接觸并受到了我國管道工業(yè)內外各界人士的推崇與青睞，位于世界市場規(guī)模和利用率第二。HDPE的材料具有耐震、耐腐蝕性能好、抗疲勞、強度大、耐熱等特點。其對熔接和連續(xù)焊縫工藝的技術要求相對較高。第四，玻璃鋼夾砂管：由于玻璃鋼夾砂管是采用了短型的玻璃纖維中間夾砂技術對其進行制作，剛度相對較大，可以承壓，耐腐蝕，但由于這種玻璃鋼夾砂管的材料比較脆，僅僅是為了適用于小口徑，并且很容易因為在建筑物施工時遭到機械碰撞而對其產生光滑或者是暗傷，影響了其使用壽命。第五，硬質聚氯乙烯管已被國內引進和推廣應用，也是目前在我國市場上最普遍采用的一種塑料管件。它主要由聚氯乙烯樹脂經過高溫加工后進行熱壓和加工而成。這類管材一般主要廣泛應用于室內和城市供水管道，城鎮(zhèn)建筑物供暖、排水管，室內和建筑物供暖、排水管，城鎮(zhèn)雨水管目前大多數是采用軟質的聚氯乙烯。硬質的聚氯乙烯管所具有的特殊性能主要有耐化學腐蝕、不產生銹垢、自熄性、阻燃抗氧化、耐老化、耐電等性能均佳等；其中排氣管道的內壁十分光滑，形成的液態(tài)物質表面張力相對較小，不容易在空氣中產生污染物或者是水垢；并且UPVC具有很強的適應流體運動與輸送的能力，其中進行加工與安裝也十分方便，最重要的一個特點是它所需要生產和采用的優(yōu)良硬質聚氯乙烯管比其它各種應用型塑料的管材在造價上都要低。硬質聚氯乙烯管主要優(yōu)勢之一是它的耐腐蝕性相對薄弱，不宜直接作為輸送熱水，接頭黏附技術在固化過程中對其時間的要求也很高[1]。

2.法蘭的選用

(1)關注選用法蘭的最高無沖擊工作壓力

當所選擇的法蘭在達到最高工作溫度下不會發(fā)生外力沖擊時，工作壓力應該是大于或者相當于所設計的壓力。例如，壓縮工段氮氫氣體管道設計溫度150E，設計壓力6.0MPa，就必須考慮是否要選擇合適的工況下溫度等級及相同原料的法蘭。采用的是一種法蘭材料16MNII，其最大無外力沖擊下正常工作時的壓力約為6.17MPa。所以法蘭選擇了公稱壓力6.3MPa，法蘭主體原件是16MNII。

(2)關注設備管口法蘭密封面形式

使用了凹凸二種表面的管道法蘭，對設備的頂部管嘴與法蘭密封表面的形狀問題也進行了研究，在這種情形下主要是將凹凸二種法蘭依次安裝在上面的管嘴、側面管嘴上。然后在底部的管道進出口放置一個法蘭。閥門生產商一般都是制造自己的閥門，他們都是自帶有凹面的法蘭。所以我們應當按照工藝配管技術規(guī)范的要求將所有設備的管道直接或者說也就是管路上的閥門與其他設備之間進行連接處理時，必須給予設備特別專業(yè)地提出針對管道的密封面或者是否存有相互配合閥門的法蘭。

3.閥門的使用

(1)多用蝶閥，少用閘閥

在之前的一段時間里，蝶閥一般只有在較小口徑的水管上才可以得到應用，在不斷進步發(fā)展的生產過程中，市場上對于蝶閥的生產制造工藝和設備也是有了不小的改變與進步，由于其優(yōu)越的性能，在某些行業(yè)中己經大量采用蝶閥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)閘閥、截止閥、球閥以及螺旋塞等，這主要由于蝶式泵具備了以下優(yōu)點：

第一，由于規(guī)格小、重量輕、易于安裝和施工，其最大比重僅為同類型閘閥的1/3～1/4，最大高度和寬度也僅為同類型閘閥的1/3；第二，蝶閥其切斷速率特性明顯要優(yōu)于傳統(tǒng)的閘閥以及截止閥等；第三，蝶閥其構造簡便，便于工作人員安裝與維修；第四，便于選用自動控制的機構；第五，和同等級的閘閥、截止門相對應的價格進行比較，蝶閥的價格也相對較低[2]。

(2)柱塞閥

蒸汽、油品以及密封性等要求更高的工作場所，應用柱塞閥。人類所使用的普通截止閥，無論是在密封性和使用壽命上均遠遠低于柱塞閥，其原因主要是由于這種柱塞閥本身就具備了以下的特點：

第一，當在產品設計時充分考慮到其密封特性，主要使用了金屬、非金屬互相組合的做法，而這種做法的最大好處之一便是因為其密封比壓較小，所以易于達到其密封性要求；第二，柱塞閥座在一般情況下都是通過柱塞閥座和上面的密封環(huán)所保護而成，而且通常都沒有通過任何填料函；第三，如果在一個閥門的管路中發(fā)現柱塞閥座內有細小、硬度較大的各種固態(tài)顆粒直接粘附在其密封面上，則很可能導致這些顆粒粘附使得其閥座的密封面被阻擋而受到任何局部破壞，而柱塞閥的移動也剛好能夠將直接附著在其密封面上的其他雜質直接推開，這樣也就沒有對其密封面形成任何的局部損傷，從而使得其具有良好的封閉特性。第四，密封環(huán)一般采用無色金屬材料焊接而成，不會在氣缸中產生任何生銹，閥門在高溫下或微開時主要承受到沖刷的兩個部位分別是柱塞和密封環(huán)兩個表面，密封環(huán)的表面一般都不被任何沖刷，故其的使用壽命大約相當于截止閥壽命；第五，檢修簡單方便，除必要時為了維護其密封環(huán)外，不像截止閥則必須要求對其閥瓣、閘座等零件進行研磨。

4.三通的相關選用要求

在人們的行為習慣中，一般人都習慣原來的在上主管下連著其他分管道，而這種的方法的好處是，如在通水或試驗的過程中采用三通法時，不受水平方位和左右方向的影響，并且使用比較簡便，如在對氣體的管道沿著水平方位進行信息分流時，它所用的焊制三通管必須朝上，可以有效的防止水氣凝堵塞管道，特別是對蒸汽的分管管道盡量從上面接出。

5.彎頭的使用

有些從業(yè)人員經常講“配管不重要，接不上時，多用幾個彎頭就行了”，這樣一種方式在工作中是錯誤的，我們要使每一根管線布置得經緯分明，避免出現雜亂無章的情況。例如，當工藝管道與不常見的大型公用工程管道之間進行互換或接觸式處理時，宜用兩個端頭帶有法蘭的自動回轉彎頭來取代傳統(tǒng)的閥門。從而使得我們能夠規(guī)避錯誤的運行。若按照目前我國比較傳統(tǒng)的方式進行設計，就是把原來的工藝管道與再生管道直接連接，在正常使用及運行的時候，因為其中只有一小部分的再生管道能夠正常運行，所以通常都會一頭熱一頭冷（較為普遍），應力問題不易被現代人們所了解和處理好，采用反轉彎頭已經完全能夠解決和規(guī)范化避免這樣的問題；排污管在需要移動方向的條件下宜使用45°的彎曲式，有助于物料全部排盡，減少廢水對物料的積累[3]。

6.異徑管的使用

在日常的工作狀況下，異徑管主要可分成二類，一類使用偏心異徑管，另一類則使用同心異徑管。通常的情況下，并沒有什么特殊的規(guī)定，在水平管路上通常使用連接偏心異徑管，而在豎線方向上則是使用同心異徑管。當管道由上至下地推動泵時，宜考慮采用基礎底平式安裝。其使用的原則就是以保證它能夠完全排盡積凝物并且可以防止空氣阻力。

7.以化工設計中的管道材料選用為例

(1)耐熱管材的選用

耐熱管件通常特指某些能耐熱沖擊、耐高溫的管件。此外，考慮到這些化工管道在制造時會具有相應的高危險度，也會經過設計使之具有抗氧化和耐腐蝕等特性。因此高溫管道也用作將化學生產物品運送的重要途徑，其高抗氧化特性有效避免了化學品運送過程中，有毒有害氣體和液體的泄露，也有效增強了化工生產的穩(wěn)定性。在現階段，對于化學產品管道在抗氧化方面來說，所采用的高碳素鋼管一般都會形成一個抗氧化膜覆蓋在其表面上，以增強其抗氧化功效。在這個過程中，還可將其他的微量元素，如鉻元素、鎂元素、硅元素等合理添加鋼里。鉻元素相對于鐵元素，抗氧化時效更短，因此它能形成并以抗氧化層包覆于金屬表面上，這也有效控制了更深層次氧化作用的產生。此外，通過將鉬元素與鉻元素摻入管道內，還可以形成鉻-鉬合金，其在抗氧化方面也有著非常明顯的效果，所以尤其適用于石油化工生產中的管道設計。

(2)低溫管材的選用

對于化工管路設計中材質的選用，還需要充分考慮到環(huán)境溫度問題，在-20℃或-196℃的溫度環(huán)境下，就應該按照實際氣溫差異選用比較適宜的材料。例如：當氣溫在-20℃至-40℃時，則不能采用碼素鋼管材料；當氣溫在-40℃至-70℃時，則無法選用低合金鋼管材質；當工作溫度低于-70℃時，便無法選用高合金鋼管材。通常，在環(huán)境溫度降低至0℃以內時，高鐵素鋼管的彈性就將大幅度降低，而脆性料質也會隨之增加，所以，為了確保化學物質運輸的安全性，就需要充分考慮到鋼管材質的耐低溫特性。

(3)高溫管材的選用

有些化工產品的生產是處于高溫狀態(tài)下，所以其儲運管路也要具有較強的耐高溫性能。因此在石油和化學工業(yè)管路設計中，對于高溫材料的選用，必須充分考慮到如下方面：在各種高溫下，對管路材質的屈服強度大小所形成的反比變化，以及塑性的正比例變化，以及隨著時間推移，而產生的對管路材料力學特性以及荷載強度所形成的改變：在各種高溫條件下，對管路材質的抗拉力大小改變，隨著高溫變化而產生的對管路材料的腐蝕性變化等。在化工制造流程中，當高溫值超過350℃時，則為高溫環(huán)境。在此情形下，管子材質也必然會遭受一定程度的熱侵蝕。所以，在其高溫環(huán)境下的管子材質選用中，還對材質的熱而腐蝕性作出了相應要求，在一般情形下，高溫管道也具有相應的高溫極限，如碳素鋼管，在其承受的高溫溫度達到了425℃以下時，就極有可能會出現普通碳素鋼的石墨烯化情況，而且還必須加入相應的合金元素，以防止此類情況的產生，這樣增加了普通碳素鋼材料的熱穩(wěn)定性。同時，也可以采用高鎂元素鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等，以更進一步地改善化工管道使用的安全特性。

(4)塑料襯里材料的選用

在化工產品生產中，要保證化學儲運管路的塑料內襯的使用溫度不超過120℃。在其襯板材質的選用上，大多為聚四氟、聚丙烯等。而相對的，施工單位和設計人員在進行材質選用工作時，往往還需要將其移動裝置的增值業(yè)務也列入考慮范圍之內，以避免將其直接應用到苯溶解介質中。

8.管道材料

(1)不銹鋼焊接鋼管代替無縫鋼管

由于過去通常都只生產無縫鋼管，但若想用較薄壁加工的方法焊接不銹鋼管道時，又需要大量進口其他國家所制造的產品，但是價格上也不合算，所以，使用無縫鋼管是可以理解的。目前，由于在國內外主要的制造企業(yè)中均掌握了國際領先地位的焊接工藝技術和在線測試手段，所以根據有關專家建議，凡是使用在相對干凈的場合時（如純水、蒸餾水等），若水壓小于1.6MPa，即采用高頻率的焊接方法以焊接不銹鋼管道（高頻焊管系裝飾用管，若用于工業(yè)用管，就需運用在線檢測的手段來保證質量）來代替無縫鋼管。

(2)區(qū)別結構用和一般流體輸送用鋼管

結構用管道運輸和一般流體運輸用的管線，它們在我國各種運輸管線國標標準GB/T 8162-1999、GB/T 8163-1999中，都有具體的說明。人們一般以為，對于這種無縫鋼管產品的質量標準沒有必要特別的說明，但是現在市面上已經同時出現了供應大型金屬結構管道和一般流體運動運輸用的管子。金屬結構用的管子，主要都是應用在一般的金屬結構，并且需要能夠確保其強度和剛性，但是對流體運動輸送用的管道除一定要能夠確保具有滿足其所規(guī)定條件下的強度和剛性之外，還必須要求能夠保證其密閉性，因此按照要求對各個管子進行一次水壓測量。

(3)新材料、新工藝的應用

從當前材料的使用情況來看，只有新材料以及新工藝的運用，才能適應現代新興行業(yè)對金屬板材、材料需求的同時減少國家的資源消耗。比如用滲鋁的碳鋼取代不銹鋼材料可以更好地在有機酸濃度較高的環(huán)境使用等。

9.小結

本文從我國配管系統(tǒng)設計中常用的一些管件和其他管材所選擇的原則以及配管方法等幾個角度來討論，相關人員在配管系統(tǒng)設計中需要注意的一些問題，并且充分地結合實際化工方面使用的情況，提出了部分管件與管道材料所選用的注意事項和設計理念，希望可以為日后類似的工作提供合理的借鑒。