管道安装技术与工艺讲义

1管道安装技术与工艺讲义侯亚平2006年2月11日~15日授课于电大石油地面工程技术培训班前言管道工程的任务是输送介质，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，管道工程的应用范围越来越广泛。从民用建筑中的供水、供热、供煤气，到现代工业中的各种气体、液体、甚至固体物质的输送都离不开管道工程。现在，几乎所有的工厂、矿山、公用建筑及民用建筑无不安装管道设施，管道工程建设在油田生产、生活中也占有举足轻重的地位，特别是我国加入WTO后，中国经济熔入世界经济大潮中，经济建设速度明显加快，同时，对能源的依赖比重也越来越大，而油、气、水等介质的采集、输送、处理和销售，通过管道能更安全、经济、高效地完成，因此其应用范围越来越广泛，特别是现代化的工厂和城市，管道工程已是保障生产和生活正常进行不可缺少的生产条件和基础设施。“十五”期间，特别是近几年来，国家对基础建设的投资也逐年递增，我国耗巨资完成的具有国际代表性的“西气东输工程”，从新疆到上海单线长度达4200公里、工程总投资达435亿元，又如“陕京线工程（860Km、30亿元）”及陕京二输气工程（851Km），其它还有兰-成-渝成品油管线（1252Km、35.04亿元）、涩-宁-兰输气管线（953Km、25亿元）、忠-武输气管线工程（1375Km、49.7亿元）、甬-沪-宁原油管线（652Km、54亿元）、西南成品油管道工程（1740Km、35.2亿元）、仪-长原油管道工程（996Km、40.9亿元）等等，工程规模少则几百公里，多则上千公里，投资几亿、几十亿乃至百亿元，从此可看出管道工程在国民经济中的重要性。世界经济飞速发展的当今，能否与因特网一样实现油、气、水等介质的集输网络，是衡量一个国家生产、生活水平2的标志之一。管道工程是一项综合性的实用技术，它涉及的专业范围很广，如给排水、暖通空调、燃气供应、工厂动力、化工工艺等都与其密切相关，但在我国工程建设的施工过程中，很少有按这种专业来划分工种的，多数是以管工这一工种来划分施工类型，据此情况，不妨打破上述专业界限，把管道工程施工技术从各个专业中提取出来，综合归类，以工业管道安装技术为主线，将有关资料汇集起来进行讲授。要想建成一项优良工程，除需要有优秀的工程设计外，还必须有高素质的施工管理人员和高水平的施工队伍才能实现。且随着我国科技事业的目益发展，管道工程技术水准也不断提高，施工技术难度也越来越大，验收技术标准也越来越高。近几年来，新材料、新技术、新工艺的不断涌现，这对我们工程技术人员来说既是动力，又是压力，这就要求我们不仅要学会传统的技术工艺，而且更要善于学习、吸收、运用新工艺，用最新技术武装自己，只有这样，才能圆满完成工作任务。3目录第一部分管道安装基础理论知识┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1第一章管道安装常用资料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1第一节管道工程常用符号与计量单位┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1第二节管道工程基本常识┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8第二章钢、钢材、管材与管件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20第一节钢及钢材┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20第二节管材┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25第三章阀门┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27第一节阀门的分类、基本参数及代号┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27第二节阀门的识别┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33第三节阀门的安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄34第四章焊接材料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36第一节电焊条┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36第二节焊丝┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39第二部分管道安装技术与工艺┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄46第一章管道安装施工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄46第一节管道安装施工的一般规定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄46第二节中、低压管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄52第三节高压管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄54第二章常用材质管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄55第一节碳素钢管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄55第二节合金钢管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄69第三节不锈钢管道安装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72第三部分干线管道的特殊施工技术与工艺┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄774第一章不良地区管道施工技术与工艺┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄77第一节顶管施工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄第二节定向钻施工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄第三节盾构施工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5第一部分管道安装基础理论知识第一章管道安装常用资料第一节管道工程常用符号与计量单位一、管道工程常用符号序号名称符号序号名称符号1管子外径Dw，dw17宽b，B2管子内径Dn，dn18高h，H3直径D，d19厚d，δ4公称直径DN20摩擦阻力系数λ5管子截面半径R，r21流量系数μ6压力P22传热系数K7公称压力PN23面积A，S8流量Q，q24容积V9流速V，v25时间T10扬程H，h26质量M11功W27密度ρ12功率P28热量Q13转速N29温度T，T14效率η30热导率λ，k15[平面]角α，β，γ，θ31[动力]粘度η，(μ)16长度l，L32雷诺数Re二、法定计量单位国际单位制的基本单位量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K6物质的量摩[尔]mol发光强度坎[德拉]cd国际单位制的辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角弧度rad立体角球面度sr国际单位制中具有专门名称的导出单位量的名称单位名称单位符号频率赫[兹]Hz力；重力牛[顿]N压力，压强；应力帕[斯卡]Pa能量；功；热量焦[耳]J功率瓦[特]W电荷量库[仑]C电位；电压；电动势伏[特]V电容法[拉]F电阻欧[姆]Ω电导西[门子]S磁通量韦[伯]Wb磁通量密度，磁感应强度特[斯拉]T电感亨[利]H摄氏温度摄氏度℃国家选定的非国际单位制单位量的名称单位名称单位符号换算关系和说明时间分[小]时天（日）minhd1min=60s1h=60min=3600s1d=24h=86400s平面角秒分度（″）（′）（°）1″=(π/64800)rad1′=60″=(π/10800)rad1°=60′=(π/180)rad旋转速度转每分r/min1r/min=(1/60)-1长度英寸In（″）1in（″）=25.54mm海里nmile1nmile=1852m速度节kn1kn=1nmile/h=(1852/3600)=0.5144m/s质量吨t1t=1000kg体积升L（l）1L=1dm3=10-3m3级差分贝dB注：1.周、月、年（年的符号为a）为一般常用时间单位。72.角度单位度、分、秒的符号不处于数字后时加圆括号。3.升的符号中，小写字母l为备用符号。4.r为“转”的符号。用于构成十进倍数和分数单位的词头所表示的因数词头名称词头符号106兆M103千k102百h101十da10-1分d10-2厘c10-3毫m10-6微μ10-9纳[诺]n三、常用计量单位名称、符号及对主单位的比类别单位名称代号对主单位的比长度微米μm百万分之一米（1/106m）毫米mm千分之一米（1/1000m）厘米cm百分之一米（1/100m）米m主单位千米km米的千倍（1000m）质量毫克mg百万分之一千克（1/106kg）克g千分之一千克（1/1000kg）千克kg主单位吨t千克的千倍（1000kg）容量毫升mL千分之一升（1/1000L）升L主单位体积立方毫米mm3一兆分之一立方米（10-9m3）立方厘米cm3百万分之一立方米（1/106m3）立方米m3主单位四、非法定计量单位与法定计量单位换算关系非法定计量单位与法定计量单位换算关系量的名称非法定计量单位法定计量单位换算关系名称符号名称符号力千克力kgf牛顿N1kgf=9.80665N力矩千克力米kgf·m牛顿米N·m1kgf·m=9.80665N·m压强千克力每平方米kgf/m2帕斯卡Pa1kgf/m2=9.80665Pa工程大气压at1at=9.80665×104Pa巴bar1bar=105Pa毫米水柱mmH2O1mmH2O=9.80665Pa毫米汞柱mmHg1mmHg=133.322Pa应力，强度千克力每平方厘米kgf/cm2帕斯卡Pa1kgf/cm2=9.80665×104Pa8千克力每平方毫米kgf/mm2帕斯卡Pa1kgf/mm2=9.80665×106Pa能量，功功率千克力米kgf·m焦耳J1kgf·m=9.80665J千克力米每秒kgf·m/s瓦特W1kgf·m/s=9.80665W[米制]马力瓦特W1[米制]马力=735.499W热，热量卡cal焦耳J1cal=4.1868J第二节管道工程基本常识一、工业管道的分类和分级工业管道通常按介质的压力、温度、性质分类，亦可按管道材质、温度和压力分类。工业管道按介质压力分类序号分类名称压力值PN/Mpa1低压管道PN≤2.52中压管道PN4~6.43高压管道PN10~1004超高压管道PN＞100工业管道按介质温度分类序号分类名称介质温度t/℃1常温管道工作温度为-40~-1202低温管道工作温度为-40以下3中温管道工作温度为121~4504高温管道工作温度为450工业管道按介质性质分类序号分类名称介质种类对管道的要求1汽水介质管道过热水蒸气、饱和水蒸气和冷热水根据工作压力和温度进行选材，保证管道有足够的机械强度和耐热的稳定性2腐蚀性介质管道硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、苛性碱、氯化物、硫化物等所用管材必须具有耐腐蚀的化学稳定性3化学危险品介质管道毒性介质（氯、氰化物、氨、沥青、煤焦油等）、可燃与易燃易爆介质（油品油气、水煤气、氢气、乙炔、乙烯等），以及窒息性、刺激性、腐蚀性、易挥发性介质输送这类介质的管道，除必须保证足够的机械强度外，还应满足以下要求：1．密封性好2．安全性好3．放空与排泄快94易凝固、易沉淀介质管道重油、沥青、苯、尿素溶液输送这类介质的管道应采取如下特殊措施：用管外绝热和外加伴热管的办法来保持介质温度，并采取蒸汽吹扫的办法进行扫线5粉粒介质管道一些固体物料、粉粒介质1．选用合适的输送速度2．管道的受阻部件和转弯处应做成便于介质流动形状，并敷设耐磨材料管道材质、介质温度和压力分级材质工作温度t/℃工作压力p/MpaⅠⅡⅢⅣⅤ碳钢≤370＞370＞32＞10＞10~32＞40~10＞4~10＞1.6~4＞1.6~4≤1.6≤1.6—合金钢≤-70或≥450任意————不锈钢-70~450＞10＞4~10＞1.6~4≤1.6—铝及铝合金任意———≤1.6—铜及铜合金任意＞10＞4~10＞1.6~4≤1.6—注：1.剧毒介质的管道按Ⅰ类管道。2.有毒介质及甲、乙类火灾危险物质的管道均升一类。管道按操作压力与操作温度分级级别操作压力p/MPa操作温度t/℃Ⅰ＞6.4＞450-140~-45Ⅱ4~6.4350~450-45~-30Ⅲ1.6~4200~350-30~-20Ⅳ≤1.6-20~200注：1.本表适用于公称压力不大于10MPa、工作温度为-140~800℃的管道。2.根据操作压力（工作压力）和操作温度（工作温度）的最高参数决定管道的级别，若两个参数都较高的管道，应按操作压力和温度换算为公称压力套用压力等级。3.剧毒介质为Ⅰ级管道。4.易燃、易爆介质、有毒腐蚀介质均升一级。5.空气、惰性气体、水及其它不燃液体应降一级。二、管子、管件的公称直