第二章压力管道构成

1第二章压力管道构成第一节压力管道的组成一、压力管道的范围（一）概述压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管道元件以及安全保护装置(安全附件)、附属设施等组成。安全保护装置包括紧急切断装置(紧急切断阀等);安全泄压装置(安全阀、爆破片等);测漏装置;测温测压装置(温度表、压力表)、静电接地装置、阻火器、液位测试装置(液位计)和泄漏气体安全报警装置(声、光报警)。附属没施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压站、监控系统等。不同用途的压力管道,如长输管道中的输油管道和输气管道、城镇燃气管道、热力管道、各种工业管道等,其组成各有特点,有时差别很大。（二）长输管道1、概述长输(油气)管道的输送距离长,常穿越多个行政区划,甚至国界;大多设有中途加压泵站;一般有穿跨越工程;绝大部分埋地敷设,管线常经过不良土壤区域(沙漠、沼泽、湿陷性黄土)以及丘陵、山区、平原;管线常需经过村庄、市郊居住区、厂矿、危险性仓库、自然保护区等区域。截止2004年底,我国的长输(油气)管道共有45777km,主要集中在石油、石化、燃气系统中,按输送介质的不同分为输油管道、输气管道、油气混输管道,其中输油管道又分为原油和成品油两类。输油管道和输气管道的敷设方式基本相同,管道组成结构基本相似。2、输油管道输油管道分为原油管道与成品油管道。原油管道是将油田生产的原油输送至炼厂、港口、铁路运转站的长距离输油管道,它由各类型输油站、管线及有关辅助设施构成。原油管道分为等温输送与加热输送管道。成品油管道是将炼油厂生产的油品送至各分输站、运转站或油库,向市场直接供应商品油。由于成品油种类、牌号很多,当它们流向相同时,常只敷设一条管道,连续地按一定顺序输送几种油品,称为成品油混输管道。与原油管道类似,成品油管道也是由站场、线路和辅助设施组成,也具有分输功能,不同的是它起点或中途加油站场是与炼油厂相连接。我国兰一成―渝成品油管道,全长1251km,在兰州至成都沿线设有8个分输站,沿途分输77×104t/a成品油。原油管道由输油站、线路及附属设施组成,见图2—1。2图2—1原油管道的组成1.井场;2.输油站;3.来自油田的输油管;4.首站罐区和泵房,5.全线调度中心;6.清管器发放室;7.首站锅炉房;8.微波通讯塔;9.线路阀室;10.维修人员住所;11.中间输油站;12.穿越铁路;13.穿越河流;14.跨越工程;15.车站;16.炼厂;17.火车装油栈桥;18.油轮码头3、输气管道输气管道是由站场、线路、辅助工程设施组成,见图2—2。输气管道是连接气田净化气处理厂与城市门站之间的干线输气管道,它具有输量大、压力高、距离远的特点。3图2—2输气管道的组成1.井场;2.集气站;3.有净化装置的压气首站;4.支线配气站;5、6.铁路和公路穿越;7.中间压气站;8、9.洞流穿越和跨越;10.地下储气站;11.阴极倮护站,12.终点配气站（三）城镇燃气管道1、概述公用管道敷设于城镇地下,由于城镇人口与建、构筑物稠密,各种地下管线和设施较多,为安全起见,一般公用管道压力比较低,以尽量避免介质泄漏而发生安全事故。在城镇由于各类用户繁多,道路纵横交错,楼房鳞次栉比,公用管道要通向每一个用户,因此,管道密集,选线十分困难,作好各种公用管道的布线,十分重要。公用管道直接为千家万户服务,对于输送介质要求较严。一般输送的介质比较单一,城镇燃气按气源不同可分为天然气、人工燃气、液化石油气等,并在标准与规范中分别均有不同的要求。其性质虽有不同,但仅在一定范围内有所变化,可以遵循相同的规律。城镇燃气均为常温输送,而热力管道的特点是输送的介质必须要有所需的热能和相应的温度,这对热力管道的设计与运行管理带来一定的特殊要求。其输送的介质仅为热水与蒸汽,比较单一、稳定。2、城镇燃气管道主要采用地下敷设,在管道经过铁路、河流时有时也常采用架空敷设。城镇燃气管道可分为输气管道(由气源厂或门站、储配站至各级调压站输送燃气的主干管线)、分配管道(在供气地区将燃气分配给工业企业用户、商业用户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道);用户引入管和室内燃气管道。城镇高压燃气管道是大城市供气的主动脉,高压燃气也必须通过调压站送入次高压或中压管道、高压储气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂企业。中压管道必须通过区域调压站或用户专用调压站向城镇分配管道供气,或向工厂企业、大型商业用户以及锅炉房供气。3、城镇燃气输配系统的构成现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施,主要由下列几部分构成:（1）、低压、中压、次高压以及高压等不同压力的燃气管网。（2）、门站、储配站（3）、分配站、压送站、调压计量站、区域调压站。（4）、信息与电子计算机中心。输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气,在运行管理方面应是安全的,在维修检测方面应是简便的。还应考虑到在检修或发生故障时,可关断某些部分管段而不致影响全系统的工作。4、城镇燃气管网系统城镇燃气输配系统的主要部分是燃气管网,根据所采用的管网压力级制不同可分为:（1）、一级系统。仅用低压管网来分配和供给燃气,一般只适用于小城镇的供气系统。如供气范围较大时,则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。（2）、两级系统。由低压和中压或低压和次高压两级管网组成。低压一次高压两级管网系统气源为天然气,用长输管线的末段储气,如图2—3所示。低压―中压两级管网系统的气源是人工燃气,用低压储气罐储气,如图2—4所示。4图2—3低压一次高压两级管网系统1.长输管道;2.城镇燃气门站;3.次高压(或中压)管网;4.区域调压站;5.工业企业专用调压站;6.低压管网;7.穿过铁路的套管敷设;8.穿越河底的过河管;9.沿桥敷设的过河管,10.工业企业图2—4低压一中压两级管网系统1.气源厂;2.低压管网;3.压送机站;4.低压储站;5.中压管网;6.区域调压站;7.低压管网（3）、三级系统。包括低压、中压(或次高压)和高压的三级管网。气源是来自长输管线的天然气(也可以是高压的人工燃气),用高压储气罐储气,如图2—5所示。5图2—5三级管网系统1.长输管道;2.城镇燃气门站或分配站;3.次高压管道;4.高压储配站;5.次高压管网;6.次高中压调压站;7.中压管网;8.中低压调压站;9.低压管网;10.煤气厂（4）、多级系统。由低压、中压、次高压和高压的管网组成。气源是天然气,该城镇的供气系统用地下储气库、高压储配站以及长输管线储气,如图2—6所示。图2—6多级管网系统1.长输管道;2.城镇燃气门站(分配站);3.调压计量站;4.储配站;5.调压站;6.高压外环网;7.次高压A管网;8.次高压B管网;9.中压管网;10.地下储气库（四）城镇热力管道（一）、概述1、城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型,现在集中供热系统是主6要发展方向。2、集中供热系统是指一个或多个集中的热源通过供热管网向多个热用户供应热能的系统,它主要由热源、热网和热用户组成。热网是指由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统,即热力管道。3、集中供热系统按热源型式的不同可分为:热电厂供热系统、区域锅炉房供热系统、地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太阳能供热系统。其中常见的为前两种供热系统。4、热电厂供热系统以热电联产锅炉房作为集中供热热源。所谓热电联产就是指联合生产电能和热能的发电厂,它从汽轮机中抽出部分蒸汽或将汽轮机尾部排出的蒸汽加以利用,不仅方便生产、生活,还因为利用了大量的潜热从而节约了能源。它是目前国内外城市集中供热的主要模式。5、区域锅炉房供热系统是以集中锅炉房作为供热热源,区域锅炉房按锅炉种类的不同又分为蒸汽供热系统和热水供热系统。（二）、供热管网1、供热管网是连接供热热源与热用户的纽带,是集中供热系统的重要组成部分。城市供热管网一般供热参数如下:蒸汽管网压力≤2.5MPa,温度≤350℃,热水管网压力≤1.6MPa,温度≤150℃。2、供热管网按其平面布置形式可分为枝状管网(见图2-7)、环状管网(见图2-8)和多管制管网(其中双管管网示意图见图2-9)。枝状管网是目前我国城市供热中普遍采用的形式。图2—7枝状管网示意图图2—8环状管网示意图7图2—9双管管网示意图四、工业管道工业管道是工矿企业，事业单位为生产制作各种产品过程所需工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。工业管道是由压力管道组成件和支承件组成。1、管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀接头、挠性接头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。2、管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上的元件。它包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨、锚固件、鞍庄、垫板、滚柱、托庄和滑动支架等。附着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件,它包括管吊、吊(支)耳、圆坏、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。3、工业管道的构成并非是千篇一律的,由于它所处的位置不同,功能有差异,所需要的元器件就不同,最简单的就是一段管子。工业管道的基本组成见图2—10。图2—11为石化装置中的管道实景图。图2—10工业管道组成示意图1.波纹管;2.10、13.阀门;3.“8”字型盲通版;4.12、18.弯头;5.节流孔板;6.三通;7.斜接三通,8.四通;9.异径管;11.滑动支架;14.活接头;15.疏水器;16.视镜;17.过滤器;19.阻火器8图2—11石化装置管道实物照片二、压力管道元件（一）概述压力管道元件一般可以分成管子、管件、阀门、补偿器、连接件、密封件、附属部件(疏水器、过滤器、分离器、除污器、凝汽(水)缸、缓冲器等)以及支吊架等几种元件或者部件。也可以将压力管道元件分成管道组成件和支承件,管道组成件承受介质压力。按照《压力管道元件制造许可规则》的规定,很多压力管道元件必须取得制造许可。（二）管子压力管道使用的管子按材质分有铸铁管、钢管、有色金属管和非金属管;按结构分有无缝管和有缝管;金属管子按制造方法分为轧制管、焊接管和铸造管等;按用途分则有低压用流体输送管、高压锅炉钢管、管线管、石油裂化管、化肥用管等。有色金属管有铝及铝合金管、铜及铜合金管、钛及钛合金管和锆及锆合金管等,也分无缝和有缝两种。非金属管通常称为塑料管,由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等不同材料制成。1、无缝钢管无缝钢管通常采用轧制方法制造,采用生产线批量生产,有热轧管和冷轧管两种。轧制过程是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拔制成。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧钢管则以热处理状态交货。冷轧钢管的尺寸精度比热轧钢管高。（1）、生产工艺流程热轧管、碳素钢和低合金结构钢冷拔无缝钢管、不锈钢无缝钢管、挤压管等有不同生产工艺流程。热轧管的生产工艺流程如下:管坯→剪断→加热→穿孔→轧管→定径→冷却→矫直一切头→水压试验(探伤)→标记→入库。（2）、规格：无缝钢管的规格以外径×壁厚(如Φ219×6)或公称直径和壁厚系列表示。9（3）、主要检测项目无缝钢管的主要检测项目有尺寸、重量、化学成分、力学性能、水压试验、涡流探伤、超声检测、漏滋探伤、外观等。高压锅炉管除应保证化学成分和机械性能外,要逐根做水压试验和扩口、压扁试验等工艺性能试验。此外,对某些特殊用途的成品钢管,对其腐蚀性能、显微组织、晶粒度、脱碳层等质量特性也有一定要求。（4）、示意图见图2—12图2—12无缝钢管示意图2、焊接钢管焊接钢管也称焊管,是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单,生产效率高,成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高,能用较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加30~100%,而且生产速度较低。因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则多采用螺旋焊。螺旋缝埋弧焊钢管(简称SSAW)是采用埋弧焊工艺生产,带有一条螺旋焊缝