管道分类及适用范围：按压力、温度、介质、材质等因素详细解析

管道的分类：

按最高工作压力、最高工作温度、介质、管道材质等因素分类。

设计压力，介质：

管道

等级

适用范围

1.剧毒介质管道

2、设计压力大于或等于10Mpa的易燃、可燃介质管道

1、介质闪点低于28℃的可燃介质管道

2.介质爆炸极限低于10%的管道

3.工作温度高于或等于介质自然点的C级管道

1、介质闪点为28～60℃的易燃、可燃介质管道

2.介质爆炸下限大于或等于10%的管道

管道名称

设计压力P,MPa·G

真空管

＜0

低压管线

0＜P＜1.6

中压管道

1.6≤P＜10

高压管道

10≤P＜35

低温管道：<-20℃；常温管道：-20～200℃；高温管道：>200℃。

公称通径：

它用符号 DN 表示，后跟公称直径的值。

公称直径为100mm，表示为DN100。

对于进口设备，习惯以英寸来表示。

当公称直径为50mm时，采用2”。

公称直径的作用是：凡是具有相同公称直径的管道与管件（法兰、阀门等）都可以互相连接。

公称压力：

公称压力是为了设计、制造和使用方便而规定的压力等级。

指管道内工作介质在0～120℃范围内允许的最大工作压力

它用符号PN加上公称压力的数值来表示。

公称压力为2.5MPa，表示为PN2.5（旧产品使用“kgf/cm2”单位，请注意识别），或PN25bar。

当介质温度大于120℃时，材料强度下降，实际允许工作压力小于公称压力。

例如铸铁阀门公称压力为1MPa，当其在200℃工作时，其工作压力不能大于0.9MPa。

选择高温介质用管道及管件时，应参考相关手册，而不能仅以公称压力作为选择依据。

室壁厚度：

管道壁厚的表达方法常用的有两种：管材规格（Sch.）和壁厚尺寸。

管材规格号（Sch.）是设计压力与设计温度下材料许用应力之比乘以1000，取整值如下：规格号越大，壁厚越厚。

中国、ISO等钢管标准都采用壁厚尺寸来表示钢管壁厚系列。

表示方法为管外径×壁厚。

例如：φ60.5×3.5mm。

管材等级：

根据设计温度、设计压力、输送介质要求、材料性能及经济合理性确定

管道及管道组件的材料、型号和规格按PID上管道材料等级规定选择。

材料等级代码由6部分组成：

JAJR 61

J-项目代码

A-压力等级（ASME/ANSI B16.5）

J- 材料代码

R- 法兰表面 (ASME/ANSI B16.5)

61-序列号

工厂管道应用条件：

涉及的介质类型包括LNG、MDEA、CO2、乙烯、丁烷、低温工艺材料和其他化学品。

介质具有一定腐蚀性。

环境温度低。

部分寒冷地区管道温度极低。

该管道设计压力Pmax=7.2MPa，设计温度Tmin=-196℃，Tmax=260℃。

管径规格为1/2"~48"。

管道材料主要为与设计温度相对应的各种碳钢材料，对于深冷温度则采用奥氏体不锈钢。

低温管道材料应用：

碳钢管在+5℃至-19℃温度范围内处于延展状态，可正常使用，若工作温度低于或等于-20℃，碳钢管将逐渐变脆。

温度低于或等于-20℃的管道为低温管道。

低温管道材质选择：

第一是“低温脆性”，在管道设计和管道系统制造中，需要合理选用“冲击韧性”高的钢板，防止脆性断裂和开裂。

二是管道的保冷结构设计，满足保冷设计要求，这直接关系到能源消耗和设备管道的运行、施工、维护等。

低温管道布置：

管道具有足够的灵活性，可以利用管道的自然补偿或设置补偿器。

避免管道振动：

必须保护整个管道上的泵、压缩机和排气管免受振动。

在机械振源处的管道上安装波纹管补偿器等弹性元件，起到隔离振源的作用。

装有安全阀、排气管或排水阀的支管，采用容易发生冻结的范围内的奥氏体不锈钢制成，并采用法兰连接不同材质的支管。

弯头处应力最大，最容易发生脆性断裂，因此支、吊架不宜采用焊接。

焊接法兰前需在弯头或三通附近接一短管（留出足够厚度用于保冷），对接法兰时只需在法兰一端保证装卸螺栓的间距即可。

阀门组的管道可以顺利拆除任意阀门，而不影响管道保冷结构。

低温保冷管道支撑，是防止“冷桥”形成的措施。

管道水平敷设，底部垫木块或硬质保温材料垫块，避免管道受冷损坏。

管道垂直敷设，支撑生根设备及管道均采用木块或硬质绝缘材料块支撑。

阀门基础知识：

阀门的主要作用是：接通和切断介质；防止介质倒流；调节介质压力和流量；分离、混合或分配介质；防止介质压力超过规定值，保证管道或设备安全运行等。

阀门投资约占装置管道费用的40-50%。

阀门的选择主要基于两个考虑：装置的无故障运行和经济性。

阀门选择原则：

快速接通和切断介质：——闸阀、蝶阀、球阀；

为防止介质回流： - 止回阀；

调节介质压力和流量：-截止阀、调节阀；

分离、混合或分配介质： - 旋塞阀、闸阀、调节阀；

防止介质压力超过规定值，保证管道或设备安全运行： -安全阀。

阀门选择原则：

输送流体的性质；阀门的功能；

阀门的大小；阀门的阻力损失；

阀门的工作温度、工作压力；（两个值都可以）

阀门的材质。

阀门分类：

使用场所不同：高温阀门、低温阀门、高压阀门、低压阀门；

不同材质：铸钢阀门、铸铁阀门。

阀门类型的选择：

它是根据介质性质、使用条件和对阀门的要求等因素确定的。

物质状态——物理性质、气/液比、挥发性、凝固点、粘度、腐蚀性、毒性、可燃性和爆炸性。

操作条件——温度、压力、启动、关闭或再生、允许的压力下降。

阀门的功能：阀门在结构设计、材料选择、制造工艺、加工精度、性能检验等方面都有严格的要求。

注：符号表示：O 适用；● 可用；▲ 适当可用；◆ 不适用。

闸阀的结构特点及用途：

闸阀由阀体、阀盖、闸板、阀杆、手轮等零件组成。

明杆闸阀：闸板随阀杆作直线运动。

暗杆闸阀：闸板随阀杆启闭，只旋转使闸板上升、下降，阀杆位置不变。

DN50以下的低压、无腐蚀介质阀门常采用隐藏式阀杆。

闸阀只能作全开或全关，不能作调节或节流。

截止阀的结构特点及用途：

截止阀的启闭件是一个塞形的阀瓣，密封面为平面或锥面，阀瓣沿流体的中心线做直线运动，可以起调节和节流的作用。

直通、直流截止阀、节流阀可以安装在水平或垂直管道上，角型截止阀、节流阀必须安装在垂直相交管道上。

安装时请确保阀体的指示方向与介质流向一致。

止回阀的结构特点及用途：

止回阀用于需要阻止流体逆流的场合，当介质正流时止回阀打开，当介质逆流时止回阀关闭。

摆动式、升降式、轴流式（喷嘴）。

旋启式止回阀：阀内通道呈流线型，流动阻力较直通升降式止回阀小，适用于大口径场合。密封性能不如升降式止回阀，适用于流量较小及流量不经常变化的场合，但不适用于脉动流。

升降式止回阀：

根据管道安装位置不同可分为两种：

直通式：当介质停止流动时，阀瓣依靠自重落到阀座上，阻止介质倒流。

垂直升降式：介质进出口通道方向与阀座通道方向相同，其流阻较小。

轴流止回阀（喷嘴）：

防止管道系统中流体回流危害，保护机械设备。

止回阀的用途：

直通升降式止回阀安装在水平管道上。

垂直升降止回阀和底阀安装在垂直管道上，要求介质自下而上流动。

旋启式止回阀既可以安装在水平管道上，也可以安装在垂直管道或倾斜管道上。

小口径管道上采用升降式止回阀，大口径管道上采用旋启式止回阀。

安装止回阀时，应确保介质流向与止回阀上箭头所示方向一致。

球阀的工作原理：球阀的阀瓣是一个中间有通道的球体，球体绕其自身的轴线旋转90°来实现开启和关闭。

它由阀体、球体、密封圈、阀杆和驱动装置组成。

用于要求快速启闭或阻力较小的场合；

适用于高压管道和低压降管道；

使用寿命长，启闭方便，适用于口径较大，压力较高的场合。

由于节流可能造成密封或球体的损坏，所以一般不采用球阀节流。

全通径球阀不适合调节流量。

蝶阀的工作原理：蝶阀由阀体、阀瓣、阀杆、手柄组成。

在很多情况下，蝶阀在自动控制系统中取代了截止阀、调节阀，特别是在大流量调节的场合。

可广泛应用于工作压力2.0Mpa，工作温度200℃以下各种介质的输送。

水、油、气、液体、浆体、悬浮液等管路的截流及流量调节。

低温阀门：

低温阀门主要用于介质温度为-40℃至-196℃的阀门。

低温球阀、低温闸阀、低温截止阀。

运输介质易燃、易爆、渗透性强，如乙烯、液化天然气、LNG储罐等。

介质在温度升高时就会气化，气化时体积可膨胀数百倍。

在低温条件下，材料的抗拉强度和硬度上升，而塑性和韧性下降，表现出低温脆性。材料不合格，会造成壳体及密封面的外泄漏或内泄漏；零件的综合力学性能、强度和刚度不能满足使用要求，甚至断裂，造成介质泄漏、爆炸。

基本要求：所有低温材料零件在精加工前必须经过深冷处理，以减少低温阀门在低温条件下的收缩和变形。

阀体、阀盖、阀座、启闭件：温度高于-100℃时采用铁素体不锈钢，温度低于-100℃时采用奥氏体不锈钢。

阀杆：采用奥氏体不锈耐酸钢制成，经热处理提高抗拉强度，镀硬铬（镀层厚度0.04~0.06mm），或氮化提高表面硬度。

紧固件：当温度高于-100℃时，螺栓采用Ni、Cr-Mo等合金钢，并经过热处理，防止螺纹咬合；当温度低于-100℃时，螺栓材料采用奥氏体不锈钢。螺母材料采用Mo钢或Ni钢。

垫片：当工作温度高于-196℃，且低温最高工作压力为5MPa时，采用不锈钢-石棉缠绕垫片、不锈钢-聚四氟乙烯缠绕垫片或不锈钢-膨胀石墨缠绕垫片。

阀门安装的一般规定：

阀门应按管道及仪表图（PID）所示种类、数量进行设置，当PID对某些阀门的安装位置有具体要求时，应按工艺要求进行设置。

应根据各工程规定的管道材料等级来选择阀门类型及温度压力等级。

对于不需要频繁操作的阀门（仅在启动和停止时使用），如无法在地面操作，也应放置在可搭设临时梯子的地方。

阀门手轮中心至操作面的高度在750～1500mm之间，最佳高度为1200mm。不需要频繁操作的阀门安装高度可达1500～1800mm。当安装高度无法降低而又需要频繁操作时，设计时应考虑设置操作踏步。

不同方向阀门的安装高度及距离如下图所示。

当阀门手轮中心至操作面高度超过1800mm时，应设置链轮挂钩，链轮链条距地面800mm左右。为了不影响链轮运转，可将链条下端挂在附近的墙壁或柱子上。

对于安装在地沟内的阀门，当打开地沟盖板操作时，阀门手轮距地沟盖板不应低于300mm，若低于300mm，应设阀门延长杆，使手轮距地沟盖板100mm以内。

管沟内安装的阀门如需在地面操作，或阀门安装在上层楼板（平台）以下时，可设阀门延长杆，将其延伸至沟盖、楼板或平台上操作，延长杆手轮距操作面约1200mm。

DN40以下规格及螺纹连接的阀门，不要用链轮或延长杆操作，以免损坏阀门。

一般来说，应尽量减少使用延长杆和链轮来操作阀门。

平台四周布置的阀门手轮距平台边缘的距离不应大于450mm，当阀杆及手轮伸入平台上部且高度小于2000mm时，不应影响操作人员的操作和通行，避免造成人身伤害。

当阀门相邻布置时，手轮间的净距不应小于100mm。

除因工艺需要用于物料沉降或固体排放的阀门外，一般阀门的手轮不得向下，特别是危险介质管道上的阀门，以免操作时发生泄漏，危及人身安全。

阀门手轮的位置有：垂直向上、水平、垂直向上并向左右倾斜45°、垂直向下并向左右倾斜45°（最好不使用）。

塔、反应器、立式容器等设备底部管道上的阀门不应布置在裙座内。

工艺管道和仪表图（P&ID）上与设备出口一起绘制的阀门应直接连接到设备出口。

通常，用于切断设备的阀门在条件允许的情况下，应直接接在设备管口上，或尽量靠近设备。与含有剧毒介质的设备连接的管道上的阀门，应直接接在设备管口上，且​​不得用链轮操作阀门。

设计与设备出口直接相连的阀门时，应特别注意阀门侧的法兰必须与设备出口处的法兰相配合，当阀门有凹形法兰时，应请设备专业人员在相应的出口处配置凸形法兰。

当从主干管引出支管时，其截止阀应尽量靠近主干管，并安装在支管水平段的最高处，以便流体能向阀门两侧排放。

管廊上的支管截止阀不频繁操作（仅在停车检修时使用），若无永久爬梯，设计时应考虑留出临时爬梯的空间。

大型阀门应采用齿轮传动机构操作，安装时应考虑齿轮传动机构所需的空间。一般大于下列等级的阀门应考虑采用带齿轮传动机构的阀门。

对于蒸汽加热设备，可以在蒸汽入口处安装一条小的旁通管，以防止蒸汽最初输送时加热过快。

当阀门两侧压差较大时，必须加装压力平衡旁通阀，以利于阀门的开启，旁通阀的尺寸可按下表选择。

对于DN600以上的阀门，旁通管及旁通阀为DN40。

旁通阀尺寸选择表

安装阀门时，尽量不要使阀门受到外部载荷，以免应力过大而损坏阀门。除非进行了应力分析，否则不应在厚壁钢管上使用低压阀门。

较大的阀门应在阀门一侧或两侧设置支架，设置的原则是拆除阀门时不影响管道的支撑，一般支架距法兰约300mm。

高压阀门开启时，启动力较大，必须安装阀架支撑阀门，减少启动应力，安装高度应在600～1200mm之间。

出入口装置边界管廊上的截止阀宜集中布置，并设置操作平台。

对夹式阀门或蝶阀不得与其它阀门及管路附件直接连接，其间应加装短管。

装置边界区域内的消防水、消防蒸汽阀门应布置在事故发生时操作人员易于到达的安全区域。

升降式止回阀应安装在水平管道上，立式升降式止回阀可安装在垂直管道上。升降式止回阀一般适用于清洁的流体。

旋启式止回阀首先应安装在水平管道上，但也可以安装在介质自下而上流动的垂直管道上。

在管道上安装采用螺纹连接的阀门时，设计时必须在阀门附近安装柔性接头，以方便拆装。

加热炉灭火蒸汽管道阀组应操作方便，且距炉体不应小于15m。

寒冷地区水管上安装阀门时，必须考虑防冻问题，避免阀门前积液，停机时水排不尽而损坏阀门。同时必须采取必要的防冻措施，如增设防冻排水阀、防冻循环阀等。

减压阀的安装：

在蒸汽管道、压缩空气管道上，当系统压力较高，而用户要求压力较低时，可采用减压阀来降低压力，以满足用户的要求。

减压阀应安放在便于检查、振动较小、周围有比较开阔空间的地方，不应安放在移动设备附近或易受撞击的地方。

减压阀可布置在地面(楼面)下1～2米处，靠墙安装，但占用面积较大。

减压阀也可布置在距地面(楼面)3m左右的空中，但必须设立平台。

蒸汽系统减压阀组前应安装汽水分离罐和疏水阀。

为了维修的需要，减压阀组应设有截止阀和旁通阀，旁通阀应为截止阀。为避免管道内杂质对减压阀的磨损，可在减压阀前安装Y型过滤器。减压阀前后应安装压力表，指示压力，方便调节。为确保安全，减压阀组后应安装安全阀，当压力超过极限时泄压。

减压阀前后均应设置直管段，阀前直管长度约600mm，阀后直管长度约1500mm。当减压比（阀后压力与阀前压力之比）小于25%时，阀后管径可扩大为阀前压力的2倍。减压阀应直立安装在水平管道上。

安全阀布置：

设备或管道上的安全阀一般应直立垂直安装。但安装在液体管道、热交换器或容器等上的安全阀，在阀门关闭时可能因热膨胀而产生压力升高的场所，可以水平安装。

安全阀不应安装在长水平管道的死段上，以避免固体或液体的积聚。

安全阀一般应安装在便于检查、调整的场所，周围应有足够的工作空间。例如，口径DN80以下的立式容器安全阀，可安装在平台外侧；口径DN100以上的立式容器安全阀，可安装在平台外侧，借助平台，便于对阀门进行检修。

由于大直径安全阀重量较重，布置时应考虑拆卸后大直径安全阀吊装的可能性，必要时应设置吊装杆。

安全阀进口管路设计：

安全阀入口管道的最大压力损失不得超过安全阀整定压力的3％，该压力损失按通过安全阀的最大流量计算（包括入口压力损失、管道阻力和截止阀阻力之和）。为了减少入口压力降，可采取以下措施：

安全阀的安装应尽量靠近被保护的设备或管道。

管道或设备上安全阀连接管的公称通径可比安全阀入口通径大1～3级。

增大进口管径：安全阀进口管径必须大于或等于安全阀进口管径，且连接减径器应尽可能靠近安全阀进口处。

使用长半径弯头。

如果采用先导式安全阀，当直接从容器或管道取压时，不受进口管道压力降不得大于安装整定压力3%的限制。

应考虑压力脉冲的影响，安全阀安装在管道上的位置应位于压力相对稳定的地方，并与波动源保持一定的距离。

安全阀出口的设计应考虑背压不超过安全阀整定压力的一定值。对于弹簧式安全阀，背压不应超过安全阀整定压力的10%，对于波纹管式（平衡式）安全阀，背压不应超过安全阀整定压力的30%，对于先导式安全阀，背压不应超过安全阀整定压力的60%。

安全阀排放管向大气排放时，应注意其排放口不能对着设备、平台、梯子、电缆等。

安全阀的排放管排入大气时，端部切成平口，使排放物直接向上高速排放，远离平台等有人的地方，减少对环境的影响。此时在安全阀出口靠近弯头的低处开有φ6至φ10mm的小孔，以防止雨、雪或冷凝水积聚在排放管内。

排入闭式系统的安全阀出口管，应顺介质流动方向以45°角接在排放主管的顶端，以防止主管内的冷凝水倒流进入支管，降低安全阀的背压。

安全阀进出口管上装有截止阀时，应采用单片闸阀，并用铅封封闭。阀杆应水平安装，不得向上安装，以防止阀杆与阀板连接销轴腐蚀或松动时，阀板滑落。当安全阀配有旁通阀时，应将阀门用铅封封闭。

对于可能用蒸汽吹扫的泄压管道，应考虑蒸汽吹扫引起的热膨胀。

对于可能排放液化烃的泄压管道，以及由于介质蒸发而导致温度较低的管道，应考虑使用低温钢，并采取保温和加热措施。

安全阀反作用力：当气体或蒸汽从安全阀出口排出时，在出口管道中心线上产生一个与流动方向相反的力，这个力成为安全阀的反作用力，在设计安全阀出口管道时应考虑此力的影响。

阀门操作注意事项：

阀门开启不宜过大，防止阀杆脱离阀芯，操作时，阀门开启到最大时，应将手轮关闭2～3圈，以免发生假扣。

闸阀不能作为节流阀使用，使用过程中其开启度不宜太小，以减少流动介质对阀芯的冲刷和腐蚀。

关闭阀门时，请勿使用太多的力来避免对阀门铜套管的损坏或打开和关闭阀门时，请不要使用阀门杆关闭阀门，不要使用过多的力或剧烈操作，并且标准是阀门不会内部泄漏。

压力表的手动阀（尤其是在高温或危险介质处的手动阀）不应太大，以免在压力表上大量泄漏时避免阀门持续太长时间，这将进一步升级，这将进一步升级。

检查阀有垂直安装，平面安装和定向差异，您应该在使用和安装它们时注意差异。