学会使用管子：认识与技巧

任务目标

知识目标

1.了解管子的分类。

2.了解管子的选择、使用和维护知识。

技能目标

1.能认识不同材料的管子。

2.会正确选择、使用和维护管子。

任务描述

本任务通过对化工管子按材质分类的认识，来了解管子的选择、使用和维护；主要以金属为主来进行介绍。

知识学习

一、化工管路的分类

1.按管路的用途分类

化工管路按用途可分为工艺管路和辅助管路，见表1-11。

表1-11 管路按用途分类

2.按管路中介质压力的高低分类

化工管路按介质压力的高低可分为超高压管、高压管、中压管、低压管及真空管，见表1-12。

表1-12 管路按介质压力分类

3.按输送介质的温度分类

化工管路按输送介质的温度可分为低温管、常温管、中温管及高温管，见表1-13。

表1-13 管路按介质温度分类

4.按输送介质的种类分类

化工管路按输送介质的种类可分为水管、蒸汽管、气体管、油管以及输送酸、碱、盐等腐蚀性介质的管路。

5.按管路的材质分类

化工管路按材质可分为金属管、非金属管和复合管。

6.按照石油化工管路分类

炼油、石油化工管路输送的介质一般都是易燃、可燃性介质，有些物料属于剧毒介质，这类管道一旦发生泄漏或损坏后果十分严重。按照《石油化工有毒、可燃介质钢质管道施工及验收规范》（SH 3501—2011），根据输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性及管道的设计压力，将石油化工管路分为A、B、C三级，见表1-14。

表1-14 石油化工管路分类

二、管子

钢管公称口径与钢管外径、壁厚对照表见表1-15。

表1-15 钢管公称口径与钢管外径、壁厚对照表（GB/T 3091—2008）（单位：mm）

管子是管路的主体，使用过程中，通常根据物料的性质（腐蚀性、易燃性、易爆性等）以及操作条件（温度、压力等）来选用不同的管材。管子的规格通常用“ϕ外径×壁厚”来表示，如ϕ114.3mm×4mm表示此管的外径是114.3mm，壁厚是4mm。但是并非所有管子都是用这种形式表示其规格，有些管子用“ϕ内径”来表示。管子的长度主要有3m、4m和6m，有些可达9m、12m，但以6m最为普遍。

生产中所使用的管子按材质不同分为金属管、非金属管和复合管。金属管主要有铸铁管、钢管和有色金属管；非金属管主要有陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等；复合管是由金属和非金属两种材料复合得到的管子，最常见的是衬里管。

三、金属管

1.铸铁管

铸铁管分为普通铸铁管和硅铁管两种。由于铸铁管在每一种公称直径下只有一个内径，故其规格常用“ϕ内径”来表示，如“ϕ1000mm”表示该管子的内径是1000mm。铸铁管除了ϕ75mm和ϕ100mm的长度是3m外，其余都是4m长。

（1）普通铸铁管 普通铸铁管比钢管耐腐蚀而价廉，耐浓硫酸和碱等，主要用于地下供水总管、煤气总管和污水管。但由于其强度低、材质结构疏松、性脆等，所以不能用来输送蒸汽或在高压下输送易燃、易爆气体及有毒介质。

（2）硅铁管 硅铁管分为高硅铁管和抗氯硅铁管。高硅铁管指质量分数在14%以上的合金硅铁管，具有抗硫酸、硝酸和573K以下盐酸等强酸的腐蚀的优点；抗氯硅铁管指含有硅和钼的铸铁管，具有抗各种浓度和温度下盐酸腐蚀的特点。硅铁管能承受多种强酸的腐蚀，是化工生产中很好的耐蚀管材。但是它的硬度很高，脆性较大，当受到敲击、碰撞、局部受热或局部急剧冷却时都容易产生破裂，所以在使用时应该特别注意。

2.钢管

（1）有缝钢管 有缝钢管是用低碳钢焊接而成的钢管，包括水、煤气管和电焊钢管两种。水、煤气管的主要特点是易于加工制造，价格低廉，但因为有焊缝而不宜在0.8MPa（表压）以上的条件使用。其外表有的镀锌（白管），有的不镀锌（黑管），管端有带螺纹和不带螺纹的两种。一般用于输送水、蒸汽、煤气、压缩空气和腐蚀性小的流体。

（2）无缝钢管 无缝钢管是用棒料钢材经穿孔热轧（热轧管）和冷拔（冷拔管）制成的，因为没有焊缝，故称无缝钢管，如图1-6所示。其主要特点是质地均匀、强度高、管壁薄，但是少数特殊用途的管壁也可以很厚，例如锅炉和石油化工专用的一些管子。无缝钢管比有缝钢管的强度高，可作为高压、易燃、易爆、有毒介质的输送管道，也可以制作换热器、蒸发器、裂解炉等化工设备。

当需要输送强腐蚀介质时，一般采用不锈钢或耐酸钢的无缝钢管，无缝钢管的规格用“ϕ外径×壁厚”表示。薄壁全不锈钢管是一种中国领先于世界的新一代水管，该系统与传统的螺纹绞牙联接方式不同，它采用同质插接接头，实现了管路的密封连接，故可减薄不锈钢管的管壁，使管路敷设成本大大降低（与铜管相近），同时也大幅度地减少了钢材耗用量。根据实测，薄壁全不锈钢管路系统的工作压力可达2.5MPa以上，它的热传导率低，是铜管的1/25，铁管的1/4，保温效果是所有金属管道中最好的一种，且可在-40～120℃温度范围内长期使用。

3.非铁金属管

化工生产中常用的非铁金属管有铜管、铝管和铅管三种。主要用于一些特殊用途的场合。

（1）铜管 常用的有纯铜管和黄铜管两种，由于铜的导热能力强，适用于制造换热器的换热管，因其延展性好，易于弯曲成形，故常用于液压系统、润滑系统来输送有压液体；同时由于其耐低温性能好，故适用于低温管路系统，当操作温度高于523K时，不宜在高压下使用。

纯铜管通常被用于空分设备的低温管路，也常用作输油管路。黄铜管通常用于中小型列管换热器中的管束。

（2）铝管 铝管有较好的耐酸性能，但耐碱性能差。广泛用于输送浓硫酸、浓硝酸、甲酸、醋酸等，但不可用于输送碱液、盐酸（特别是含氯离子的化合物），也可用于制作换热器，小直径铝管可以代替铜管来输送有压液体，铝管使用的最高温度不宜超过160℃。其规格用“ϕ外径×壁厚”表示。

图1-6 无缝钢管

（3）铅管 铅管具有良好的耐蚀性。主要用于输送质量分数小于70%硫酸和质量分数小于10%的盐酸。不适用于浓盐酸、硝酸和乙酸的输送。铅管具有重量大、熔点低、导热性差、机械强度差等缺点，所以在不少场合已被塑料管代替。其规格用“ϕ内径×壁厚”表示。

四、非金属管

非金属管是非金属材料制作的各种管子的总称。随着科学家技术发展，强度更高、性能更好的非金属材料不断被研制和采用，非金属管的强度在不断提高，同时由于非金属管具有轻质、价廉、耐蚀的特点，故在化工生产中的使用范围越来越广。常用的非金属管如图1-7所示。

1.塑料管

塑料管是以树脂为原料加工制成的管子，能承受稀酸、碱液等介质腐蚀，机械加工性能好，质量轻，所以在化工生产中应用极为广泛。但是都具有强度低、不耐压和耐热性能差等缺点，塑料管不能承受浓酸的氧化和碳氢化合物的溶胀作用。

（1）酚醛树脂管 酚醛塑料是热固性材料，经过热成型制管后不能进行任何变形加工，但其强度比硬聚氯乙烯塑料管高。

（2）硬聚氯乙烯塑料管 硬聚氯乙烯塑料管利用热塑型材料制成。

（3）聚氯乙烯软管 由聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂等经挤压而成，用于输送液体。

（4）聚乙烯管 聚乙烯管由高压聚乙烯、低压聚乙烯粒状塑料经挤压而成，它具有良好的耐蚀性、耐溶剂性能，介电性好，吸水性小，无毒，质轻，可输送腐蚀性液体。

（5）聚四氟乙烯管 聚四氟乙烯管耐高温、耐低温、耐酸、耐碱，具有较强的抗氧化性。

由于每一种塑料管都有各自的特点，使用时可根据具体情况，参阅有关资料合理选用。由于塑料管种类较多，有的专项性能优于金属管，因此用途越来越广泛，在很多场合可用塑料管代替金属管。(www.xing528.com)

2.尼龙1010管

它对大多数化学物质具有良好的稳定性，但不宜与强酸类、强碱类、酚类等介质直接接触。

3.玻璃管

化工生产中所使用的玻璃管主要由硼玻璃和石英玻璃制成。它是二氧化硅的熔融物，耐蚀性特别强，除氟氢酸外，即使在高温下对硫酸、硝酸、王水也具有很高的耐蚀性。玻璃管具有透明、耐腐蚀、易清洗、阻力小、价格低等优点，但是具有性脆、热稳定性差和不耐压的缺点。玻璃管的脆性限制了它的用途，广泛应用于化工实验室中。

图1-7 非金属管

4.玻璃钢管

玻璃钢管又名玻璃纤维增强塑料管。它具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘、隔声、隔热等优点。随着化学工业的发展，玻璃管的应用日益广泛。在管路中，玻璃钢管常采用普通法兰、松套法兰和承插等方法连接。

5.陶瓷管

陶瓷管具有很好的耐蚀性，可作为输送具有腐蚀性介质的管路，但它具有性脆、机械强度低、不耐高压和温度剧变的缺点，因此限制了它的应用。陶瓷管在化工生产中主要用于输送压力小于0.2MPa，温度低于150℃的腐蚀性流体。

6.水泥管

水泥管主要用于下水道的排污水管。无筋混凝土管道通常用作无压流体的输送；预应力混凝土可在有压情况下输送液体，并用以代替铸铁管和钢管。水泥管的内径范围在100～1500mm，其规格用“ϕ内径×壁厚”表示。

7.橡胶管

橡胶管可分为抽吸管、压力管、蒸汽管等几种，按结构不同又可分为纯橡胶的小直径管、橡胶帆布挠性管、橡胶螺旋钢丝挠性管等几种。橡胶管能耐多种介质的腐蚀，但在化工管路中使用较少，一般只作临时性管路或作为某些管路的连接件，如水管、煤气管的连接。近年来，由于聚氯乙烯软管的使用，橡胶管正逐渐被聚氯乙烯软管所替代。

五、复合管

复合管是由金属和非金属两种材料复合而得到的管子，最常见的是衬里管。在一些管子的内层衬以适当的材料，如金属、橡胶、塑料、搪瓷等。复合管根据内衬材料不同可以分为衬铅管、衬铝管、衬不锈钢管、衬塑料管、衬橡胶管等。它一方面是为了强度和防腐的需要，同时又能节约成本，具有强度高、耐蚀性好的优点。常用的衬里管如下：

1.铝塑复合管

铝塑复合管具有便于弯曲，远距离输送用管接头数量少，管材运输方便等优点。但其管子与接头连接处存在严重的瓶颈现象，造成了很大的流量损失。并且管子与接头的连接如超过二次，重复安装后会出现耐压、抗拉拔性能明显降低的现象。另外由于接头用黄铜制造，接头上易产生铜绿，表面可能有铅等有害金属物质析出，故而铝塑复合管已不再用于直接饮用水的输送。

2.不锈钢内衬塑、外复塑管

这是一种考虑不周全的产品。因不锈钢与塑料的使用寿命差异过大，所以也是不宜推广使用的产品。

3.复塑铜管

复塑铜管虽消除了铜管散热过快的缺陷，但导致了生产成本的增加，并产生外复塑层，使产品易于老化而缩短使用寿命。

六、总结

常用金属管路的种类、特点及用途见表1-16。

表1-16 常用金属管路的种类、特点及用途

任务实施

1）利用化工仿真实训室观看金属与非金属管子在工业生产中应用的视频网络资料。

2）老师介绍管子的分类、用途情况。

3）学生听老师介绍后到化工实训中心在实训设备上“寻找”不同类型的管子。

4）学生分组讨论管子的选择与使用。

5）学生分组展示讨论结果。

知识拓展

一、管路的绝热与涂色

1.管路的绝热

工业生产中，由于工艺条件的需要，很多管道和设备都要加以保温、加热保护和保冷，其目的在于减少管内介质与外界的热传导，从而达到节能、防冻以及满足生产工艺要求的目的。我国相关部门规定：凡是表面温度在50℃以上的设备或管道以及制冷系统的设备或管道，都必须进行保温或保冷，具体方法是在设备或管道的表面覆以导热系数小的材料，达到降低传热速率的目的。

另外，为防止管道内所输送的介质由于温度降低后而发生的凝固、冷凝、结晶、分离或形成水合物等现象，应给予加热保护，以补充介质的热损失。如重油输送管道以及某些化工工艺管道等。常采用的方法是蒸汽伴管、蒸汽夹套等，外面再连同管道一起覆盖保温层。

2.管路的涂色

化工生产中，为了区别不同介质的管路，往往在保温层或管子的表面涂以不同的颜色。涂色方法有两种，一种是整个管路涂上单一的颜色，另一种则是在底色上加以色环（每隔2m涂一个宽度为50～100mm的色环），涂色的材料多为调合漆。常用的化工管路的涂色见表1-17。

表1-17 常用化工管路的涂色

二、管路的维护

1.管路的日常维护

在化工企业中，管路担负着连接设备、输送介质的重任，为了保证生产的正常运行，对管路精心维护，及时发现、排除故障，显得十分重要。

1）认真做好日常巡回检查，准确判断管内介质的流动情况和管件的工作状态，检查管路各接口处是否有泄漏现象。

2）及时排放管路的油污、积水和冷凝液，及时清洗沉淀物和疏通堵塞部位，定期检查和测试高压管路。

3）检查各活动部件的润滑情况，对管路安全装置进行定期检查和校验调整等。

4）检查管路的振动情况，察看紧固件是否齐全、有无松动现象。

5）定期检查管路的腐蚀和磨损情况，适时做好管路的防腐和防护工作。

6）定期检查管路的保温设施是否完好。

2.管路常见故障及排除方法

（1）连接处泄漏 泄漏是管路中的常见故障，轻则浪费资源、影响正常生产的进行，重则跑、冒、滴、漏污染环境，甚至引起爆炸。因此，对泄漏问题必须引起足够重视。泄漏常发生在管接头处。

若法兰密封面泄漏，首先应检查垫片是否失效，对失效的垫片应及时更换；其次是检查法兰密封面是否完好，对遭受腐蚀破坏或已有径向沟槽的密封面应进行修复或更换法兰；对于两个法兰面不对中或不平行的法兰，应进行调整或重新安装。

若螺纹接头处泄漏，应局部拆下检查腐蚀损坏情况。对已损坏的螺纹接头，应更换一段管子，重新配螺纹接头。

若阀门、管件等连接处填料密封失效而泄漏，可以对称拧紧填料压盖螺栓，或更换新填料。

若承插口处有渗漏现象，大多为环向密封填料失效，此时应进行填料的更换。

（2）管道堵塞 管道堵塞故障常发生在介质压力不高且含有固体颗粒或杂质较多的管路。采取的排除方法有手工或机械清理填塞物；用压缩空气或高压水蒸气吹除；采用接旁通的办法解决。

（3）管道弯曲 产生管道弯曲主要是由温差应力过大或管道支承件不符合要求引起。如因温差应力过大所导致，则应在管路中设置温差补偿装置或更换已失效的温差补偿装置；如因支承件不符合要求引起，则应撤换不良支承件或增设有效支承件。

任务评价

任务评价见表1-18。

表1-18 任务评价