第二節(jié) 化工管子分類

化工廠中所用管子的種類繁多，根據(jù)公稱直徑的大小可以分為如前所述的級(jí)別；根據(jù)公稱壓力可以分為低壓管、中壓管、高壓管和超高壓管；根據(jù)管材可以分為金屬管、非金屬管和襯里管。

一、金屬管

常用的金屬管有以下幾種：

（一）鋼管

鋼管可以分為有縫鋼管和無縫鋼管兩大類：

1.有縫鋼管

有縫鋼管也稱為焊接鋼管，可分為低壓流體輸送鋼管及電焊鋼管兩大類。

（1）低壓流體輸送鋼管。是由扁鋼管坯卷成管形并沿縫焊接而成的，因?yàn)樗Ｓ脕磔斔退兔簹?，故俗稱為水煤氣管。水煤氣管可分為鍍鋅的和不鍍鋅兩種，鍍鋅管比不鍍鋅管重3%～6%；管壁厚度有普通的和加厚的兩種；管段有帶螺紋的和不帶螺紋的兩種。水、煤氣鋼管的耐壓強(qiáng)度較低，所以廣泛應(yīng)用在小直徑的低壓管路上，如給水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、蒸汽、凝結(jié)水、廢氣、真空及某些物料管路。普通鋼管正常工作壓力不大于0.6MPa（表壓），加厚鋼管正常工作壓力不大于1MPa（表壓）。正常工作溫度不宜超過175℃。家用鍍鋅煤氣管如圖1-1所示，表面不鍍鋅的水煤氣管如圖1-2所示。

圖1-1 家用鍍鋅煤氣管

圖1-2 表面不鍍鋅的水煤氣管

（2）電焊鋼管。電焊鋼管分為螺旋縫電焊鋼管和直縫電焊鋼管兩種。電焊鋼管一般用于壓力不高或無嚴(yán)格要求的管路上。電焊鋼管的正常工作溫度不宜超過200℃。螺旋縫鋼管外徑為108～720mm，而直縫鋼管又分為小直徑電焊鋼管和大直徑電焊鋼管兩類，小直徑電焊鋼管外徑為5～152mm，大直徑電焊鋼管又稱為鋼板卷管，其外徑為150～450mm。螺旋縫鋼管如圖1-3所示，直縫鋼管如圖1-4所示。

2.無縫鋼管

無縫鋼管按照制造方法的不同，又分為熱軋無縫鋼管和冷拔無縫鋼管兩類。是由圓鋼坯加熱后，經(jīng)過穿管機(jī)穿孔熱軋制而成的，或者再經(jīng)過冷拔成為直徑較小的管子。因?yàn)樗鼪]有接縫，所以稱它為無縫鋼管。熱軋無縫鋼管如圖1-5所示，冷拔無縫鋼管如圖1-6所示。

無縫鋼管強(qiáng)度高，可用在重要管路上，如高壓蒸汽和過熱蒸汽的管路，高壓水和過熱水管路，高壓氣體和液體管路以及輸送燃燒性、爆炸性和有毒害性的物料管路等。各種熱交換器的管子大都采用無縫鋼管。中、低壓管路無縫鋼管的最高工作溫度：碳鋼為250℃；優(yōu)質(zhì)碳鋼（如10鋼）為450℃。高壓管路均用優(yōu)質(zhì)碳鋼（20鋼）制成的無縫鋼管，最高工作溫度為200℃。

圖1-3 螺旋縫鋼管

圖1-4 直縫鋼管

圖1-5 熱軋無縫鋼管

圖1-6 冷拔無縫鋼管

輸送強(qiáng)腐蝕性或高溫介質(zhì)時(shí)，采用不銹鋼、耐酸鋼或耐熱鋼制的無縫鋼管。這種無縫鋼管也可熱軋而成，或再冷拔成尺寸較小的管子。熱軋管的規(guī)格：外徑為6～89mm，壁厚為1～7mm，長(zhǎng)度為1.5～7m。耐熱鋼管最高工作溫度為850℃。

輸送高壓水時(shí)，可以采用厚壁無縫鋼管，它的外徑為12～219mm，壁厚為3.5～4.0mm，長(zhǎng)度為3～4m，最高工作溫度為375℃。

（二）鑄鐵管

鑄鐵管可分為普通鑄鐵管和硅鐵管兩種類型。

1.普通鑄鐵管

普通鑄鐵管一般用灰鑄鐵鑄造，按材質(zhì)不同可分為灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管。具有耐腐蝕性好，但質(zhì)脆，不抗沖擊的特性。常用于埋地給水管道、煤氣管道和室內(nèi)排水管道。鑄鐵管件如圖1-7所示，球墨鑄鐵如圖1-8所示。

2.硅鐵管

硅鐵管可分為高硅鑄鐵管和抗氯硅鑄鐵管兩種。前者指含硅14%以上的合金硅鐵管，具有抗硫酸、硝酸、鹽酸等強(qiáng)酸腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。后者指含有硅和鉬的鑄鐵管，具有抗各種濃度和高溫度鹽酸腐蝕的特點(diǎn)。兩種管子的硬度很高，只能用金剛砂輪磨修或用硬質(zhì)合金刀具來加工；性脆，在敲擊、劇冷或劇熱的條件下，極易破裂；機(jī)械強(qiáng)度低于鑄鐵，只能在0.25MPa下使用。高硅鑄鐵管如圖1-9所示，抗氯硅鑄鐵管如圖1-10所示。

圖1-7 鑄鐵管

圖1-8 球墨鑄鐵

圖1-9 高硅鑄鐵管

圖1-10 抗氯硅鑄鐵管

（三）有色金屬管

化工生產(chǎn)中常用的有色金屬管有銅管、鋁管和鉛管三種。

1.銅管

銅管現(xiàn)有純銅管和黃銅管兩種。

（1）純銅管。純銅管是用純銅經(jīng)拉制或壓制而成的無縫管。純銅管在低溫條件下具有良好的力學(xué)性能，所以通常被用于制氧設(shè)備的低溫管路，也常用作輸油管路。當(dāng)工作溫度升高時(shí)，其力學(xué)性能會(huì)降低，所以不能在高溫下使用。

（2）黃銅管。黃銅管是以銅鋅合金為材質(zhì)，經(jīng)拉制或壓制而成的無縫管。其機(jī)械強(qiáng)度高于純銅管，通常用作中小型列管式換熱器中的管束。黃銅管需要彎曲加工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行退火處理，以提高其韌性，其操作方法是將管子加熱到600～650℃，在空氣中冷卻后再進(jìn)行彎制。銅管連接時(shí)可在管口進(jìn)行翻邊，然后用松套法蘭連接，也可用釬焊或活管接的方法進(jìn)行連接。

2.鋁管

鋁及鋁合金管是通過拉制而成的無縫管。用于輸送脂肪酸、硫化氫和二氧化碳等介質(zhì)，也可用于輸送硝酸、醋酸及甲酸等化學(xué)介質(zhì)，但不可用于堿液、鹽酸，特別是含氯離子化合物的輸送。由于鋁在低溫的情況下能保持較好的力學(xué)性能，故在空氣分離及冷凍系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)溫度升高時(shí)，鋁管的力學(xué)性能會(huì)明顯下降，所以其使用的工作溫度不宜超過160℃。對(duì)鋁管進(jìn)行彎曲加工時(shí)，軟鋁管可以直接進(jìn)行冷彎，硬質(zhì)鋁管彎曲前則應(yīng)進(jìn)行退火處理，其操作方法是將管子加熱至200～300℃，然后放入水中冷卻，使其軟化后再進(jìn)行彎曲。鋁管的管口可先進(jìn)行翻邊，然后用松套法蘭連接，也可以焊接連接。

3.鉛管

鉛管對(duì)硫酸具有良好的耐蝕性，因此廣泛應(yīng)用于硫酸工業(yè)中，大直徑的鉛管很容易用鉛板焊制而成，也可以在鉛中加入8%～10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的銻，而形成鉛銻合金，此合金通常稱為硬鉛，它可用于鑄造鉛管。由于鉛易于碾壓、鍛制和焊接，所以鉛管的連接可采用焊接連接和法蘭連接。由于鉛管有強(qiáng)度低、密度大、抗熱性能差等缺點(diǎn)，工作溫度高于140℃時(shí)，則不宜選用鉛管。故近來已逐漸被各種耐酸合金管與塑料管所代替。

4.鈦管

鈦管具有相對(duì)密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕性能良好的優(yōu)點(diǎn)。鈦管已廣泛用于航空、航天、海洋、醫(yī)藥、儀表等各個(gè)領(lǐng)域。

5.不銹鋼管

不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性能，廣泛用于化學(xué)工業(yè)、化肥工業(yè)、石油工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域。

金屬管（除鑄鐵管）的常用規(guī)格及制作材料如表1-2所示。

表1-2 金屬管（除鑄鐵管）的常用規(guī)格及制作材料

續(xù)表

二、非金屬管材

非金屬管材在管道工程中應(yīng)用廣泛，它具有質(zhì)量輕及耐腐蝕性能良好的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在化工管道工程中占有重要地位，有逐漸代替金屬管材的趨勢(shì)。

（一）塑料管

塑料管具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕，不受酸、堿、鹽、油類等介質(zhì)的侵蝕；同時(shí)，不燃燒，無不良?xì)馕叮|(zhì)地輕而堅(jiān)，相對(duì)密度小。塑料管管壁光滑，容易切割，并可制成各種顏色，廣泛用于化工管路、排水管路及煤氣管路中。

塑料管材種類較多，應(yīng)用最多的是硬聚氯乙烯塑料管，其次還有酚醛塑料管、聚乙烯塑料管等。

1.硬聚氯乙烯塑料管（PVC管）

硬聚氯乙烯塑料是用聚氯乙烯樹脂加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑等材料制成，它能抵抗任何濃度的各種酸類、堿類和鹽類的腐蝕，但不能抵抗強(qiáng)氧化劑（如濃硝酸、發(fā)煙硫酸等）以及芳香族碳?xì)浠衔锖吐然細(xì)浠衔锏淖饔谩?/p>

硬聚氯乙烯塑料管可以輸送壓力為0.05～0.6MPa和溫度為-10～40℃的腐蝕性介質(zhì)，其最高溫度為60℃。由于塑料管傳熱性差，可不用保溫。我國(guó)生產(chǎn)硬聚氯乙烯塑料管的公稱直徑為8～200mm，長(zhǎng)度在3m以上。硬聚氯乙烯塑料管的連接有焊接和法蘭連接兩種形式，硬聚氯乙烯塑料管如圖1-11所示。

圖1-11 硬聚氯乙烯塑料管

2.軟聚氯乙烯塑料管

軟聚氯乙烯塑料管用于輸送壓力為0.05～0.2MPa，溫度為-10～40℃的腐蝕性介質(zhì)，軟聚氯乙烯塑料管如圖1-12所示。

圖1-12 軟聚氯乙烯塑料管

3.酚醛塑料管

酚甲醛塑料能抵抗多種酸類（硝酸、鉻酸和濃度在50%以下的硫酸）的作用，但不能抵抗苯胺、溴、碘等溶劑的作用。酚甲醛塑料管可分為兩種：一種是用酚甲醛樹脂加入填料（純石棉、石棉摻石墨粉、石棉摻沙）為主要成分所制成的石棉酚醛塑料管，通稱“法奧利特”管；另一種是用浸漬過酚甲醛樹脂的棉布卷壓而成的夾布酚醛塑料管。夾布酚醛塑料管的公稱直徑為25～150mm，管長(zhǎng)為1500～2000mm，試驗(yàn)壓力為0.5～0.8MPa，宜于輸送壓力低于0.3MPa及溫度低于80℃（最高溫度為100℃）的介質(zhì)。石棉酚醛塑料管的公稱直徑為32～200mm，管長(zhǎng)為1000～2000mm，試驗(yàn)壓力為0.3～0.3MPa，主要用來輸送酸性介質(zhì)，最高溫度為120℃。酚醛塑料管的管端都帶有凸肩，可用活套法蘭連接，酚醛塑料管如圖1-13所示。

圖1-13 酚醛塑料管

圖1-14 聚乙烯塑料管

4.聚乙烯塑料管

聚乙烯塑料管應(yīng)用于燃?xì)夤艿拦こ讨械穆竦毓艿啦糠郑涔Q直徑為20～250mm，普通管壁厚為2.3～14.8mm，加厚管壁厚為3～22.7mm。聚乙烯塑料管的連接方法為電熔焊、對(duì)接焊、熱熔承插焊，其特點(diǎn)是管件本身帶有發(fā)熱元件，聚乙烯塑料管如圖1-14所示。

5.尼龍塑料管

尼龍塑料是一種工程塑料。尼龍塑料管強(qiáng)度高，使用溫度范圍廣。尼龍塑料管的連接采用管件和專用黏結(jié)劑連接。連接時(shí)用專用溶劑涂入管材及管件的接觸面并溶解表面，然后蒸發(fā)，使接觸面緊密接觸，從而產(chǎn)生高強(qiáng)度永久性密閉接口，尼龍塑料管如圖1-15所示。

尼龍塑料管使用溫度為-20～70℃，其規(guī)格直徑為15～200mm。

圖1-15 尼龍塑料管

（二）玻璃管和有機(jī)玻璃管

玻璃管的耐化學(xué)腐蝕性很好，除氫氟酸、含氟磷酸、熱的濃磷酸以及濃堿液外，對(duì)大多數(shù)酸類、稀堿液及有機(jī)溶劑等均耐腐蝕。用于制造化工管路的玻璃管，有熱穩(wěn)定性與耐腐蝕性能良好的硼玻璃管和不透明的石英玻璃管兩種。玻璃管的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性好，清潔、透明、易于清洗，流體阻力小，價(jià)格低廉；它的缺點(diǎn)是耐壓低，容易損壞。玻璃管可用于溫度為-30～150℃，且溫度急變不超過80℃的介質(zhì)，高強(qiáng)度玻璃管的工作壓力可達(dá)0.8MPa。

硼玻璃管的外徑為25～150mm，長(zhǎng)度為1～3m；不透明的石英玻璃管的外徑為 70～250mm，長(zhǎng)度為1100～1440mm。小直徑的透明石英玻璃管也有生產(chǎn)。

玻璃管可以采用承插式、活套法蘭和套筒式的連接方式。有機(jī)玻璃管除了具有玻璃管的優(yōu)點(diǎn)外，還具有強(qiáng)度高、耐溫性能好的優(yōu)點(diǎn)，逐步應(yīng)用于有腐蝕性介質(zhì)的管道工程中，玻璃管如圖1-16所示。

（三）玻璃鋼管

玻璃鋼管是以玻璃纖維制品（玻璃布、玻璃帶、玻璃氈）為增強(qiáng)材料，以合成樹脂為黏結(jié)劑，經(jīng)過一定的成型工藝制作而成。玻璃鋼管集中了玻璃纖維和合成樹脂的優(yōu)點(diǎn)，具有相對(duì)密度小、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、耐電絕緣、隔聲、隔熱等性能，廣泛用于化學(xué)工業(yè)管道系統(tǒng)中，玻璃鋼管如圖1-17所示。

圖1-16 玻璃管

圖1-17 玻璃鋼管

玻璃鋼管的公稱直徑為20～1000mm，常溫下最高工作壓力為3MPa，最高工作溫度為150℃。玻璃鋼管的連接方式有法蘭連接和承插連接兩種。

（四）橡膠管

橡膠管是天然或人造生橡膠與填料的混合物經(jīng)加熱硫化后制成的撓性管子。橡膠管能耐多種酸堿液的腐蝕，但不耐硝酸、有機(jī)酸和石油產(chǎn)品的腐蝕。橡膠管根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可以分為純膠的小直徑管、橡膠帆布撓性管和橡膠螺旋鋼絲撓性管等數(shù)種。根據(jù)用途不同，可以分為抽吸管、壓力管和蒸汽管等數(shù)種。抽吸管內(nèi)徑為25～357mm，長(zhǎng)度為7～9m，試驗(yàn)壓力為0.15～0.3MPa；壓力管內(nèi)徑為13～152mm，長(zhǎng)度為7～20m，試驗(yàn)壓力為0.3～1.5MPa，其容許的工作溫度在40℃以下；蒸汽管內(nèi)徑為13～76mm，長(zhǎng)度為20m，試驗(yàn)壓力為3MPa，其容許的工作溫度在175℃以下。煤氣用的橡膠管如圖1-18所示，橡膠軟管如圖1-19所示。

（五）石墨管

石墨可分為天然石墨和人造石墨兩種。目前大多以人造石墨（如電極石墨）為主。在人造石墨的制造過程中，由于高溫焙燒而逸出揮發(fā)物，以致形成很多細(xì)微的孔隙，不但影響它的機(jī)械強(qiáng)度和加工性能，而且在使用這樣的石墨制成的設(shè)備和管子用于有壓力的介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)會(huì)滲透出來。因此，石墨化工設(shè)備及管子需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▉硖畛淇紫?，使其具有不透性?/p>

圖1-18 煤氣用的橡膠管

圖1-19 橡膠軟管

這樣的石墨就稱不透性石墨。用不透性石墨制造的管子稱為不透性石墨管，天然石墨管如圖1-20所示，不透性石墨管如圖1-21所示。

不透性石墨管按生產(chǎn)方法可分為壓型不透性石墨管和浸漬類不透性石墨管兩種。不透性石墨管化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，不污染介質(zhì)，因而能耐酸堿腐蝕，耐溫度急變，并能保證產(chǎn)品的純度，所以在鹽酸、硝酸、硫酸、制堿工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

不透性石墨管的直徑為20～250mm，壁厚為5～38.5mm，管長(zhǎng)為1.5～4m，宜在壓力低于0.3MPa及溫度小于170℃的場(chǎng)合使用。

圖1-20 天然石墨管

圖1-21 不透性石墨管

（六）陶瓷管

陶瓷管耐腐蝕性能好，用來輸送工作壓力不大于0.2MPa、溫度在150℃以下的腐蝕性介質(zhì)。

（七）凝土管及鋼筋混凝土管

混凝土管和鋼筋混凝土管可在專門的工廠預(yù)制，也可在現(xiàn)場(chǎng)澆制?；炷凉芎弯摻罨炷凉苡腥N形式：承插式、企口式、平口式。

混凝土管的管徑一般不超過600mm，長(zhǎng)度不大于1m。為了抵抗外壓力，直徑大于400mm時(shí)，一般配加鋼筋，制成鋼筋混凝土管，其長(zhǎng)度在1～3m。

混凝土管和鋼筋混凝土管便于就地取材，制造方便，而且可根據(jù)抗壓的不同要求制成無壓管、低壓管、預(yù)應(yīng)力管等，所以在排水管道系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用?；炷凉芎弯摻罨炷凉艹米饕话阕粤髋潘艿劳猓摻罨炷凉芤部捎米鞅谜镜膲毫芗暗购绻堋Ｋ鼈兊闹饕秉c(diǎn)是抗酸、堿侵蝕及抗?jié)B性能較差，管節(jié)短，接頭多，施工復(fù)雜。在地震烈度大于8度的地區(qū)及飽和松沙、淤泥土質(zhì)、沖填土、雜填土的地區(qū)不宜敷設(shè)。另外大管徑自重大，搬運(yùn)不方便。

三、襯里管

襯里管又稱為復(fù)合管。這種管材的管壁由兩種不同的材料組成，管壁外層是強(qiáng)度較高的金屬材料，管壁內(nèi)層是耐腐蝕金屬材料，或非金屬材料，或無毒材料，兩者經(jīng)過特殊工藝，緊密地結(jié)合在一起，成為復(fù)合管。襯里材料很多，屬于金屬的有鉛、鋁及不銹鋼等；屬于非金屬材料的有搪瓷、玻璃、普通塑料、無毒塑料及橡膠等。襯里管可用于輸送各種不同的腐蝕性介質(zhì)，無毒材料襯里管可以用于輸送生活飲水及室內(nèi)供氣和供熱管道。襯里管的應(yīng)用可大大節(jié)省貴金屬，降低工程費(fèi)用，所以已獲得廣泛應(yīng)用，幾種不透性石墨管如圖1-22所示。

圖1-22 不透性石墨襯里管