連接形式管件之間、管件和管子之間常用的連接型式有對焊連接、承插焊連接、螺紋連接和法蘭連接。
a.對焊連接:它是DN≥50的管道及其元件常用的一種連接型式。對于DN≤40的管子及其元件,因為它的壁厚一般較薄,采用對焊連接時錯口影響較大,容易燒穿,焊接質量不易保證,故此時一般不采用對焊連接。但下列幾種情況例外:
1) 對于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件,其壁厚已比較厚,采用對焊連接時前面所述的問題已不存在,故也常用對焊連接;
2) 有縫隙腐蝕介質(如氫氟酸介質)存在的情況下,即使DN≤40、壁厚小于SCH160,也采用對焊連接,以避免縫隙腐蝕的發生,此時在焊接施工時常采用小焊絲直徑、小焊接電流的氬弧焊而不用一般的電弧焊;
3)對潤滑油管道,當采用承插焊連接時,其接頭縫隙處易積存雜質而對機械設備產生不利影響,此時也應采用對焊連接;
b.承插焊連接:多用于DN≤40、管壁較薄的管子和管件之間的連接。承插焊連接必定為一個是插口,另一個則為承口管件。一般異徑短節、螺紋短節等為插口管件;彎頭、三通、管帽、加強管嘴、活接頭、管箍等為承口管件。在應用中應考慮這些管件之間的搭配組合以及所需的結構空間。
c.螺紋連接:螺紋連接也多用于DN≤40的管子及其元件之間的連接。常用于不宜焊接或需要可拆卸的場合。螺紋連接件有陽螺紋和陰螺紋之分。常用的管件中,螺紋短節為陽螺紋,而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋,使用時應注意它們之間的搭配和組合。螺紋連接與焊接相比,其接頭強度低,密封性能差,因此其使用時,常受下列條件的限制
:
1) 螺紋連接的管件應采用錐管螺紋;
2)螺紋連接不推薦用在大于200℃及低于-45℃的溫度下;
3)螺紋連接不得用在劇毒介質管道上;
4)螺紋連接不推薦用在可能發生的腐蝕、縫隙腐蝕或振動、壓力脈動及溫度變化可能產生交變載荷的管道;
5)用于可燃氣體管道上時,宜采用密封焊進行密封。
常用的錐管螺紋可分為: 550錐管螺紋 (多用于歐洲)600錐管螺紋 (多用于美國)(ISO7/1)為550錐管螺紋。日本標準同時包含550錐管螺紋和600錐管螺紋兩種。GB7306為550錐管螺紋 等同采用(ISO7/1)螺紋錐度為:1:16;牙型角:550尺寸范圍:1/16”"6”螺紋標志代號:R(圓錐外螺紋) Rc(圓錐內螺紋)GB12716為600錐管螺紋等同采用(ANSI/ASME B 1.20.1)螺紋錐度為:1:16;牙型角:600尺寸范圍:1/16”"12”標識:NPT兩種圓錐管螺紋不能互換。
6.2.2對焊管件常用的對焊管件包括彎頭、三通、異徑管(大小頭)和管帽,前三項大多采用無縫鋼管或焊接鋼管通過推制、拉拔、擠壓而成,后者多采用鋼板沖壓而成。它們通過公稱壁厚等級(管子表號或壁厚值)來實現與管子等強度,至于其局部應力集中的補強,是制造廠應解決的事情。制造廠應對對焊管件的強度進行設計,并通過驗證試驗法進行驗證。
a.彎頭、長半徑彎頭(R=1.5DN):一般情況下,應優先采用;短半徑彎頭(R=1.0DN):多用于尺寸受限制的場合。其最高工作壓力不宜超過同規格長半徑彎頭的0.8倍。彎管(R=nDN):用于緩和介質在拐彎處的沖刷和動能,可用到R=3DN、6DN、10DN、20DN根據制造方法不同又分為推制彎頭、擠壓彎頭和焊制斜接彎頭推制彎頭和擠壓彎頭: 常用于介質條件比較苛刻的中小尺寸管道上焊制斜接彎頭: 常用于介質條件比較緩和的大尺寸管道上,同時要求其彎曲半徑不宜小于其公稱直徑的1.5倍。當斜接彎頭的斜接角度大于450時,不宜用于劇毒、可燃介質管道上,或承受機械振動、壓力脈動及由于溫度變化產生交變載荷的管道上。
b.三通、同徑三通、異徑三通、y型三通 常常代替一般三通,用于輸送有固體顆粒或沖刷腐蝕較嚴重的管道上。四通
c.異徑管(大小頭)…通常有同心異徑管偏心異徑管
d.管帽(封頭)..有平蓋封頭、標準橢圓封頭、平封頭制造較容易,價格也較低,但其承壓能力不如標準橢圓封頭,故它常用于DN≤100、介質壓力低于1.0MPa的條件下。標準橢圓封頭為一帶折邊的橢圓封頭,橢圓的內徑長短軸之比為2:1,它是應用最廣的封頭。在很多情況下,如管廊上的管子端部,管帽都由法蘭代替,以便于管子的吹掃和清洗。
6.2.3承插焊和螺紋連接管件它一般是指DN≤40的管道元件,包括彎頭、三通、加強管嘴、加強管接頭、管帽、管箍、異徑短節、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、水噴頭等。
6.2.4 常用管件標準國家標準:
GB12459-90 鋼制對焊無縫管件 DN=10-500mm A、B系列
GB/T13401-92鋼板制對焊無縫管件 DN=350-1200mm A、B系列
GB/T14383-93鍛鋼制承插焊管件 DN=15-80mm A、B系列GB/T14626-93 鍛鋼制螺紋管件 DN=8-100GB/T17185-1997 鋼制法蘭管件 DN=25-600mm PN 2.0,5.0,11.0,15.0,26.0MPa中石化標準: SH 3408-1996 鋼制對焊無縫管件 DN=15-500mmSH 3409-1996 鋼板制對焊管件 DN=200-1200mmSH 3410-1996鍛鋼制承插焊管件 DN=10-80mm化工部標準:HG/T21634-1990鍛鋼制承插焊管件 1/2”-11/2”,3000及6000磅HG/T21635-1990碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件DN=50-600mm PN 25,40,64,100kg/cm2HG/T21631-1990鋼制有縫對焊管件 DN=300-1000mm 石油部標準:SY/T0510-1998鋼制對焊管件 DN=15-600mm各種管件標準,對焊無縫和鋼板制對焊管件均等有效采用ANSI B16.9和ANSIB16.28。鍛鋼制承插焊和螺紋管件均等有效采用ANSI B16.11。但各標準同類管件的結構尺寸不盡相同。
6.3法蘭及緊固件法蘭、墊片及螺栓三者組成管道中可拆卸的連接結構,壓力管道中應用很普遍也是一種很重要的連接形式。通常,法蘭、螺栓與墊片三者共同構成一個密封副,三者共同作用,相輔相承,才能保證接頭的良好密封。盲板、8字盲板、限流孔板、混合孔板等與法蘭、墊片及螺栓關系比較密切,常與它們配合使用,一起進行介紹。
6.3.1法蘭是確定管道公稱壓力等級的基準件。由前面的介紹可知,法蘭的種類很多,不同型式的法蘭,其密封性能不同,適用場合也不同。在這里僅討論不同型式的法蘭應如何選用,僅供參考。
a法蘭種類
◆結構型式 管道法蘭按與管子的連接方式分為以下六種基本類型:平焊、對焊法、承插焊、松套、螺紋法蘭和整體法蘭, 管道法蘭與管子的連接方式
◆密封面型式 ,法蘭密封面有全平面、凸臺面、凹凸面、榫槽面、環槽面等
◆法蘭密封面型式 法蘭代號不同的標準其法蘭的密封面及型式的名稱、代號略有區別。
b.結構型式的選用:
平焊法蘭:多用于介質條件比較緩和的情況下,如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環水,它的優點是價 格比較便宜;
對焊法蘭:最常用的一種,它與管子為對焊連接,焊接接頭質量比較好,而且法蘭的頸部利用錐度過渡,可以承受較苛刻的條件;
承插焊法蘭:常用于PN≤10.0MPa,DN≤40的管道中;
松套法蘭:常用于介質溫度和壓力都不高而介質腐蝕性較強的情況。當介質腐蝕性較強時,法蘭接觸介質的部分(翻邊短節)為耐腐蝕的高等級材料如不銹鋼等材料,而外部則利用低等級材料如碳鋼材料的法蘭環夾緊它以實現密封;
整體法蘭:常常是將法蘭與設備、管子、管件、閥門等做成一體,這種型式在設備和閥門上常用。
b.密封面型式的選用:全平面密封面:常與平焊型式配合以適用于操作條件比較緩和的(PNg1.0)工況下;常用于鑄鐵法蘭或與鑄鐵連接的鋼法蘭;
凸臺面密封面:是應用最廣的一種型式,它常與對焊和承插焊型式配合使用,在"美式法蘭"中,常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa壓力等級中;在"歐式法蘭"中則常用在PN1.6、PN2.5MPa壓力等級;
凹凸面密封面:常與對焊和承插型式配合使用,在"美式法蘭中不常采用,在"歐式法蘭"中常用在PN4.0、PN6.4MPa等級中。但它不便于墊片的更換;
榫槽面密封面:使用情況同凹凸面法蘭;環槽面密封面:常與對焊連接型式配合(不與承插焊配合)使用,主要用在高溫、高壓或二者均較高的工況。