设计管道及配管

化工厂中，设备之间的连接，物料、蒸汽、水气体的输送都要用到各种管径材质不同的管道，管在道纵横、交叉重叠排列，长途管路几公里以上，管道费用占总投资的15%~20%。

因此化工管路安装设计是化工设计中重要组成部分，是管道安装文件。是根据流程图和设备布置图进行设计的。

8.1 管路设计包含的内容:

(1)管子管间和阀门的选择 (2)管路布置设计 (3)管路保温设计

(4)管路支架配置（热管路要计算） (5)管路的热补偿设计 (6)编制管道安装材料表 (7)图纸文件（施工图阶段）

a. 管道布置平立面图，单向视图

b. 管段图：也叫三维图视图或单线图，它是一段管道的立体图样。

c. 管架和非标管件图。

d. 管段表：按管子序号列出管子的规格、材质、长度、管件、阀门的名称型号、规格和数量，管道的试压、涂色和保温防腐要求。 e. 管架安装示意图。

f. 综合材料表（包括工艺的所有材料）。 g. 设备管口方位图。 8.1.1 管道、管件及管架 8.1.1.1管道确定

（1） 压力等级：比操作压大1~2个压力等级。 （2） 材质：介质的腐蚀性、毒性、温度、压力等。

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B-碳钢 E-不锈钢、D-合金、 F-有色金属 A-铸铁、 G-非金属 （3） 法兰的密封面

平面：一般性质 FF---全平面 RF—突面 凹凸面：易燃易爆 M FM 榫槽面：剧毒 T G (4) 管道壁厚：tt---壁厚 mm p---管内压力 Mpa d---管外径 mm

pd

20dpd----操作温度下的设计压力 Mpa

1）铸铁管:给水总管、埋地水管、煤气管、污水管道 2）硅铁管：0.25Mpa腐蚀介质

3）水煤气管：镀锌钢管：水、煤气、PA、真空、LS等低压无腐蚀物料。

（镀锌的称为白铁管，不镀锌的称为黑铁管。）

1/8 ″, 1/4 ″, 3/8 ″ ,1/4 ″, 3/4 ″, 1″, 2″, 3″等 4）无缝钢管：应用广泛，输送易燃易爆、有压力的物料，强度好、质地均匀。

5）有色金属管：a.铜管：换热器、低温管道、仪表管道。 b.铝管：浓硝酸、醋酸等。 6）非金属管：（耐腐蚀管）

a.陶瓷管：0.2Mpa T≤150℃ 腐蚀介质（氢氟酸除外） b.玻璃管：T：-30℃~150℃ △T＜80℃ （防止骤变） c.PVC管（聚氯乙烯）0.25 Mpa T≤60℃ d.ABS管：P＜1.0 Mpa T≤120℃

e.橡胶管：耐酸碱、抗腐蚀性好、有弹性、可任意弯曲，一般

用作临时性管道。(铠装软管 6.4 Mpa)

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f.内衬管：内衬玻璃、搪瓷、玻璃钢 8.1.2 管道计算

1）最经济管径的选择：管道投资费用与克服管道阻力所消耗动力有关。

管径D↑ → 投资费用↑ → 动力消耗N↓ 管径D↓ → 投资费用↓ → 动力消耗N↑ 长管道：大管径应根据经济管径选择 短管道：小管径根据经验决定 也可进行图解：见表8-3、 图8-1 也可用计算近似估算：

碳钢管： D最佳=282 G0.52ρ-0.37 G流量→ kg/s ρ密度→ kg/m3

不锈钢管：D最佳=226 G0.5ρ-0.35 D最佳→mm 例题8—1 求HCI气体，5 atm ,15 ℃, 流量 G=7000kg/h (1 atm ,0 ℃,HCI气体体积22.4 m3/kmol) 操作状态下的密度： 2）管径计算 8-3

3)管壁厚选择 a. 公称压力：0~120℃ 时的工作压力（公称压力）;

＞120℃工作压力低于公称压力

不同温度下工作压力与公称压力的关系见表8-1 P295 b. 公称直径：既不是外径也不是内径，而是与之相近的数 c. 常用管壁厚：插手侧，也可计算。（通过管子的许用应力计算）

碳钢 ： 20#: -20 ℃~475℃ 10#: -40 ℃~375℃ 16MnRn ： -40 ℃~475℃

φ18X3 φ25X3 φ32X3 φ38X3 φ45X3.5 DN 15 DN20 DN25 DN32 DN40 φ57X3.5 φ76X4 φ89X4 φ108X4 φ133X4 DN 50 DN65 DN80 DN100 DN125 φ159X4.5 φ219X6 φ273X8 φ325X8 φ379X9 DN 15O DN200 DN250 DN300 DN350 见表8—4，5，6，

4)管压降计算：化工原理第一章讲过 管路热应力计算：工程软件，也可手算。 8.1.3 阀门

分2类：①切断阀 ②调节阀 （一）常用阀

1）旋塞阀

优点：结构简单，关开迅速，阻力小，可输送悬浮颗粒液体，

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缺点：不能调节，不得用于整齐、高温液体。 2）球阀： 优点：易操作，易调节 。

缺点：不得输送含结晶和悬浮液体。 3）闸阀： 优点：同上，但一般用于大管径 缺点：同上。

4）隔膜法：优点：密封性好，阻力小，用于输送悬浮液或腐

蚀性液体。

缺点：不适用于有机溶剂和强氧化介质。 5）止回阀、底阀：也叫单向阀，用于清净介质。 升降是：阻漏性好，但阻力大。 H41H-16 卧式，用于水平管道 H42H-16 立式，用于垂直管道。

旋启式：可任意安装在水平、垂直、倾斜路上。 6）安全阀：根据介质压力能自动开启阀的阀门，能使设备自

动泄压而防止设备超压。重要的地方装两个。

a. 杠杆式：可靠，高温时使用，安装时需保持阀盘轴线的垂直。

b. 弹簧式：精巧，可任意安装。但需经常校验。 7）截止阀：优点：比闸阀调节性好，简单便宜。

缺点：不适用于粘度大，含颗粒，易沉淀的介质。 不宜作放空，低压、真空系统阀，因密封性差。 8）蝶阀：小、轻、开启快，具有调节性，适合制成大口径阀，（大于100DN）

法兰对夹。D:40~2000mm

9）减压阀：能自动的将高压流体按工艺要求减为低压流体，常用于加压水蒸气和压缩空气管路上。

（二）阀门的型号和标志

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1 闸 阀 Z 旋塞阀 X 截止阀 J 球 阀 Q 安全阀 A 蝶 阀 D 节流阀 L 减压阀 J 止回阀 H 阀门类型代号用汉语拼音字母表示。 2 连接形式代号用阿拉伯数字

内螺纹 1 外螺纹 2 法兰 4

焊 接 6 对 夹 7 卡箍 8 9

3 结构形式代号用阿拉伯数字

每一种阀都有自己的结构代号：如： 止回阀 →升降式 →浮球式 0 ↘多瓣式 1 ↘离 式 2 旋启式 →单瓣式 4 ↘多瓣式 5 ↘双瓣式 6 闸 阀：明杆楔式 →单闸板 1 明杆平行式 →双闸板 2 截止阀： →直通式 1

↘角 式 2

4 阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音表示

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卡套 如：

N →尼龙塑料 H→合金钢 B→巴氏合金 F→氟塑料 T →铜合金 C→唐 瓷 W→由阀体直接加工的阀座密

封面。

X →软橡胶 B→衬胶 D →搪瓷 5 公称压力 Kg/cm2 or Mpa 比工作压力大一级或二级。

执行试验压力、工作压力规定、工称压力规定。

6 阀体材料

1Cr18Ni9Ti → P →不锈钢 1Cr18Ni12Mo2Ti →R 合金 ZG25Ⅱ → C →铸 钢 H62 → T →铜 TA2 → Ti→钛材 Q → 球墨铸铁 Eg:

J11T—16 J41H—25 Q41F—25C Z41H-16C D71X—16 Z41W-40P X17W-10 Z41Y—160P Y43H-40 BZ41H--16C(带保温套闸阀)

8.1.4 管道连接

1）焊接：所有压力管道都应尽量考虑焊接，D>32mm电焊 D<32mm气焊

2）承插焊：密封性要求高的，施工方便

3）法兰焊接：用于大管径，密封性要求高的管子连接，也适于玻璃、塑料、阀件与管道或设备的连接。便于安装与检修。 4）螺纹连接一般用于≤50mm，P≤0.1Mpa ， T≤100℃ 5）承插连接：适用于水泥管、塑料管、玻璃管等。

6）卡套连接：用于≤50mm金属管、或非金属管、拆卸方便，一

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般用于仪表、控制系统。

7）卡箍套：适用于金属与非金属管连接。 9.1.5 管件与管架

（1） 管件：活结头、螺纹短节、丝堵、管接口、三通、四

通

异径管：同心、不同心

弯头： 900 450 1800 R ：1.5D , 2D , 4D 选用标准件。 （2） 管架：

① 类别： 固定架、导向架、滑动架 、吊架、弹簧吊架、弹簧支架等。 ② 表示方法：

③ 管架安装示意图：化工部有统一规定，将型号注明即可，非标要画详图

④ 支架间距：按规定（见设计手册）或计算

8.2. 管路布置设计应考虑的问题

8.2.1 物料因素

1）有腐蚀性物料管道应布置在平列管道的下方或外侧，易燃易爆有毒和有腐蚀性的物料管道不应敷设在生活间、楼梯间、走廊处，应配置安全阀、防爆膜、阻火器、水封等防火防爆措施，放空管应引至室外指定地点或高出屋面2米以上排放。 2）冷热管尽量分开布置，分不开时，热管在上，冷管在下。

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3）真空管线应尽量短，减小阻力，达到更大真空度。 4）管道应力：自然补偿，波纹补偿器 5）坡度及管间距 8.2.2 施工操作及维修

1）支管多的管道应布置在并列管的外侧，引支管时，气相管从上方引出，也向管从下方引出。

2）管道应集中架空布置。尽量走直线，不挡窗。 9.2.3 安全生产

1）阀门要布置在便于操作的部位。

操作频繁的阀应按顺序排列。

容易开错且会引起事故的阀门应拉大距离。并涂上不同颜色 2）管道与阀门的重量不应考虑支撑在设备上。 3）地上管路通过有负荷地区，应加保护措施。 8.2.4 其它因素

1）距离较近的两设备之间，管道不宜直连，因垫片不宜配准，建议采用450 900 弯接。

2）不锈钢与碳钢不宜直接接触，以防电话学腐蚀。

3）穿楼板、墙时，应安装套管，套管应高出楼板表面50mm。 4）管道布置中应照应到电气专业及电控专业的电缆桥架，暖管道等。 8.2.5保温工程

1）目的：根据生产过程工艺条件要求，或为了减少热量、冷量损失、或为了改善操作环境、或为防止人员烫伤。 2）保温范围

① 凡表面温度高于120℃管道。 ② 保冷，低于空气露点温度。

③ 输送易凝、易结晶介质管线，采用蒸汽伴热，加套管伴热等。

④ 受环境影响，可能使管道介质汽化而影响生产者。 ⑤ 保温材料的性质要求；

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a. 导热系数小，绝热性能好 b. 物理化学性能稳定，吸湿率小 c. 容重小，机械强度高 d. 价格低，易于就地取材 e. 施工方便

3）保温厚度的选用：计算法，图解法。

查看厂家样本，选用厂家推荐的公式 常参保温材料：保温管壳，保温涂料。 见<保温设计手册>

8.3 管道布置图

管道布置图所包含的图纸资料： 1）管路布置图（平、立、视图）

2）蒸汽系统管道布置图（对于复杂工程，在一张图上表示不清楚的）

3）单线图（空视图） 4）管架图 5）管件图

我们主要讲，平面图、单线图（管段图） 8.3.1 作用及内容：

它是车间管道施工安装的依据，是在设备布置图上添加管路、阀件、管件、管架、仪表控制点等。 制图依据：

1）带控制点工艺流程图 2）设备布置图 3）设备图 4）土建图

5）电气、自控等专业的有关图纸及图样。

对管道做出适合工厂操作要求的合理的布置设计。并绘制出管路布置图。

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8.3.2绘制管路布置图步骤

1）确定表达方案，视图的数量和比例； 2）确定图幅，数量； 3）绘制视图；

4）标注尺寸、代号、编号等； 5）绘制管口方位图；

6）在平面图上标注说明及管口表； 7）校核、审定。

8.3.3 绘制管路布置图应注意的事项

1）为了突出管炉，绘图时采用粗实线（现宽：0.6~0.8mm）DN200以上用双实线。

2）图面上管路起始及终点应表明来源及方向。

标明管路标高、管材、规格、压力等级等，标注物流箭头。 相对标高 →EL 管底标高→BOPEL 管中心标高→ COPEL

管顶标高→TOPEL (立面图)

３）水平管路的尺寸应对大管径标注，小管径现场决定 ４）图幅比例为：１:２５ 1:50 1:30 1:100 1:200(外管网、罐区)

同一车间采用同一比例，图幅大小一般为１＃图、０＃图、或加长．加长量为（１／４）整数倍。 如： 4#加长 297（1+1a/4）X210

3#加长 420（1+1a/4）X297 2#加长 594（1+1a/4）X420 1#加长 841（1+1a/4）X594 8.3.4 常用画法

（1） 裸管； （2） 保护管； （3） 大小头； （4） 管路连接； （5） 弯头；

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（6） 虾米腰弯头； （7） 管路投影相交； （8） 管路投影重合。 ` （9） 各种阀的画法 8-12

（10）配管图

8.3.5 管段图

1）作用及内容：管段图是表达了一个设备到另一个设备的（或另一管段）间的一段管线及其附管件、阀件、仪表控制点等具体配置情况的立体图样。用轴测图表示，供施工人员在密集的管线中能清晰完整的看到管线的走向及安装尺寸。 2）实用性：

① 合金贵重管路和内衬管路 ② 复杂管路：管件夹套管等。 ③ 各种内衬、非金属管路。 3）画法：

① 用正等轴侧投影绘制，北向与平面图北向一致。（见图1）

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② 不必按比例绘制，但各种阀门、管件之间要大小比例协调。 ③ 粗实线（0.6~1.2mm），画箭头、标注尺寸、标高、代号等。 ④ 管道上环焊缝用圆点表示，水平管法兰用垂直短线表示，垂直管法兰与邻近的水平管平行。螺纹连接、承插焊连接均同法兰画法。（见图2）

⑤ 阀门的手轮用短线表示，与所在管线平行。阀杆中心线按设计方向画。 （见图2） ⑥尺寸标注：只标注水平管路，尺寸界限为垂直短线。 ⑦偏置管的标注：对于45°偏置管要标出角度和一个偏置尺寸， 对于非45°偏置管要标出两个偏置尺寸，而省略角度。（见图3）

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8.3.6 如何阅图

管路布置图是根据流程、设备布置图和设备图进行绘制的。因此，在阅图之前，应先看懂这些图。阅图时，随时参阅这些图，一般以平面为主，立面为辅，对照阅读。 阅图步骤：

1）概括了解图示内容。 2）了解厂房、设备及其布局。

3）了解设备的定位尺寸、接管方位、标高。 4）查清管路走向和配件安装位置

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识图举例： 见：303页管道布置图。 见案例： 思考题： 1练习绘制管路布置平、立面、管段图。

2．练习识图 ，作业

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