管道

管道

百科解釋

管道 - 概念

管道管道

管道是指用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵和鍋爐等增壓后，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。管道的用途很廣泛，主要用在給水、 排水、供熱、 供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。

1、按材料分類：金屬管道和非金屬管道。

2、按設(shè)計(jì)壓力分類：真空管道、低壓管道、高壓管道、超高壓管道。

3、按輸送溫度分類：低溫管道、常溫管道、中溫和高溫管道。

4、按輸送介質(zhì)分類：給排水管道、壓縮空氣管道、氫氣管道、氧氣管道、乙炔管道、熱力管道、燃?xì)夤艿�、燃油管道、劇毒流體管道、有毒流體管道、酸堿管道、鍋爐管道、制冷管道、凈化純氣管道、純水管道

管道 - 管徑的確定

當(dāng)流體的流量已知時(shí)，管徑的大小取決于允許的流速或允許的摩擦阻力（壓力降）。流速大時(shí)管徑小，但壓力降值增大。因此，流速大時(shí)可以節(jié)省管道基建投資，但泵和壓縮機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行能耗費(fèi)用增大。此外，如果流速過大，還有可能帶來一些其他不利的因素。因此管徑應(yīng)根據(jù)建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用和其他技術(shù)因素綜合考慮決定。

管道 - 管道的聯(lián)接

管子、管子聯(lián)接件、閥門和設(shè)備上的進(jìn)出接管間的聯(lián)接方法，由流體的性質(zhì)、壓力和溫度以及管子的材質(zhì)、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、承插聯(lián)接和焊接等4種方法:①螺紋聯(lián)接：主要適用于小直徑管道。聯(lián)接時(shí)，一般要在螺紋聯(lián)接部分纏上氟塑料密封帶或涂上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時(shí)，一般在管子端面加墊片密封。這種聯(lián)接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當(dāng)?shù)胤桨惭b活接頭，以便于拆裝。②法蘭聯(lián)接：適用的直徑范圍較大。聯(lián)接時(shí)根據(jù)流體的性質(zhì)、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封。在需要經(jīng)常拆裝的管段處和管道與設(shè)備相聯(lián)接的地方大都采用法蘭聯(lián)接。③承插聯(lián)接：用于鑄鐵管、 混凝土管、 陶土管及其聯(lián)接件之間的聯(lián)接，只適用于在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。聯(lián)接時(shí)，一般在承插口的槽內(nèi)先填入麻絲、棉線或石棉繩，然后再用石棉水泥或鉛等材料填實(shí)，還可在承插口內(nèi)填入橡膠密封環(huán)，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動(dòng)。④焊接聯(lián)接：這種聯(lián)接的強(qiáng)度和密封性最好，適用于各種管道，省工省料，但拆卸時(shí)必須切斷管子和管子聯(lián)接件。

管道 - 管道的敷設(shè)

城市里的給水、 排水、 供熱、供煤氣的管道的干線和長距離的輸油輸氣管道大多敷設(shè)在地下，而工廠里的工藝管道為便于操作和維修多敷設(shè)在地上。管道的通行、支承、坡度與排液排氣、補(bǔ)償、保溫與加熱、防腐與清洗、識(shí)別與涂漆和安全等，無論對于地上敷設(shè)還是地下敷設(shè)都是重要的問題。

通行問題


地面上的管道應(yīng)盡量避免與道路、鐵路和航道交叉。在不能避免交叉時(shí)，交叉處跨越的高度也應(yīng)能使行人和車船安全通過。地下的管道一般沿道路敷設(shè)，各種管道之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設(shè)在地溝或保護(hù)管內(nèi)，應(yīng)避免被土壓壞和使管子能膨脹移動(dòng)。

支承問題


 管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量（管子、閥門、管子聯(lián)接件、保溫層和管內(nèi)流體的重量）、流體的壓力作用在管端的推力、風(fēng)雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應(yīng)力、振動(dòng)載荷和地震災(zāi)害等。為了保證管道的強(qiáng)度和剛度，必須設(shè)置各種支（吊）架，如活動(dòng)支架、固定支架、導(dǎo)向支架和彈簧支架等。支架的設(shè)置根據(jù)管道的直徑、材質(zhì)、管子壁厚和載荷等條件決定。固定支架用來分段控制管道的熱伸長，使膨脹節(jié)均勻工作。導(dǎo)向支架使管子僅作軸向移動(dòng)。

坡度和排液排氣 


為了排除凝結(jié)水，蒸汽和其他含水的氣體管道應(yīng)有一定的坡度，一般不小于千分之二。對于利用重力流動(dòng)的地下排水管道，坡度不小于千分之五。蒸汽或其他含水的氣體管道在最低點(diǎn)設(shè)置排水管或疏水閥，某些氣體管道還設(shè)有氣水分離器，以便及時(shí)排去水液，防止管內(nèi)產(chǎn)生水擊和阻礙氣體流動(dòng)。給水或其他液體管道在最高點(diǎn)設(shè)有排氣裝置，排除積存在管道內(nèi)的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運(yùn)行失常。
補(bǔ)償問題
管道如不能自由地伸縮，就會(huì)產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力。因此，在溫度變化較大的管道和需要有自由位移的常溫管道上，需要設(shè)置膨脹節(jié)，使管道的伸縮得到補(bǔ)償而消除附加應(yīng)力的影響。

保溫和加熱

 
對于蒸汽管道、高溫管道、低溫管道以及有防燙、防凍要求的管道，需要用保溫材料包覆在管道外面，防止管內(nèi)熱（冷）量的損失或產(chǎn)生凍結(jié)。對于某些高凝固點(diǎn)的液體管道，為防止液體太粘或凝固而影響輸送，還需要加熱和保溫。常用的保溫材料有水泥珍珠巖、玻璃棉、巖棉和石棉硅藻土等。

防腐和清洗 


為防止土壤的侵蝕，地下金屬管道表面應(yīng)涂防銹漆或焦油、瀝青等防腐涂料，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蝕性較強(qiáng)的低電阻土壤中的管道須設(shè)置陰極保護(hù)裝置，防止腐蝕。地面上的鋼鐵管道為防止大氣腐蝕，在表面上涂覆以各種防銹漆。各種管道在使用前都應(yīng)清洗干凈，某些管道還應(yīng)定期清洗內(nèi)部。為了清洗方便，在管道上設(shè)置有過濾器或吹洗清掃孔。在長距離輸送石油和天然氣的管道上，須用清掃器定期清除管內(nèi)積存的污物，為此要設(shè)置專用的發(fā)送和接收清掃器的裝置。

識(shí)別涂漆 　


當(dāng)管道種類較多時(shí)，為了便于操作和維修，在管道表面上涂以規(guī)定顏色的油漆，以資識(shí)別。例如，蒸汽管道用紅色，壓縮空氣管道用淺藍(lán)色等。

安全問題 　


為了保證管道安全運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)及時(shí)制止事故擴(kuò)大，除在管道上裝設(shè)檢測控制儀表和安全閥外，對某些重要管道還采取特殊安全措施，如在煤氣管道和長距離輸送石油和天然氣的管道上裝設(shè)事故泄壓閥或緊急截?cái)嚅y。它們在發(fā)生災(zāi)害性事故時(shí)能自動(dòng)及時(shí)地停止輸送，以減少災(zāi)害損失。

管道 - 管道驗(yàn)收的技巧

1、給排水工程。由于鍍鋅管易生銹、積垢、不保溫，而且會(huì)發(fā)生凍裂，將被逐步淘汰。目前使用最多的是塑鋁復(fù)合管、

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塑鋼管、PPR管。這些管子有良好的塑性、韌性，而且保溫不開裂、不積垢，采用專用銅接頭或熱塑接頭，質(zhì)量保證、能耗少。[1]
首先，應(yīng)當(dāng)檢驗(yàn)給排水管是否通暢，打開龍頭放水，看下水是否存在漏堵。然后看看水壓，觀察排水速度是否理想，在龍頭下接杯水，注意觀察是否存有銹跡，如果認(rèn)為供水質(zhì)量有問題，可要求開發(fā)商提供防疫部門核發(fā)的水質(zhì)檢驗(yàn)合格證;觀察給排水管位置是否合理，周圍是否有滲水的痕跡，漏水的地方通常會(huì)在墻面上留下印漬，大家只要仔細(xì)檢查其實(shí)都能發(fā)現(xiàn)。
2、電器管線工程。最好的是鍍鋅銅管，但是如果在一樓不太適合使用，因?yàn)槌睗駠?yán)重的話銅銹對于電線皮有腐蝕作用;其次就是鍍鋅鋼管，也就是鍍鋅管，使用的也不錯(cuò)，但是也是存在銹的可能性，只是對于電線的腐蝕不大;最便宜的應(yīng)該是PVC的，對于彎的位置有時(shí)候容易堵死。
3、煤氣管道：一般情況下煤氣管道應(yīng)走明管，這樣一旦有煤氣泄露能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，便于維修，不留安全隱患，驗(yàn)房時(shí)順便檢驗(yàn)水、電、煤氣表的度數(shù)是否為零。
4、衛(wèi)生間排風(fēng)孔有沒有留好是驗(yàn)收中不應(yīng)當(dāng)忽視的環(huán)節(jié)，可以揭開吊頂來檢查一下管道是否都安裝到位。

 

管道 - 簡介

管道管道
英文原義：Piping　Symbol
中文釋義：鍵盤字符　|�。ǖ湫�101鍵鍵盤的Enter鍵上面反斜杠的上檔字符）
注　　解：經(jīng)常用來將某個(gè)命令或程序的輸出提供給另一個(gè)命令或程序。例如，history|grepmcopy（用history命令）將.bash_history文件的內(nèi)容發(fā)送到grep程序，以搜索字符串“mcopy”。

Linux進(jìn)程間通信的幾種主要手段。其中管道和有名管道是最早的進(jìn)程間通信機(jī)制之一，管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。認(rèn)清管道和有名管道的讀寫規(guī)則是在程序中應(yīng)用它們的關(guān)鍵。

管道相關(guān)的關(guān)鍵概念

管道是Linux支持的最初UnixIPC形式之一，具有以下特點(diǎn)：
管道是半雙工的，數(shù)據(jù)只能向一個(gè)方向流動(dòng)；需要雙方通信時(shí)，需要建立起兩個(gè)管道；
只能用于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；
單獨(dú)構(gòu)成一種獨(dú)立的文件系統(tǒng)：管道對于管道兩端的進(jìn)程而言，就是一個(gè)文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統(tǒng)，而是自立門戶，單獨(dú)構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，并且只存在與內(nèi)存中。
數(shù)據(jù)的讀出和寫入：一個(gè)進(jìn)程向管道中寫的內(nèi)容被管道另一端的進(jìn)程讀出。寫入的內(nèi)容每次都添加在管道緩沖區(qū)的末尾，并且每次都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)。

管道的創(chuàng)建


該函數(shù)創(chuàng)建的管道的兩端處于一個(gè)進(jìn)程中間，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大意義，因此，一個(gè)進(jìn)程在由pipe()創(chuàng)建管道后，一般再fork一個(gè)子進(jìn)程，然后通過管道實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間的通信（因此也不難推出，只要兩個(gè)進(jìn)程中存在親緣關(guān)系，這里的親緣關(guān)系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進(jìn)行通信）。

管道的讀寫規(guī)則

管道管道
管道兩端可分別用描述字fd[0]以及fd[1]來描述，需要注意的是，管道的兩端是固定了任務(wù)的。即一端只能用于讀，由描述字fd[0]表示，稱其為管道讀端；另一端則只能用于寫，由描述字fd[1]來表示，稱其為管道寫端。如果試圖從管道寫端讀取數(shù)據(jù)，或者向管道讀端寫入數(shù)據(jù)都將導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生。一般文件的I/O函數(shù)都可以用于管道，如close、read、write等等。

從管道中讀取數(shù)據(jù)：如果管道的寫端不存在，則認(rèn)為已經(jīng)讀到了數(shù)據(jù)的末尾，讀函數(shù)返回的讀出字節(jié)數(shù)為0；當(dāng)管道的寫端存在時(shí)，如果請求的字節(jié)數(shù)目大于PIPE_BUF，則返回管道中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，如果請求的字節(jié)數(shù)目不大于PIPE_BUF，則返回管道中現(xiàn)有數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（此時(shí)，管道中數(shù)據(jù)量小于請求的數(shù)據(jù)量）；或者返回請求的字節(jié)數(shù)（此時(shí)，管道中數(shù)據(jù)量不小于請求的數(shù)據(jù)量）。注：（PIPE_BUF在include/Linux/limits.h中定義，不同的內(nèi)核版本可能會(huì)有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少為512字節(jié)，redhat7.2中為4096）。

管道 -  管道前景


管材通稱


當(dāng)流體的流量已知時(shí)，管徑的大小取決于允許的流速或允許的摩擦阻力(壓力降)。流速大時(shí)管徑小，但壓力降值增大。因此，流速大時(shí)可以節(jié)省管道基建投資，但泵和壓縮機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行能耗費(fèi)用增大。此外，如果流速過大，還有可
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能帶來一些其他不利的因素。因此管徑應(yīng)根據(jù)建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用和其他技術(shù)因素綜合考慮決定。
管子、管子聯(lián)接件、閥門和設(shè)備上的進(jìn)出接管間的聯(lián)接方法，由流體的性質(zhì)、壓力和溫度以及管子的材質(zhì)、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、承插聯(lián)接和焊接等四種方法。
螺紋聯(lián)接主要適用于小直徑管道。聯(lián)接時(shí)，一般要在螺紋聯(lián)接部分纏上氟塑料密封帶，或涂上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時(shí)，一般在管子端面加墊片密封。這種聯(lián)接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當(dāng)?shù)胤桨惭b活接頭，以便于拆裝。
法蘭聯(lián)接適用的管道直徑范圍較大。聯(lián)接時(shí)根據(jù)流體的性質(zhì)、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封，在需要經(jīng)常拆裝的管段處和管道與設(shè)備相聯(lián)接的地方，大都采用法蘭聯(lián)接。
承插聯(lián)接主要用于鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其聯(lián)接件之間的聯(lián)接，只適用于在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。聯(lián)接時(shí)，一般在承插口的槽內(nèi)先填入麻絲、棉線或石棉繩，然后再用石棉水泥或鉛等材料填實(shí)，還可在承插口內(nèi)填入橡膠密封環(huán)，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動(dòng)。
焊接聯(lián)接的強(qiáng)度和密封性最好，適用于各種管道，省工省料，但拆卸時(shí)必須切斷管子和管子聯(lián)接件。
城市里的給水、排水、供熱、供煤氣的管道干線和長距離的輸油、氣管道大多敷設(shè)在地下，而工廠里的工藝管道為便于操作和維修，多敷設(shè)在地上。管道的通行、支承、坡度與排液排氣、補(bǔ)償、保溫與加熱、防腐與清洗、識(shí)別與涂漆和安全等，無論對于地上敷設(shè)還是地下敷設(shè)都是重要的問題。
地面上的管道應(yīng)盡量避免與道路、鐵路和航道交叉。在不能避免交叉時(shí)，交叉處跨越的高度也應(yīng)能使行人和車船安全通
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過。地下的管道一般沿道路敷設(shè)，各種管道之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設(shè)在地溝或保護(hù)管內(nèi)，應(yīng)避免被土壓壞和使管子能膨脹移動(dòng)。
管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量、流體作用在管端的推力、風(fēng)雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應(yīng)力、振動(dòng)載荷和地震災(zāi)害等。為了保證管道的強(qiáng)度和剛度，必須設(shè)置各種支(吊)架，如活動(dòng)支架、固定支架、導(dǎo)向支架和彈簧支架等。支架的設(shè)置根據(jù)管道的直徑、材質(zhì)、管子壁厚和載荷等條件決定。固定支架用來分段控制管道的熱伸長，使膨脹節(jié)均勻工作；導(dǎo)向支架使管子僅作軸向移動(dòng)，
為了排除凝結(jié)水，蒸汽和其他含水的氣體管道應(yīng)有一定的坡度，一般不小于千分之二。對于利用重力流動(dòng)的地下排水管道，坡度不小于千分之五。蒸汽或其他含水的氣體管道在最低點(diǎn)設(shè)置排水管或疏水閥，某些氣體管道還設(shè)有氣水分離器，以便及時(shí)排去水液，防止管內(nèi)產(chǎn)生水擊和阻礙氣體流動(dòng)。給水或其他液體管道在最高點(diǎn)設(shè)有排氣裝置，排除積存在管道內(nèi)的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運(yùn)行失常。
管道如不能自由地伸縮，就會(huì)產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力。因此，在溫度變化較大的管道和需要有自由位移的常溫管道上，需要設(shè)置膨脹節(jié)，使管道的伸縮得到補(bǔ)償而消除附加應(yīng)力的影響。
對于蒸汽管道、高溫管道、低溫管道以及有防燙、防凍要求的管道，需要用保溫材料包覆在管道外面，防止管內(nèi)熱(冷)量的損失或產(chǎn)生凍結(jié)。對于某些高凝固點(diǎn)的液體管道，為防止液體太粘或凝固而影響輸送，還需要加熱和保溫。常用的保溫材料有水泥珍珠巖、玻璃棉、巖棉和石棉硅藻土等。
為防止土壤的侵蝕，地下金屬管道表面應(yīng)涂防銹漆或焦油、瀝青等防腐涂料，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蝕性較強(qiáng)的低電阻土壤中的管道須設(shè)置陰極保護(hù)裝置，防止腐蝕。地面上的鋼鐵管道為防止大氣腐蝕，多在表面上涂覆以各種防銹漆。
各種管道在使用前都應(yīng)清洗干凈，某些管道還應(yīng)定期清洗內(nèi)部。為了清洗方便，在管道上設(shè)置有過濾器或吹洗清掃孔。在長距離輸送石油和天然氣的管道上，須用清掃器定期清除管內(nèi)積存的污物，為此要設(shè)置專用的發(fā)送和接收清掃器的裝置。
當(dāng)管道種類較多時(shí)，為了便于操作和維修，在管道表面上涂以規(guī)定顏色的油漆，以資識(shí)別。例如，蒸汽管道用紅色，壓縮空氣管道用淺藍(lán)色等。
為了保證管道安全運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)及時(shí)制止事故擴(kuò)大，除在管道上裝設(shè)檢測控制儀表和安全閥外，對某些重要管道還采取特殊安全措施，如在煤氣管道和長距離輸送石油和天然氣的管道上裝設(shè)事故泄壓閥或緊急截?cái)嚅y。它們在發(fā)生災(zāi)害性事故時(shí)能自動(dòng)及時(shí)地停止輸送，以減少災(zāi)害損失。

管材選用


1.壓力管道金屬材料的特點(diǎn)
壓力管道涉及各行各業(yè)，對它的基本要求是“安全與使用”，安全為了使用，使用必須安全，使用還涉及經(jīng)濟(jì)問題，即投資省、使用年限長，這當(dāng)然與很多因素有關(guān)。而材料是工程的基礎(chǔ)，首先要認(rèn)識(shí)壓力管道金屬材料的特殊要求。壓力管道除承受載荷外，由于處在不同的環(huán)境、溫度和介質(zhì)下工作，還承受著特殊的考驗(yàn)。
（1）金屬材料在高溫下性能的變化
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① 蠕變：鋼材在高溫下受外力作用時(shí)，隨著時(shí)間的延長，緩慢而連續(xù)產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。鋼材蠕變特征與溫度和應(yīng)力有很大關(guān)系。溫度升高或應(yīng)力增大，蠕變速度加快。例如，碳素鋼工作溫度超過300～350℃，合金鋼工作溫度超過300～400℃就會(huì)有蠕變。產(chǎn)生蠕變所需的應(yīng)力低于試驗(yàn)溫度鋼材的屈服強(qiáng)度。因此，對于高溫下長期工作的鍋爐、蒸汽管道、壓力容器所用鋼材應(yīng)具有良好的抗蠕變性能，以防止因蠕變而產(chǎn)生大量變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂及造成爆炸等惡性事故。
② 球化和石墨化：在高溫作用下，碳鋼中的滲碳體由于獲得能量將發(fā)生遷移和聚集，形成晶粒粗大的滲碳體并夾雜于鐵素體中，其滲碳體會(huì)從片狀逐漸轉(zhuǎn)變成球狀，稱為球化。由于石墨強(qiáng)度極低，并以片狀出現(xiàn)，使材料強(qiáng)度大大降低，脆性增加，稱為材料的石墨化。碳鋼長期工作在425℃以上環(huán)境時(shí)，就會(huì)發(fā)生石墨化，在大于475℃更明顯。SH3059規(guī)定碳鋼最高使用溫度為425℃，GB150則規(guī)定碳鋼最高使用溫度為450℃。
③ 熱疲勞性能 鋼材如果長期冷熱交替工作，那么材料內(nèi)部在溫差變化引起的熱應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生微小裂紋而不斷擴(kuò)展，最后導(dǎo)致破裂。因此，在溫度起伏變化工作條件下的結(jié)構(gòu)、管道應(yīng)考慮鋼材的熱疲勞性能。
④ 材料的高溫氧化 金屬材料在高溫氧化性介質(zhì)環(huán)境中（如煙道）會(huì)被氧化而產(chǎn)生氧化皮，容易脆落。碳鋼處于570℃的高溫氣體中易產(chǎn)生氧化皮而使金屬減薄。故燃?xì)�、煙道等鋼管�?yīng)限制在560℃下工作。
（2）金屬材料在低溫下的性能變化
當(dāng)環(huán)境溫度低于該材料的臨界溫度時(shí)，材料沖擊韌性會(huì)急劇降低，這一臨界溫度稱為材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。常用低溫沖擊韌性（沖擊功）來衡量材料的低溫韌性，在低溫下工作的管道，必須注意其低溫沖擊韌性。
（3）管道在腐蝕環(huán)境下的性能變化
石油化工、船舶、海上石油平臺(tái)等管道介質(zhì)，很多有腐蝕性，事實(shí)證明，金屬腐蝕的危害性十分普遍，而且也十分嚴(yán)重，腐蝕會(huì)造成直接或間接損失。例如，金屬的應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕和晶間腐蝕往往會(huì)造成災(zāi)難性重大事故，金屬腐蝕會(huì)造成大量的金屬消耗，浪費(fèi)大量資源。引起腐蝕的介質(zhì)主要有以下幾種。
① 氯化物 氯化物對碳素鋼的腐蝕基本上是均勻腐蝕，并伴隨氫脆發(fā)生，對不銹鋼的腐蝕是點(diǎn)腐蝕或晶間腐蝕。防止措施可選擇適宜的材料，如采用碳鋼-不銹鋼復(fù)合管材。
② 硫化物原油中硫化物多達(dá)250多種，對金屬產(chǎn)生腐蝕的有硫化氫（H2S）、硫醇（R-SH）、硫醚（R-S-R）等。我國液化石油氣中H2S含量高，造成容器出現(xiàn)裂縫，有的投產(chǎn)87天即發(fā)生貫穿裂紋，事后經(jīng)磁粉探傷，內(nèi)表面環(huán)縫共有417條裂紋，球體外表面無裂紋，所以H2S含量高引起應(yīng)力腐蝕應(yīng)值得重視。日本焊接學(xué)會(huì)和高壓氣體安全協(xié)會(huì)規(guī)定：液化石油中H2S含量應(yīng)控制在100×10-6以下，而我國液化石油氣中H2S含量平均為2392×10-6，高出日本20多倍。
③ 環(huán)烷酸 環(huán)烷酸是原油中帶來的有機(jī)物，當(dāng)溫度超過220℃時(shí)，開始發(fā)生腐蝕，270～280℃時(shí)腐蝕達(dá)到最大；當(dāng)溫度超過400℃，原油中的環(huán)烷酸已汽化完畢。316L（00Cr17Ni14Mo2）不銹鋼材料是抗環(huán)烷酸腐蝕的有效材料，常用于高溫環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境。
2. 壓力管道金屬材料的選用
（1）金屬材料選用原則
① 滿足操作條件的要求。首先應(yīng)根據(jù)使用條件判斷該管道是否承受壓力，屬于哪一類壓力管道。不同類別的壓力管道因其重要性各異，發(fā)生事故帶來的危害程度不同，對材料的要求也不同。同時(shí)應(yīng)考慮管道的使用環(huán)境和輸送的介質(zhì)以及介質(zhì)對管體的腐蝕程度。例如插入海底的鋼管樁，管體在浪濺區(qū)腐蝕速度為海底土中的6倍；潮差區(qū)腐蝕速度為海底土中的4倍。在選材及防腐蝕措施上應(yīng)特別關(guān)注。
② 可加工性要求。材料應(yīng)具有良好的加工性和焊接性。
③ 耐用又經(jīng)濟(jì)的要求 壓力管道，首先應(yīng)安全耐用和經(jīng)濟(jì)。一臺(tái)設(shè)備、一批管道工程，在投資選材前，必要時(shí)進(jìn)行可行性
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研究，即經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，擬選用的材料可制定數(shù)個(gè)方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，有些材料初始投資略高，但是使用可靠，平時(shí)維修費(fèi)用��；有的材料初始投資似乎省，但在運(yùn)行中可靠性差，平時(shí)維修費(fèi)用高，全壽命周期費(fèi)用高。
（2）常用材料的應(yīng)用限制
常用材料限制條件見表1，常用材料使用溫度范圍見表2。
（3）管道常用金屬材料名稱及規(guī)格
常用鋼管名稱、標(biāo)準(zhǔn)、牌號(hào)及主要用途見表3。

API標(biāo)準(zhǔn)



早在1926年，美國石油學(xué)會(huì)（API）發(fā)布API-5L標(biāo)準(zhǔn)，最初只包括A25、A、B三種鋼級(jí)，以后又發(fā)布了數(shù)次，見表4。表4 API發(fā)布的管線鋼級(jí)
注：1972年API發(fā)布U80、U100標(biāo)準(zhǔn)，以后改為X80、X100。
2000年以前，全世界使用X70，大約在40%，X65、X60均在30%，小口徑成品油管線相當(dāng)數(shù)量選用X52鋼級(jí)，且多為電阻焊直管（ERW鋼管）。
我國冶金行業(yè)在十余年來為發(fā)展管線鋼付出了極大的辛勞，目前正在全力攻關(guān)X70寬板，上海寶山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司等X70、X80化學(xué)成分、力學(xué)性能分別列于表5～表9。表5 武鋼X80卷板性能　表6 X70級(jí)鋼管的力學(xué)性能　表7 X70級(jí)鋼管彎曲性能檢測結(jié)果　表8 X70級(jí)鋼管的夏比沖擊韌性　表9 高強(qiáng)度輸送管的夏比沖擊韌性
我國在輸油管線上常用的管型有螺旋埋弧焊管（SSAW）、直縫埋弧焊管（LSAW）、電阻焊管（ERW）。直徑小于152mm時(shí)則選用無縫鋼管。
我國20世紀(jì)60年代末至70年代，螺旋焊管廠迅速發(fā)展，原油管線幾乎全部采用螺旋焊鋼管，“西氣東輸”管線的一類地區(qū)也選用螺旋焊鋼管。螺旋焊鋼管的缺點(diǎn)是內(nèi)應(yīng)力大、尺寸精度差，產(chǎn)生缺陷的概率高。據(jù)專家分析認(rèn)為，應(yīng)采用“兩條腿走路”的方針，一是對現(xiàn)有螺旋焊管廠積極進(jìn)行技術(shù)改造，還是大有前途的；二是大力發(fā)展我國直縫埋弧焊管制管業(yè)。
ERW鋼管具有外表光潔、尺寸精度高、價(jià)格較低等特點(diǎn)，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用。

鋼管


1. 低壓和中壓鍋爐用無縫鋼管
（GB 3087－1999）
① 低壓和中壓鍋爐用無縫鋼管牌號(hào)、尺寸規(guī)格與用途，見表10。
② 鋼管的化學(xué)成分和力學(xué)性能，見表11和表12。
2. 低壓液體輸送用焊接鋼管
（GB/T 3091－2001）
（1）牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能
牌號(hào)、化學(xué)成分（熔煉分析）應(yīng)符合GB/T 700中Q215A、Q215B、Q235A、Q235B和GB/T 1591中Q295A、Q295B、Q345A、Q345B的規(guī)定，力學(xué)性能應(yīng)符合表17的規(guī)定。
（2）制造方法
鋼管用電阻焊或埋弧焊方法制造。
（3）工藝試驗(yàn)
① 彎曲試驗(yàn) 公稱外徑D不大于60.3mm的電阻焊鋼管應(yīng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，鍍鋅管彎曲半徑為8D，非鍍鋅管彎曲半徑為6D，且彎曲角均為90°。
② 壓扁試驗(yàn) 公稱外徑D大于60.3mm的電阻焊鋼管應(yīng)進(jìn)行壓扁試驗(yàn)。
③ 液壓試驗(yàn) 液壓試驗(yàn)壓力值見表18。
（4）焊縫余高
鋼管壁厚不大于12.5mm時(shí)，焊縫余高不大于3.0mm；鋼管壁厚大于12.5mm時(shí)，焊縫余高不大于3.5mm。
（5）鋼管長度
電阻焊（ERW）鋼管通常長度4～12m；埋弧焊（SAW）鋼管通常長度3～12m。
（6）彎曲度
公稱外徑不大于168.3mm的鋼管，應(yīng)平直或按供需雙方協(xié)議規(guī)定的彎曲度指標(biāo)；公稱外徑大于168.3mm的鋼管，彎曲度不大于鋼管全長的0.2%。
（7）管端
壁厚大于4mm的鋼管，管端可加工坡口30°+5°0° ，留根1.6mm±0.8mm，管端斜度小于或等于5mm。
（8）外形尺寸和質(zhì)量
① 公稱外徑不大于168.3mm的鋼管，其公稱口徑、公稱外徑、公稱壁厚及理論質(zhì)量應(yīng)符合表19的規(guī)定。
② 公稱外徑大于168.3mm的鋼管，其公稱外徑、公稱壁厚及理論質(zhì)量應(yīng)符合表20的規(guī)定。
3. 鍋爐用無縫鋼管
（1）鋼管規(guī)格
鍋爐用無縫鋼管分熱軋（擠壓、擴(kuò)管）和冷拔（軋）兩種，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5310－1995。
① 外徑、壁厚和理論質(zhì)量，見表21和表22。
② 外徑和壁厚的允許偏差，見表23。
③ 鋼管通常長度為4～12mm。壁厚s≤15mm時(shí)，彎曲度不得大于1.5mm/m；15<s≤30mm時(shí)，彎曲度不得大于2.0mm/m；s>30mm時(shí)，彎曲度不得大于3.0mm/m。集箱管總彎曲度不得大于12mm。
（2）鋼管的牌號(hào)和化學(xué)成分
鋼管的牌號(hào)和化學(xué)成分見表24。
（3）鋼管的熱處理制度
鋼管的熱處理制度見表25。
① 當(dāng)熱軋15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG鋼管的終軋溫度符合表中規(guī)定的正火溫度時(shí)，可以熱軋代替正火。

焊接技術(shù)



我國的油氣資源大部分分布在東北和西北地區(qū)，而消費(fèi)市場絕大部分在東南沿海和中南部的大中城市等人口密集地區(qū)，這種產(chǎn)銷市場的嚴(yán)重分離使油氣產(chǎn)品的輸送成為油氣資源開發(fā)和利用的最大障礙。管輸是突破這一障礙的最佳手段，與鐵路運(yùn)輸相比，管道運(yùn)輸是運(yùn)量大、安全性更高、更經(jīng)濟(jì)的油氣產(chǎn)品輸送方式，其建設(shè)投資為鐵路的一半，運(yùn)輸成本更只有三分之一。因此，我國政府已將“加強(qiáng)輸油氣管道建設(shè)，形成管道運(yùn)輸網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略列入了“十五”發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)有關(guān)方面的規(guī)劃，未來10年內(nèi)，我國將建成14條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，總長超過萬公里的油氣管輸格局。這預(yù)示著我國即將迎來油氣管道建設(shè)的高峰期。
我國正在建設(shè)和計(jì)劃將要建設(shè)的重點(diǎn)天然氣管道工程有：西氣東輸工程，全長4176公里，總投資1200億元，2000年9月正式開工建設(shè)，2004年全線貫通；澀寧蘭輸氣管道工程，全長950公里，已于2000年5月開工建設(shè)，已接近完工，天然氣已送到西寧；忠縣至武漢輸氣管道工程，全長760公里，前期準(zhǔn)備工作已獲得重大進(jìn)展，在建的11條隧道已有4條貫通；石家莊至涿州輸氣管道工程，全長202公里，已于2000年5月開工建設(shè)，已完工；石家莊至邯鄲輸氣管道工程，全長約160公里；陜西靖邊至北京輸氣工程復(fù)線；陜西靖邊至西安輸氣管道工程復(fù)線；陜甘寧至呼和浩特輸氣工程，全長497公里；海南島天然氣管道工程，全長約270公里；山東龍口至青島輸氣管道工程，全長約250公里；中俄輸氣管道工程，中國境內(nèi)全長2000公里；廣東液化天然氣工程，招商引資工作已完成，計(jì)劃2005年建成。在建和將建的輸油管道有：蘭成渝成品油管道工程，全長1207公里，已于2000年5月開工建設(shè)；中俄輸油管道工程，中國境內(nèi)長約700公里；中哈輸油管道工程，中國境內(nèi)長800公里。此外，由廣東茂名至貴陽至昆明長達(dá)2000公里的成品油管線和鎮(zhèn)海至上海、南京的原油管線也即將開工建設(shè)。除主干線之外，大規(guī)模的城市輸氣管網(wǎng)建設(shè)也要同期配套進(jìn)行。
面對如此巨大的市場，如此難得的發(fā)展機(jī)遇，對管道施工技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。在同樣輸量的情況下，建設(shè)一條高壓大口徑管道比平行建幾條低壓小口徑管道更為經(jīng)濟(jì)。例如一條輸送壓力為7.5MPa，直徑1 400mm的輸氣管道可代替3條壓力5.5MPa，直徑1 000mm的管道，但前者可節(jié)省投資35%，節(jié)省鋼材19%，因此，擴(kuò)大管道的直徑已成為管道建設(shè)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。在一定范圍內(nèi)提高輸送壓力可以增加經(jīng)濟(jì)效益。以直徑1 020mm的輸氣管道為例，操作壓力從5.5MPa提高到7.5MPa，輸氣能力提高41%，節(jié)約材料7%，投資降低23%。計(jì)算表明，如能把輸氣管的工作壓力從7.5MPa，進(jìn)一步提高到10～12MPa，輸氣能力將進(jìn)一步增加33～60%。美國橫貫阿拉斯加的輸氣管道壓力高達(dá)11.8MPa，輸油管道達(dá)到8.3MPa，是目前操作壓力最高的管道。
管徑的增加和輸送壓力的提高，均要求管材有較高的強(qiáng)度。在保證可焊性和沖擊韌性的前提下，管材的強(qiáng)度有了很大提高。由于管道敷設(shè)完全依靠焊接工藝來完成，因此焊接質(zhì)量在很大程度上決定了工程質(zhì)量，焊接是管道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而管材、焊材、焊接工藝以及焊接設(shè)備等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
我國在70年代初開始建設(shè)大口徑長輸管道，著名的“八三”管道會(huì)戰(zhàn)建設(shè)了大慶油田至鐵嶺、由鐵嶺至大連、由鐵嶺至秦皇島的輸油管道，解決了困擾大慶原油外輸問題。
該管道設(shè)計(jì)管徑φ720mm，鋼材選用16MnR，埋弧螺旋焊管，壁厚6～11mm。焊接工藝方案為：手工電弧焊方法，向上焊操作工藝；焊材選用J506、J507焊條，焊前烘烤400℃、1小時(shí)，φ3.2打底、φ4填充、蓋面；焊接電源采用旋轉(zhuǎn)直流弧焊機(jī)；坡口為60°V型，根部單面焊雙面成型。
東北“八三”會(huì)戰(zhàn)所建設(shè)的管道已運(yùn)行了30年，至今仍在服役，證明當(dāng)年的工藝方案正確，并且施工質(zhì)量良好。
80年代初開始推廣手工向下焊工藝，同時(shí)研制開發(fā)了纖維素型和低氫型向下焊條。與傳統(tǒng)的向上焊工藝比較，向下焊具有速度快、質(zhì)量好，節(jié)省焊材等突出優(yōu)點(diǎn)，因此在管道環(huán)縫焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。
90年代初開始推廣自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)手工焊，有效地克服了其他焊接工藝方法野外作業(yè)抗風(fēng)能力差的缺點(diǎn)，同時(shí)也具有焊接效率高、質(zhì)量好且穩(wěn)定的特點(diǎn)，現(xiàn)成為管道環(huán)縫焊接的主要方式。
管道全位置自動(dòng)焊的應(yīng)用已探索多年，現(xiàn)已有了突破性進(jìn)展，成功地用西氣東輸管道工程，其效率、質(zhì)量更是其他焊接工藝所不能比的，這標(biāo)志著我國油氣管道焊接技術(shù)已達(dá)到了較高水平。

管道施工用鋼管


2.1 管線鋼的發(fā)展歷史
早期的管線鋼一直采用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，在冶金上側(cè)重于性能，對化學(xué)成分沒有嚴(yán)格的規(guī)定。自60年代開始，隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大，開始采用低合金高強(qiáng)鋼（HSLA），主要以熱軋及正火狀態(tài)供貨。這類鋼的化學(xué)成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。隨著管線鋼的進(jìn)一步發(fā)展，到60年代末70年代初，美國石油組織在API 5LX和API 5LS標(biāo)準(zhǔn)中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼。這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通過控軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著改善。到1973年和1985年，API標(biāo)準(zhǔn)又相繼增加了X70和X80鋼，而后又開發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。
我國管線鋼的應(yīng)用和起步較晚，過去已鋪設(shè)的油、氣管線大部分采用Q235和16Mn鋼�！傲濉逼陂g，我國開始按照API標(biāo)準(zhǔn)研制X60、X65管線鋼，并成功地與進(jìn)口鋼管一起用于管線敷設(shè)。90年代初寶鋼、武鋼又相繼開發(fā)了高強(qiáng)高韌性的X70管線鋼，并在澀寧蘭管道工程上得到成功應(yīng)用。
2.2 管線鋼的主要力學(xué)性能
管線鋼的主要力學(xué)性能為強(qiáng)度、韌性和環(huán)境介質(zhì)下的力學(xué)性能。
鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是由鋼的化學(xué)成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材時(shí)，應(yīng)選用屈服強(qiáng)度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但并非屈服強(qiáng)度越高越好。屈服強(qiáng)度太高會(huì)降低鋼的韌性。選鋼種時(shí)還應(yīng)考慮鋼的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比例關(guān)系