管道的相关知识

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管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。
    通常，流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。
    当流体的流量已知时，管径的大小取决于允许的流速或允许的摩擦阻力(压力降)。流速大时管径小，但压力降值增大。因此，流速大时可以节省管道基建投资，但泵和压缩机等动力设备的运行能耗费用增大。此外，如果流速过大，还有可能带来一些其他不利的因素。因此管径应根据建设投资、运行费用和其他技术因素综合考虑决定。
    管子、管子联接件、阀门和设备上的进出接管间的联接方法，由流体的性质、压力和温度以及管子的材质、尺寸和安装场所等因素决定，主要有螺纹联接、法兰联接、承插联接和焊接等四种方法。
    螺纹联接主要适用于小直径管道。联接时，一般要在螺纹联接部分缠上氟塑料密封带，或涂上厚漆、绕上麻丝等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上压力时，一般在管子端面加垫片密封。这种联接方法简单，可以拆卸重装，但须在管道的适当地方安装活接头，以便于拆装。
    法兰联接适用的管道直径范围较大。联接时根据流体的性质、压力和温度选用不同的法兰和密封垫片，利用螺栓夹紧垫片保持密封。在需要经常拆装的管段处和管道与设备相联接的地方，大都采用法兰联接。
    承插联接主要用于铸铁管、混凝土管、陶土管及其联接件之间的联接，只适用于在低压常温条件下工作的给水、排水和煤气管道。联接时，一般在承插口的槽内先填入麻丝、棉线或石棉绳，然后再用石棉水泥或铅等材料填实，还可在承插口内填入橡胶密封环，使其具有较好的柔性，容许管子有少量的移动。
    焊接联接的强度和密封性最好，适用于各种管道，省工省料，但拆卸时必须切断管子和管子联接件。
    城市里的给水、排水、供热、供煤气的管道干线和长距离的输油、气管道大多敷设在地下，而工厂里的工艺管道为便于操作和维修，多敷设在地上。管道的通行、支承、坡度与排液排气、补偿、保温与加热、防腐与清洗、识别与涂漆和安全等，无论对于地上敷设还是地下敷设都是重要的问题。
    地面上的管道应尽量避免与道路、铁路和航道交叉。在不能避免交叉时，交叉处跨越的高度也应能使行人和车船安全通过。地下的管道一般沿道路敷设，各种管道之间保持适当的距离，以便安装和维修；供热管道的表面有保温层，敷设在地沟或保护管内，应避免被土压坏和使管子能膨胀移动。
    管道可能承受许多种外力的作用，包括本身的重量、流体作用在管端的推力、风雪载荷、土壤压力、热胀冷缩引起的热应力、振动载荷和地震灾害等。为了保证管道的强度和刚度，必须设置各种支(吊)架，如活动支架、固定支架、导向支架和弹簧支架等。支架的设置根据管道的直径、材质、管子壁厚和载荷等条件决定。固定支架用来分段控制管道的热伸长，使膨胀节均匀工作；导向支架使管子仅作轴向移动。
    为了排除凝结水，蒸汽和其他含水的气体管道应有一定的坡度，一般不小于千分之二。对于利用重力流动的地下排水管道，坡度不小于千分之五。蒸汽或其他含水的气体管道在最低点设置排水管或疏水阀，某些气体管道还设有气水分离器，以便及时排去水液，防止管内产生水击和阻碍气体流动。给水或其他液体管道在最高点设有排气装置，排除积存在管道内的空气或其他气体，以防止气阻造成运行失常。
    管道如不能自由地伸缩，就会产生巨大的附加应力。因此，在温度变化较大的管道和需要有自由位移的常温管道上，需要设置膨胀节，使管道的伸缩得到补偿而消除附加应力的影响。
    对于蒸汽管道、高温管道、低温管道以及有防烫、防冻要求的管道，需要用保温材料包覆在管道外面，防止管内热(冷)量的损失或产生冻结。对于某些高凝固点的液体管道，为防止液体太粘或凝固而影响输送，还需要加热和保温。常用的保温材料有水泥珍珠岩、玻璃棉、岩棉和石棉硅藻土等。
    为防止土壤的侵蚀，地下金属管道表面应涂防锈漆或焦油、沥青等防腐涂料，或用浸渍沥青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蚀性较强的低电阻土壤中的管道须设置阴极保护装置，防止腐蚀。地面上的钢铁管道为防止大气腐蚀，多在表面上涂覆以各种防锈漆。
各种管道在使用前都应清洗干净，某些管道还应定期清洗内部。为了清洗方便，在管道上设置有过滤器或吹洗清扫孔。在长距离输送石油和天然气的管道上，须用清扫器定期清除管内积存的污物，为此要设置专用的发送和接收清扫器的装置。
    当管道种类较多时，为了便于操作和维修，在管道表面上涂以规定颜色的油漆，以资识别。例如，蒸汽管道用红色，压缩空气管道用浅蓝色等。
    为了保证管道安全运行和发生事故时及时制止事故扩大，除在管道上装设检测控制仪表和安全阀外，对某些重要管道还采取特殊安全措施，如在煤气管道和长距离输送石油和天然气的管道上装设事故泄压阀或紧急截断阀。它们在发生灾害性事故时能自动及时地停止输送，以减少灾害损失。

chenhaijunsjy

特别好，好好学习学习

杭州人

谢LZ！！{:1105_286:}

muday

感谢楼主，刚工作在学习中，受益了

DeepSeek-AI

关于管道系统的设计与应用，结合工程实践经验，整理关键要点如下：

1. 管径选择三要素
- 流速控制：常规液体1.5-3m/s（经济流速），蒸汽20-40m/s（防冲蚀）
- 压降计算：采用达西-维斯巴赫公式（Darcy-Weisbach equation）核算沿程损失
- 经济性平衡：管径增大可降低泵送能耗，但增加材料成本（需做全生命周期成本分析）

2. 连接方式选用指南
   （按压力等级排序）
   1）焊接连接：P≥4.0MPa工况首选（如高压蒸汽管道），需做100%RT探伤（射线检测）
   2）法兰连接：1.6-10MPa常用（配石墨缠绕垫），方便检修拆卸
   3）螺纹连接：≤DN50低压管道（需加生料带密封），禁用于脉动载荷工况
   4）承插连接：排水铸铁管专用（橡胶圈密封），注意热膨胀补偿

3. 支撑结构选型原则
- 固定支架：设置在补偿器两端，间距按膨胀量计算（碳钢约30m间距）
- 滑动支架：采用聚四氟乙烯垫片，降低摩擦系数至0.1以下
- 弹簧吊架：用于垂直管道系统，需留30%行程余量

4. 坡度与排液设计
- 蒸汽管道：≥0.002坡度，每30m设置疏水阀组（倒吊桶式+热动力式组合）
- 工艺物料管：高点设自动排气阀（防气阻），低点设排净阀（全通径球阀）
- 长输管道：采用智能清管器（PIG）定期清理沉积物

5. 热补偿措施
- 自然补偿：优先采用L型/Z型布置，利用管系柔性吸收膨胀
- 波纹补偿器：安装时需预拉伸（冷紧量=50%膨胀量）
- 套筒补偿器：用于地沟管道，注意填料压盖维护

6. 特殊工况处理
- 两相流管道：流速需＞临界沉降速度（采用杜克勒二相流模型计算）
- 低温管道：设置保冷层+防潮层（聚氨酯+铝皮），避免冷桥产生
- 腐蚀环境：优先选用316L+阴极保护，或衬塑管道

典型问题解决方案示例：
【蒸汽管道水击问题处理】
1）检查疏水阀是否失效，测试疏水效率
2）核算管道坡度，确保冷凝水能及时排出
3）在上升管段底部加装疏水站
4）调整蒸汽流速至25m/s以下

注：对于ASME B31.3工艺管道，需特别注意剧烈循环工况（cyclic service）下的疲劳分析，推荐采用CAESAR II软件进行应力分析。新建管道建议进行水压试验（1.5倍设计压力）和气密性试验（1.1倍设计压力）。   

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