管件是用來改變管道方向、改變管徑大小、進(jìn)行管道分支、局部加強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)特殊連接等作用的管道元件。它在石油化工生產(chǎn)裝置中上的應(yīng)用歷史并不長，在我國，大約是從八十年代初才逐漸得到廣泛應(yīng)用的。在此之前，管道的拐彎、變徑和分支等，多是在施工現(xiàn)場利用火焰加熱、切割，然后給予加力或敲打而實(shí)現(xiàn)的。例如，管道的拐彎多采用現(xiàn)場煨制方法，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，材料的組織狀態(tài)和性能也不好，而且往往因管子壁厚減薄而導(dǎo)致拐彎處成為整個(gè)管道的薄弱環(huán)節(jié)。又如，管道的分支一般是在管子上直接開孔連接，此處有時(shí)雖然進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，但其焊縫一般為角焊縫，受力狀況不好，焊縫質(zhì)量也不易控制，無法進(jìn)行內(nèi)部無損探傷（如RT、UT），因此，該處往往也成為管道的薄弱環(huán)節(jié)。采用管件后，較好地解決了上述問題。因此，現(xiàn)在的壓力管道已大量采用各種各樣的管件，其投資約占整個(gè)管道投資的1/5。石油化工生產(chǎn)裝置中常用的管件有彎頭、三通、異徑管（大小頭）、管帽、加強(qiáng)管嘴、加強(qiáng)管接頭、異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、漏斗、水噴頭、管箍等。
一、連接形式
管件的連接形式?jīng)Q定了管件端部的結(jié)構(gòu)型式，它是管件屬性描述的基本項(xiàng)目之一，也是管道材料料單中必須標(biāo)注的內(nèi)容之一。管件之間、管件和管子之間常用的連接型式有三種，即對焊連接、承插焊連接和螺紋連接。管件的連接型式相應(yīng)地也有與之相適應(yīng)的三種型式，但對承插焊連接有插口和承口之分，對螺紋連接有內(nèi)螺紋和外螺紋之分。一般情況下，每個(gè)管件只采用一種連接型式，但有時(shí)一個(gè)管件的兩端可能會(huì)同時(shí)用到兩種連接型式。當(dāng)一個(gè)管件同時(shí)用到兩種連接型式時(shí)，在設(shè)計(jì)文件中應(yīng)同時(shí)標(biāo)識(shí)出來。
管件之間、管件和管子之間的連接型式除上述三種外，常用的還有法蘭連接。法蘭連接是借助于專用的管道元件即法蘭、螺栓和墊片實(shí)現(xiàn)連接的，故這一部分將在下一節(jié)中單獨(dú)介紹。
1、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?yàn)樗谋诤褚话爿^薄，采用對焊連接時(shí)錯(cuò)口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故此時(shí)一般不采用對焊連接。但下列幾種情況例外：
a、對于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件，因其壁厚已比較厚，采用對焊連接時(shí)前面所述的問題已不存在或表現(xiàn)已不顯著，故也常用對焊連接，畢竟對焊連接的接頭性能比承插焊（角焊）好，而且也便于內(nèi)部無損探傷。有關(guān)對焊與角焊的優(yōu)缺點(diǎn)對比將在第十章介紹；
b、有縫隙腐蝕介質(zhì)（如氫氟酸介質(zhì)）存在的情況下，即使DN≤40、壁厚≤SCH160，也采用對焊連接，以避免縫隙腐蝕的發(fā)生。此時(shí)為了不至于因?yàn)楣茏雍凸芗谋诤裉《嘎┗驘诤附邮┕r(shí)常采用小焊絲直徑、小焊接電流的氬弧焊進(jìn)行焊接，而不用一般的電弧焊；
c、對潤滑油管道，當(dāng)采用承插焊連接時(shí)，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不利影響，此時(shí)也應(yīng)采用對焊連接。焊接方法同上；
d、對于復(fù)合、襯里管子和管件，也不能采用承插焊連接。關(guān)于襯里管子和管件的連接方法見第三章第五節(jié)介紹。
2、承插焊連接
它多用于DN≤40、壁厚較薄的管子和管件之間的連接，原因如上所述。
值得注意的是，承插焊連接接頭必定是一個(gè)為插口管件，另一個(gè)則為承口管件。管件的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和管件類型決定了哪些管件是承口管件，哪些管件是插口管件，如異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)等一般為插口管件，彎頭、三通、管帽、加強(qiáng)管嘴、活接頭、管箍等為承口管件。在應(yīng)用中應(yīng)考慮這些管件之間的搭配組合以及所需的結(jié)構(gòu)空間。
3、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。它屬于可拆卸連接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的場合。例如儀表用凈化壓縮空氣管道，因?yàn)橛绣冧\層而不能進(jìn)行焊接，故應(yīng)采用螺紋連接。螺紋連接和法蘭連接相比，雖然都屬于可拆卸連接，但前者的連接結(jié)構(gòu)尺寸較小，后者的連接較可靠。
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(jié)為陽螺紋，而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋，使用時(shí)應(yīng)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(qiáng)度低，密封性能差，因此在石油化工生產(chǎn)裝置的管道上使用時(shí)，常受下列條件的限制：
a、螺紋連接的管件應(yīng)采用錐管螺紋；
b、螺紋連接不推薦用在大于200℃及低于-45℃的溫度下；
c、螺紋連接不得用在劇毒介質(zhì)管道上；
d、螺紋連接不推薦用在可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕或由于振動(dòng)、壓力脈動(dòng)及溫度變化可能產(chǎn)生交變載荷的管道上；
e、用于可燃?xì)怏w管道上時(shí)，宜采用密封焊進(jìn)行密封。
目前，國際上常用的錐管螺紋可分為兩種：55°錐管螺紋和60°錐管螺紋，前者多用于歐州，后者多用于美國。ISO標(biāo)準(zhǔn)（ISO7/1）為55°錐管螺紋。日本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)包含55°錐管螺紋和60°錐管螺紋兩種。
中國有兩個(gè)錐管螺紋標(biāo)準(zhǔn)，即GB7306（55°錐管螺紋）和GB/T12716（60°錐管螺紋）。GB7306《用螺紋密封的錐管螺紋》標(biāo)準(zhǔn)的螺紋錐度為1:16，牙型角為55°，尺寸范圍為1/16”～6”，螺紋標(biāo)志代號(hào)為R或Rc（R表示圓錐外螺紋，Rc表示圓錐內(nèi)螺紋）。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用了ISO7/1標(biāo)準(zhǔn)。GB/T12716《60°圓錐管螺紋》標(biāo)準(zhǔn)的螺紋錐度為1:16，牙型角為60°，尺寸范圍為1/16”～12”，螺紋標(biāo)志代號(hào)為NPT。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用了ANSI/ASME B1.20.1標(biāo)準(zhǔn)。
兩種圓錐管螺紋不能互換。
二、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(xiàng)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(jí)（管子表號(hào)或壁厚值）來實(shí)現(xiàn)與管子等強(qiáng)度，至于其局部應(yīng)力集中的補(bǔ)強(qiáng)是制造廠應(yīng)解決的事情。制造廠應(yīng)對對焊管件的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過驗(yàn)證試驗(yàn)法進(jìn)行驗(yàn)證。
1、彎頭
它是用于改變管道方向的管件。
根據(jù)一個(gè)彎頭可改變管道方向的角度不同，常用的彎頭可分為45°和90°兩種型式。
根據(jù)彎頭拐彎的曲率半徑不同，又可將常用彎頭分為短半徑（曲率半徑R=1DN）彎頭和長半徑（曲率半徑R=1.5DN）彎頭兩種。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用長半徑彎頭，而短半徑彎頭多用于結(jié)構(gòu)尺寸受限制的場合。當(dāng)選用短半徑彎頭時(shí)，其最高工作壓力不宜超過同規(guī)格長半徑彎頭的0.8倍。有時(shí)為了緩和介質(zhì)在拐彎處的沖刷和動(dòng)能，還可能用到R=3DN、R=6DN、R=10DN、R=20DN的彎管。
根據(jù)采用的制造方法不同，又可將彎頭分為推制彎頭、擠壓彎頭和焊制斜接彎頭三種。推制彎頭和擠壓彎頭常用于介質(zhì)條件比較苛刻的中小尺寸管道上，焊制斜接彎頭則常用于介質(zhì)條件比較緩和的大尺寸管道上，同時(shí)要求其彎曲半徑不宜小于其公稱直徑的1.5倍。當(dāng)斜接彎頭的斜接角度大于45°時(shí)，不宜用于劇毒、可燃介質(zhì)管道上，或承受機(jī)械振動(dòng)、壓力脈動(dòng)及由于溫度變化產(chǎn)生交變載荷的管道上。
2、三通
它是用作管道分支的管件。通常有同徑三通（即分支管與主管同直徑）和異徑三通（即分支管直徑比主管直徑小）兩種。
作為管道的分支，有時(shí)還用到y(tǒng)型三通和四通兩種管件。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(yán)重的管道上。四通則可以實(shí)現(xiàn)將管道同時(shí)分為四路。
3、異徑管（大小頭）
它是用作管子變徑的管件。通常有同心異徑管（即大端和小端的中心軸重合）和偏心異徑管（即大端和小端的一個(gè)邊的外壁在同一直線上）兩種。一般情況下，以后者用的較多，因?yàn)樗軐?shí)現(xiàn)管道變徑前和變徑后有一個(gè)同樣的管底或管頂標(biāo)高，便于支承。有時(shí)為了不希望因管子變徑而形成一個(gè)集液袋或集氣袋，也需要用偏心異徑管。
4、管帽（封頭）
管帽是用于管子終端封閉的管件。常用的管帽（封頭）有平封頭和標(biāo)準(zhǔn)橢園封頭兩種型式。一般情況下，平封頭制造較容易，價(jià)格也較低，但其承壓能力不如標(biāo)準(zhǔn)橢園封頭，故它常用于DN≤100、介質(zhì)壓力低于1.0MPa的條件下。標(biāo)準(zhǔn)橢園封頭為一個(gè)帶折邊的橢園封頭，橢園的內(nèi)徑長短軸之比為2:1，它是應(yīng)用最廣的封頭。
在很多情況下，如管廊上的管子端部，管帽都由法蘭蓋代替，以便于管子的吹掃和清洗。
三、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(qiáng)管嘴、加強(qiáng)管接頭¶、管帽、管箍、異徑短節(jié)、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、水噴頭等。
注¶：加強(qiáng)管接頭有時(shí)采用對焊連接，而且有時(shí)用于DN≥50的情況下，但一般情況下它由棒材鍛造而成，與承插
焊彎頭等制造方法相似，故將它也列入該類管件中。
1、彎頭
它也同樣有90°和45°之分，但無長半徑和短半徑之分。它屬于承口或者陰螺紋連接管件。作用同對焊彎頭。
2、三通
它也有同徑和異徑之分，且屬于承口或者陰螺紋連接管件，作用同對焊三通。
3、管帽
作用與對焊管帽相同，但它多以螺紋連接的形式用于排液和放空的終端，作二次保護(hù)用。
4、加強(qiáng)管嘴（BOSS）
加強(qiáng)管嘴常用于管道的分支連接。當(dāng)從大直徑管子上分支出一個(gè)小直徑（DN≤40）管子時(shí)，如果此時(shí)的分支超出標(biāo)準(zhǔn)三通的變徑范圍而不能用三通，就應(yīng)采用加強(qiáng)管嘴進(jìn)行分支并對分支點(diǎn)進(jìn)行局部加強(qiáng)。加強(qiáng)管嘴的一端與大管子采用角焊連接，而另一端與小管子（DN≤40）采用承插焊或螺紋連接，此時(shí)它為承口（或陰螺紋）。根據(jù)被連接主管（又稱為母管）的直徑不同，加強(qiáng)管嘴又分為平底型和弧底型兩種型式，前者用于母管DN≤100的情況下，后者則用于母管DN≥125的情況下，目的是使它的底部外形與母管外形相近，從而獲得一個(gè)較好的焊縫質(zhì)量。
目前我國尚無加強(qiáng)管嘴的相應(yīng)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但許多制造廠、設(shè)計(jì)院或工程公司有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且已有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。加強(qiáng)管嘴的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－1。
承口平底 承口弧底 螺紋平底 螺紋弧底
圖5－1 加強(qiáng)管嘴（BOSS）
5、加強(qiáng)管接頭（O－LET）
加強(qiáng)管接頭也常用于管道的分支連接。當(dāng)從大直徑管子上分支出一個(gè)直徑DN≥50（但最大直徑一般不宜超過DN200）的管子時(shí)，如果此時(shí)的分支也超出標(biāo)準(zhǔn)三通的規(guī)格范圍而不能用三通，可采用加強(qiáng)管接頭進(jìn)行分支并對分支處進(jìn)行局部加強(qiáng)。加強(qiáng)管接頭與主管為角焊連接，與支管為對焊連接¶。值得注意的是，下列兩種情況不推薦使用加強(qiáng)管接頭：
a、操作條件比較緩和的情況。此時(shí)主管壁厚較薄，而焊接處的金屬填充量一般比較大，易使主管產(chǎn)生焊接變形。此時(shí)可直接在大管子上開孔焊接小管子并進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；
b、分支管徑大于DN200的情況。此時(shí)的加強(qiáng)管接頭重量較大，焊接處的金屬填充量更大，以致采用加強(qiáng)管接頭不如開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。
注¶：有時(shí)也用加強(qiáng)管接頭代替加強(qiáng)管嘴用于DN£40的分支情況，此時(shí)則為承插焊或螺紋連接。
目前我國也尚無加強(qiáng)管接頭的相應(yīng)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而許多制造廠、設(shè)計(jì)院或工程公司有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－2。
圖5－2 加強(qiáng)管接頭（O－LET）
6、異徑短節(jié)（REDUCE NIPPLE）
在DN≤40的管道中，它常代替異徑管（大小頭）用作管道變徑，并進(jìn)行由DN50到DN≤40的管道變徑過渡。它沒有同心和偏心之分，但連接形式有所不同。異徑短節(jié)的連接形式分為兩種，一種為一端對焊而另一端為承插焊（或陽螺紋），用于DN50×15～40的變徑。另一種為兩端均是插口或陽螺紋，用于DN40及以下的管子變徑。
異徑短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－3所示。目前我國尚無異徑短節(jié)的相應(yīng)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也僅有制造廠、設(shè)計(jì)院或工程公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
圖5－3 異徑短節(jié)（REDUCE NIPPLE）
7、管箍（COUPLING）
從結(jié)構(gòu)型式上分管箍有單承口管箍和雙承口管箍兩種，常用的為雙承口管箍。雙承口管箍又有同徑和異徑之分，同徑雙承口管箍用于不宜對焊連接的管子之間的連接，異徑雙承口管箍的作用與異徑短節(jié)相似，即都用于DN≤40的管道變徑連接。但二者不同的是異徑短節(jié)為插口（或陽螺紋）管件，而異徑雙承口管箍則為被承口（陰螺紋）管件。
在設(shè)計(jì)中，當(dāng)DN≤40時(shí)的管子直線距離較長時(shí)，應(yīng)適當(dāng)給出一定量的同徑雙承口管箍（除非不允許承插焊時(shí)不開），這個(gè)量以6米長管子用一個(gè)同徑雙承口管箍為原則。
8、活接頭（UNION）
活接頭常與螺紋短節(jié)一起配套使用實(shí)現(xiàn)可拆卸連接。在正常的管道中，僅有螺紋短節(jié)和螺紋管件是無法實(shí)現(xiàn)可拆卸的，只有配上活接頭才能實(shí)現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)中，當(dāng)管道在某處要求采用螺紋可拆卸時(shí)應(yīng)采用活接頭。活接頭為陰螺紋，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－4所示。
圖5－4 活接頭（UNION） 圖5－5 絲堵（PLUG）
9、絲堵（PLUG）
和螺紋管帽一樣，絲堵常用于放空和排液的終端起二次保護(hù)作用。與螺紋管帽不同的是，它為陽螺紋，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－5所示。一般情況下，螺紋管帽的二次保護(hù)作用優(yōu)于絲堵，故前者應(yīng)用的更多些。
10、儀表管嘴
它常用作管道與管道上儀表的連接。它的一端與管道進(jìn)行角焊連接，另一端則與儀表采用螺紋連接（陰螺紋）。根據(jù)所連儀表不同，它分為壓力表管嘴（錐管內(nèi)螺紋Rc）、雙金屬溫度計(jì)管嘴（柱螺紋G）和熱電偶管嘴（柱螺紋G）三種。三種儀表管嘴都有不同的長度規(guī)格，根據(jù)管道隔熱與否以及隔熱的厚度應(yīng)選用適宜的長度。一般情況下，儀表管嘴與主管的連接均采用垂直連接，有時(shí)也可能采用斜接，此時(shí)要用相應(yīng)的斜型儀表管嘴。常用儀表管嘴的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－6所示。
壓力表管嘴 雙金屬溫度計(jì)管嘴 熱電偶管嘴
圖5－6 儀表管嘴
11、軟管站快速接頭
它常用在軟管站的終端，以實(shí)現(xiàn)與軟管的快速連接。常用軟管站快速接頭的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－7所示。
圖5－7 軟管站快速接頭 圖5－8 水噴頭
12、水噴頭
它常用在需要噴淋設(shè)備上的水管終端或消防水管線的終端，使水能夠分散、均勻地噴出，以達(dá)到冷卻設(shè)備和消防的目的。常用水噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－8所示。
四、其它管件
如螺紋短節(jié)、漏斗等管件，也常在壓力管道中用到。
螺紋短節(jié)主要是實(shí)現(xiàn)管子與管件之間、管件與管件之間的連接，并配合活接頭實(shí)現(xiàn)可拆卸連接。它一般是利用大外徑管子并直接在管子上車制錐管螺紋而獲得。
漏斗常用作埋地管道的地面終端件，用于接收裝置停工時(shí)的管道排凈、吹掃以及采樣時(shí)排出的污油及污水等。當(dāng)它頂部與地面平齊設(shè)置時(shí)即為地漏，用于排放局部區(qū)域內(nèi)（圍堰內(nèi)）的污水及雨水。根據(jù)接收的排放介質(zhì)不同，常用漏斗又分為A、B、C三種形式，其中A型漏斗（普通漏斗）適用于一般管道排污放凈的情況下，也可以用作地漏；B型漏斗（翻邊漏斗）適用于管道排污放凈過程中不允許介質(zhì)飛濺的情況下；C型漏斗（帶蓋漏斗）適用于管道排放介質(zhì)易揮發(fā)、易污染空氣的情況下。常用漏斗的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5－9所示。
A型 B型 C型
圖5－9 漏斗
思考題：
1、常見的管道連接方法有那些？各自的適宜使用條件如何？
2、我國的錐管螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)有幾種？各有什么特點(diǎn)？
3、常用的對焊管件有哪些？各自的作用是什么？
4、彎頭選用時(shí)應(yīng)注意什么問題？
5、常見的管道分支連接型式有哪些？各自的適宜使用條件如何？
