管道的加工及连接

管子的加工及连接是安装工程的重要环节，是将工程设计的转化为工程实体，将各管道设备连接为系统重要过程。

管子调直及切断：

一、管子调直

冷校直，较小管径，弯曲程度不大DN<50；

热校直，较大管径，弯曲程度较大DN>50。

二、管子切断

目的：根据管路安装需要的尺寸、形状、将管子切成管段，又称下料。

要求：

a、尺寸准确；

b、切口平整，无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化物和铁屑等；

c、切口断面和管子轴心线垂直，倾斜偏差Δ不应大于管子外径的1％且不超过3mm。

方法：手工切断、机械切断。

适用场所：手工切断：小管径切割，施工现场；

机械切断：工厂车间，大直径管子。

常用工具及设备：

1.小型切管机切割：

钢锯：手工现场操作，DN<50，劳动强度大，速度慢、切口不收缩、灵活。

滚刀切管器：速度快、切口平直、但产生缩口、需用纹刀刮平，劳动强度低、适合用于工地。

砂轮切割机：速度快、切口直、无缩口、噪声大、适合于现场。

2.氧气-乙炔焰切割

适合于大口径管DN>100，劳动强度低，要磨平割口，也可以切割钢板10～100mm厚，氧气、乙炔气。

3.大型机械切管机切割：

适合于大口径管件切割，并完成坡口加工。DN75～DN600，δ＝12～20mm厚。

4.管子錾切：适用于铸铁管、陶土管和混凝土管。

5.等离子切割：采用等离子切割，速度快、切口小、平直。

气体在电弧高温下，被电离成电子和正离子等离子体经过热、磁收缩效应变成高温高能15000℃温热气流。

管螺纹加工：

1.管螺纹

管道中螺纹连接所用的螺纹称为管螺纹。与普通螺栓的螺纹不同，管螺纹是英制螺纹，因为要保证加工螺纹后管子的强度，所以管螺纹都采用细牙螺纹。

钢管外端部加工螺纹，拧上带有内螺纹的管件或阀门，组成管道系统，用于DN≤65，特别是DN15～40及需定期检修拆卸的场所。

管螺纹：

圆柱形-螺纹深度及每圈螺纹直径皆相等，严密性差，便于加工管件内螺纹。

圆锥形-各圈螺纹直径均不相等，从端部刮板部成锥台，越拧越紧，接口严密钢管外螺纹均为圆锥形。

管子螺纹连接：

锥接柱：圆锥到螺纹和圆柱内螺纹连接，就用最多。

柱接柱：管道应用较小，螺栓、螺母常用。

锥接锥：内锥螺纹加工困难，仅用于要求严密的中高压管道中或有油气管中。

2.管螺纹加工

人工套丝纹板、手工套丝和电动机械套丝。扳牙有顺序要求，每套扳牙能套两种管径，管径定扳牙。

机械套丝，电动套丝机套丝用于外螺纹。

车床加工，螺纹车床加工用于内螺纹。

3.管口螺纹的保护

用管箍或塑料管箍起来。

目的：防止在运输途中碰坏螺纹。

如加工后需放置，涂废机油，再加以保护，以防止生锈。

钢管的坡口：

1.坡口的形式：

目的：保证焊接质量，保证焊缝质量，焊缝达到一定熔涤。

坡口间距及规格由国家标准规定，间距一般为δ的0.35～0.4。

分为：V型、X型、双V型和U型等。

2.坡口加工

高压管道短管的坡口采用车床加工；

长管道的坡口采用移动式坡口加工机加工；

合金钢高压管道尽可能不采用氧气-乙炔焰切割法。

坡口角度过大：浪费焊条，机械性能不稳。

坡口角度过小：不易焊透。

3.管端坡口的保护

管件制作：

模压弯管：有缝模压弯管、无缝模压弯管；

焊接弯管：适用于管径较大、弯曲管径较小的弯管制作。

热推弯管：能保证壁厚均匀。

折皱弯管：用于公称直径100～600mm、压力不超过2.5MPa的弯管。

三通管制作

挤压三通：复合挤压和正挤压。

焊接三通：弯管型、直角型和平焊口三种。

变径管制作

按标准外购或现场制作：焊接变径管；缩口变径管；钢板卷制变径管。

弯管加工：

质量要求：

弯曲均匀，没有缺陷和折皱。

弯曲任一截面上的最大外径与最小外径差应符合规定。

成型弯管前、后管壁厚度的规范。

管端中心偏差规范。

影响弯管质量的主要因素是弯曲半径R。

分析R值大小的利弊，受力及阻力方面：

R大，阻力小，占空间大，不美观，强度高；

R小，阻力大，占空间小，美观，强度小。

R的取值：1.5～4D。

机械煨弯：热煨R=3.5D，冷煨R=4D。冲压弯头R=1.5D，焊接弯头R=1.5D。

弯管加工方法：

1）手工冷弯法，专用弯管工具。

2）机械冷弯法，电动弯管机。无芯冷弯弯管；有芯冷弯弯管。

3）管子灌砂热煨法。

4）机械热煨弯法，火焰弯管机。

5）冲压弯头：板材压制：有缝弯管，有英制管段，较小。

管段压制：无缝弯管，有标准R＝1～1.5D和法兰压力相配，4MPa、64MPa、 80MPa。

优点：①工厂化生产；② 劳动强度低；③曲率半径小；④价格便宜。

6）焊接弯管，虾米弯。

采用钢管焊接：90°、两节、三节、四节、六节。

管子连接：

钢管连接基本方法：

一、钢管螺纹连接

钢管外端部加工螺纹，拧上带有内螺纹的管件或阀门，组成管道系统，用于DN≤65，特别是DN15～40及需定期检修拆卸的场所。

（一）管螺纹连接常用工具及填料

1、工具：管钳，分张开式和链条式， 旧书37页图张开式，广泛应用链条式，用于大管径，地沟中操作。

管钳选用要根据不同管径选择管钳规格。小管大管钳，拧坏管件；大管小管钳，拧不紧，损坏管钳。

2、填充材料

作用：增加管子接口的严密性、防止锈蚀、便于装卸。

种类：

① 麻丝沾白铅油（铅丹粉拌干性油），聚四氟乙烯胶带，低温水管道，供水95℃，回水55℃。

② 黑铅油（石墨粉拌干性油）和石棉绳，高温水暖管道，供水110℃～130℃。

③ 黄丹粉拌甘油-氧气管道。

④ 氧化铅粉拌甘油-氨气管道。

（二）螺纹连接方法

1.短丝连接

2.长丝连接

3.活接头连接

4.根母连接

（三）螺纹安装要求

螺纹安装时应能使管端螺纹先以手拧入被连接零件2～3扣，再用管钳子紧入。

外露螺纹不宜过长，以留有2扣为合适。

连接采用的填料应根据管道输送的介质选择，以达到连接严密性。

弯头连接后，应把挤到外面的油麻填料处理干净。

（四）螺栓的选用

按有关标准规定选择螺栓、螺母。

螺栓长度应大于螺栓直径的一半，并应高出螺母2～5丝。

一般情况下：

二、钢管法兰连接

大口径管道中及高压管路系统中，阀门及管道附属设备与管道的连接，多采用法兰连接。

连接要求：

1、法兰规格、承受压力、工作温度、法兰与管段的焊接形式，在设计图纸中均要作出明确的规定；如果设计图纸未作明确规定，要按法兰标准表进行选择。

2、法兰中心与管子中心应在一条直线上。

3、法兰密封面与管子中心轴线垂直。

4、两个连接的法兰盘上的螺孔应对应一致，同一根管两端的法兰螺孔应对应一致。

法兰连接特点：结合强度高，严密性好，拆卸安装方便。

法兰组成：法兰盘、螺栓。

法兰材料：钢板、不锈钢板、铸钢、铸铁、塑料。

（一）类型：

法兰盘和管子连接方式：平焊法兰、对焊法兰、翻边法兰、螺纹法兰。

法兰标准：HG5008～5028-58，SYJ4-64，JB78～85-59，GB2555-81。

法兰规格规定：公称压力下各种法兰的结构尺寸

PN≤0.25MPa，0.6MPa，1.0MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa。

（二）连接方法适用场所

螺纹法兰：适用钢管和铸铁法兰，镀锌管与钢法兰，不同材质的连接。

平焊法兰：应用最广，和管子焊接。

对焊法兰：高压管路上应用，材料为铸钢。

翻边法兰：用于要求法兰盘活动便于对齐的场所，也可用于铸铁法兰和钢管，钢法兰和有色金属管的连接。

（三）法兰连口要求：

盘面最大间隙和最小间隙差值应在规定的范围内，保证法兰面互相平行，接口压合严密。

DN↑，间隙↑；Pn↑，间隙↓。

（四）法兰垫片：厚度一般为3～5mm，材质和介质性质参数有关。

橡胶板：用于水、蒸汽、酸碱液体PN0.6～1.0MPa，不大于120℃，一般60℃以下。

石棉橡胶板：用于水、蒸汽、空气、油、煤气等PN1.6～10MPa≤450℃。

塑料板：用于水、空气、酸碱溶液 PN≤0.6MPa≤50℃。

铜、铝板：用于高温、高压蒸汽、油PN≤20MPa≤600℃。

（五）法兰密封面形式

1、光滑式：多用于平焊法兰，常用P≤1.6MPa。

2、凹凸式：多用于对焊法兰，高温高压P≤10.0MPa。

3、榫槽式：用于高温、高压、要求密封严的管道。

三、钢管的焊接

（一）焊接原理及优点

原理：将管子接口处及焊条加热，达到熔化状态，使两个被焊件连接成一整体。

分类：手工电弧焊，氧乙炔气焊、氩弧焊、等离焊、冷压焊、点焊等。

优点：1、接口牢固紧密δh≥0.85δg。

2、构造简单，管路美观，节省管件。

3、焊口严密不填料，减少维修工作。

4、焊接不受管径限制，速度快，劳动强度低。

（二）焊接方法

1、气焊，氧、乙炔进行焊接：C2H2＋O2焊接温度3100～3300℃

组成：①电石 CaC 加水生成C2H2。

CaC＋H2O→C2H2↑＋Ca(OH)2＋热量

②氧气 纯度98％ 压力15MPa钢瓶（天蓝色）

③焊条和所焊钢管成份一致。

④乙炔发生器（电石桶）钟罩式乙炔发生器，现在多由乙炔气并代。

⑤氧气瓶及调节器，15MPa氧气调节为0.3～0.5MPa。氧气瓶和乙炔气瓶相隔5米以上。

⑥高压胶管、氧气管2MPa、乙炔气管0.5MPa试压。

⑦焊枪，气体混合，产生火焰，焊接，调节气量可调火焰大小。

用途：管径较小，壁厚较薄时，常用气焊。

2、电焊

按自动化程度可分为：

手工电弧焊：中小壁厚，不便自动焊的工件。

自动焊接：大中径管口，焊缝规整工件。

按电焊机类型：

直流电焊机焊接：电流稳定焊接质量较好，不锈钢焊接。

（焊接发电机）小电流，薄件，常用于有极性要求的合金、有色金属。

交流电焊机焊接：电源方便，成本低，一般焊接。

气体保护焊、氩弧焊（采用氩气对焊缝进行保护）：用于不锈钢，合金焊接。

压焊：利用高压将焊件压焊在一起。

点焊：利用电产生高温将焊件点焊在一起。

（三）焊接方式

按其操作位置分为：平焊、立焊、横焊、仰焊。bvty宝威VIP

①平焊：常规焊。

②立焊：应由下向上焊，较细焊条，较小电流。

③仰焊：顶焊，难操作，细焊条，较小电流，短电弧，间歇焊，仰焊电流应比平焊电流小10％ ～20％。

（四）电气焊选用

电焊：快速、经济、常用、较原件t≥4mm，变形小，操作方便。

气焊：较薄件、低温管道t≤－30℃，防焊缝收缩变形裂纹，采暖DN≤50，δ≤3.5。

（五）焊接质量检查

1、外观检查，用肉眼或放大镜观察，焊缝处焊肉堆纹粗细，厚薄均匀，整齐、尺寸是否合乎标准，以及焊缝处有无夹渣、气孔、裂纹、管子内外表面有无残渣、弧坑焊瘤。

2、焊缝的无损检验

（1）X光和超声波检验，适合于压力管道。

（2）焊缝渗透试验，大型容器制作。

（3）水压试验，Ps=1.25～1.5Pg，管道工程，整体工程。

3、强度试验

抽查5％进行强度试验，进行位伸、静力弯曲试验。

δh≥0.85δg (MPa)

δh=0.01P/F (MPa)

δh 焊缝拉强度 MPa

δg 工件抗拉强度 MPa

P 拉伸试验破坏力 N

F 焊缝断面积 cm2

弯曲试验方法当弯曲角达到70℃（气焊）或100℃（电焊）时，弯曲面上无裂缝为合格。

（六）塑料管的焊接

利用加热将塑料熔化后使塑料管子或管件结合。

可分为：热空气焊接、超声焊接、高频焊接、感应焊接和摩擦焊接等。

建筑设备最常用热空气焊接法。

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