管道是由管子、管子连接件和阀门等组成。管子连接件即管道配件，简称管件，它在管道中用以连接管子、阀门和设备的进出口接管。使用管件可以满足管道布置和装配的各种要求，例如接长管道、转向、分支和改变管径等。管件主要有弯头、三通、四通、异径接头、管帽和松套法兰接头六种品种。管件从自身构成分有琏和无缝二种。无缝管件耐压和防泄漏性能好，使用无缝管件便于对管道的探伤检验，确保整个装置的使用安全，然而，制造无缝管件的难度比有缝管件要大。管件接连接方式分螺纹连接、承插式连接、对焊式    连接和法兰连接四种。稀有金属管道主要用于输送强腐蚀性的介质，为防止连接处泄漏和降低成本，最常用对焊式连接。较常用的稀有金属管道材料有钛、镍、锆。这三种材料耐蚀性都非常优越，其中钛尤其耐湿氯的腐蚀，镍则表现为耐碱腐蚀的无可比拟的优越，锆的耐酸性更优于钛，但价格太昂贵，是钛的8-10倍，故仅在特殊场合下用．且用量较小。

1、钛管件标准

目前我国钛材在民用工业中的应用占全部钛材用量的80％。我国的石油、化工、合成纤维、制盐、制碱等行业处于发展、更新、改造的新时期．以往的化工、石化设备，多采用普通钢材或不锈钢材．设备结构陈旧，产品质量低劣，新型现代化装置所使用的材料大多要求具有很强的耐腐蚀性。如离子膜烧碱装置中的纳离子和氯离子，用离子膜法和隔膜法将其分离后都具有很强的酸性和碱性．温度在80℃ 左右，用普通钢和不锈钢制造管道．很难抵御介质的腐蚀作用。因此。国内外大量地应用钛材来制作电解槽、隔板、容器、管道和泵阀，获得了良好的经济效益。年产100万吨苛性纳电解装置中大约用到300～500吨钛材。钛是一种根活泼的金属．其平衡电位很低，但在许多介质中发生钝化，稍具有氧化能力的氧化剂就能使钛钝化。钛在氧化性酸、中性盐以及某些稀酸溶液中的阳极极化曲线通常无活化区，钛在这些介质中具有很强的钝化倾向和钝态稳定性，即使在表面被划伤后也能迅速修复维持稳定钝态。18～8不锈钢在1v左右出现过钝化，钛的钝化电位高达20V，钝态稳定性明显优于不锈钢。不锈钢钝化膜被击穿发生点蚀电位为0.28V，钛高达12V，因而钛的钝化膜在氧化物溶液中具有很高的稳定性。其他化工装置如环氧丙烷、有机酸酐、甲酸、醋酸纤维(生产装置)海上平台，海水淡化装置，原子能发电站，电纸浆漂白装置和电视机荫罩腐蚀机列都大量地用到钛管道，其用量1000吨以上。钛管件的用量在1千万美元以上。目前国内用量已达15吨。在钛管件中，弯头用量约占50％ ~70％，异径管为20％~40％，三通为10％~20％，四通和管帽极少用到。活套式法兰接头(俗称翻边)根据用户和设计者的考虑可以一点不用，也可用量达30％。

钛材在化工装置中用于防腐，起始于上世纪60年代。我们在1997年l1月访问了‘国际标准数据库)(srANDARDs Sobfile)，查到了常用的钛及钛合金管件标准2篇都是美国的：

(1)ASTM B363-1995(Standard Speeif~eatlon forSeamles~and W elded Unalloyed Titanium and TitaniumAlloy Welding Fittings)．

(2)ASME SEC Ⅱ一B SB363-1995(Speci．ficatlonfor seamless and W elded Unalloyed Titanium and Tuta．nium All。y Welding Fittings ASTM B363-93(Boiler and Pressure Ve~el Codes))．

另外还有24篇SAE(美国机械工程师协会)标准是描写了各种高温、高压下．不同角度特殊用途下的钛管件技术条件，它们的标准号为AS 4629A．MA 4629，AS 4628A．MA 4628．AS 4627A，MA 4627，AS 4626A，M A 4626。AS 4625A，M A 4625，AS 4624A，M A 4624，AS 4573A，M A 4573，AS 4572A．M A 4572，AS 4571A， M A 4571．AS 4570A，M A 4570．AS 4569B．M A 4569，AS 4568A．M A 4568。

ASTM B363是国际上钛管件贸易中最常遵循的文件，标准所规定的对焊用钛管件主要用于化工、石化行业。B363建立于1961年，第一次修改在1978年，使标准比较完整了．以后又多次修改(如1983年、1987年)，最新版本是1995年。B363本身无实质性内容。它规定钛管件可用管、板、棒、锻件等坯料经各种变形方式加工而成，坯料必须符合如下标准：

ASTM ／3265(Titanium and Titanium Alloy strip，sheet，and plate)；

ASTM 13337(Seamless and Welded Titanium and Titanium Alloy pipe)；

ASTM B338{Seamless and Welded~tanium and Titanium Alloy Tubes For condensefS and Heat Ex—changers)；

ASTM B348(Titamum and Titamum Alloy Barsand Billets)；

ASTM 13367(Titanium and Titanium Alloy Cast—ings)；

ASTM B381(Titanium and Titnaium Alloy Forg—ings)。

ASTM B363还规定管件的尺寸、形状及公差应该符合如下标准的规定：

ASTM／ANSI B16．9 — 1986 <Factory-Made Wrought stel Buttwelding Fittings)；

ANSI SP—。43(Factory．Mady Wrought stel But．twelding Fittings)；

ANSI／ASME B36．19M 一1986<Stainless Steel Pipe)。

美国钛工业公司不仅能生产对焊用管件，而且可以生产加长型和承插式管件。

我国钛材生产于1966年，诞生于陕西宝鸡，1975年起将钛材推广于民用，主要是化工行业防腐装置。

1990年起西北有色金属研究院开始研究无缝管件，1992年开始出产品．我国最早的钛管件标准是西北有色金属研究院的企业标准：Q／XB 1501—93<钛及钛合金管弯头)和Q／XB 1507—94{钛制对焊无缝管件)。 Q／船1507受到设计部门的热忱欢迎，并成为国内钛管件生产、经销、设计、施工安装的主要参考文件。并且钛管件年产量已达10吨。目前，此标准已升级为行业标准(国家石油和化学工业局1999年7月13日发布)：HG／T 3651—1999(钛制对焊无缝管件)。又制定了新标准Q／XB 1518—2000(钛制对焊纵向焊缝管件)。标准规定钛管件所用坯料必须符合我国国家标准：

GB／T 2965—1996(钛及钛合金棒材)；

GB／T 3621—1994(钛及钛合金板材)；

GB／T 3624—1995(钛及钛合金管材)；

GB／T 3625—1995<换热器及冷凝器用钛及钛合金管)；

GB／T 3620—1994<钛及钛台金牌号及化学成分)。

应该指出．我国国家标准中对钛合金成分的规定经94年修改后，已与美国ASTM 标准很相近了。只在个别元素(如N)的限制上稍有差别。力学性能规定的表述方式不同，但一般我国生产的钛材能够同时符合二国的标准。俄罗斯生产的钛材一般对杂质要求很严，而仅对铝的要求很松(<0.45％)，而要求对其余每项杂质含量不得大干0.1％，因此俄罗斯钛不能与我们通用。HG／T 3651—1999对钛管件的尺寸、形状和公差作出的详细规定和叙述。尤其是翻边(橙套法兰的对焊环)的规定已符合我国对法兰的一系列标准作出的详细规定和叙述。对管件壁厚的选择给出了二种方法，既符合国际惯例，又照顾了国内设计人员的习惯。标准同时还给出了最常用材料TA2在不同温度下的最高工作压力和其他各种纯钛和钛合金的最高工作压力，以方便许多特殊工作环境下的壁厚设计。应该指出，HG／T 3651—1999对尺寸、形状和公差的规定与美国ASTM 13363—95相比除翻边以外，基本是 一致的。关于这一点详见本文“钢管件标准”这一节。

2、锆管件标准

从<国际标准数据库)中查到国际上锆管件标准(关键词Zirconium、Fittings)仅有二个：ASTM B653— 1996<Standard Specification for Seamless and W elded Zirconium and Zireonium Alloy Welding Fittings)；CSA—N285．6．8一cAN，csA(加拿大标准学会标准)<Mar-tensitic Stainless Steel for Fuel—Channel End Fittings First dition；(General Instruction 1)；

(R1994)}ASTM B363规定使用三个等级锆材：PZ2一GradeR60702一纯锫、PZ4一Grade R60704一锆锡合金、PZ5一Grade R60705一锆锯合金。

锆坯科必须符合如下As1’M 标准：B658(Pipe)、B523(Tube)、B551(Plate)、B55O(Bar)、B493(Forging)在尺寸、形状和公差方面同样要符合ANSI B16．9或MsS SP一43和ANSI B36.19的规定。

3、镍管件标准

锦管件国际贸易中主要遵循的文件是ASTMB366—1996(Standard Specification f0r Factory-MadeWrought Nieke1 and Nick el Alloy Fittings)。锦管件的尺寸、形状和公差要求符合ANSI B16．9、B16．11、B16．28或MSS sP一43标准，同时要求符合ASME中锅炉和压力容器的有关标准。

4、钢管件标准

钢管件标准是稀有金属(钛、锆、锦)管件标准的基础。美国ASTM 的钛、锆、锦管件标准本身无实质性内容．其尺寸、形状和公差都参照钢管件标准。世界上各先进国家都有钢管件标准，如下所列：

美国ASME B16．9—1993(Factory-Made Wrought Stee1 Buttuelding Fittings}：

美国ASME／ANSI B16．11：美国AsEM／ANSI B16．28—1994(Wrought Steel Butt—welding short Radius Elbous and Returns}；

美国MSS SP-43‘Factory-Made Wrought Steel Buttelding Fittings}；

国际标准ISO 3419—1981(E)(Non-allot and alloy stel butt·wdding fittings)；

国际标准IS0 5251—1981E(Stainless steel buttwelding fittings)；

日本JISB2311(steel butt—welding Pipefittingsfor ordinary use)；

日本JIS B2312(steel butt—welding Pipe fittings）。此外，JIS B2313也是钢管件的标准。德国钢管件标准有DIN 2616(异径接头)、DIN2617(管帽)、DIN2605(弯头)、DIN 2615(三通)、DIN 2559(坡口形式)。

英国是B．S．1965(碳钢和不锈钢管件)。各国标准相比，其本一致稍有差别。以外径D为倒(见表1)，英国和德国与ISO相一致，美国的只在DN65上有差别(73．2和76．1)，其他规格差别不大于0．2mm，日本标准与之偏差较大一些。

我国无缝钢管件标准最早诞生于洛阳石化工程公司，如Tw17—84(无缝弯头系列)。1987年化工部推出HGJ 514—87(碳钢、低合金钢无缝对焊管件)，1990年中石化推出SHJ408—90(钢制对焊无缝管件)、s}U409—90(钢板制对焊管件)和SHJ410—90(锻钢制承插焊管件)，与此同进双方又合作编制出国标GB12459— 90(钢制对焊无缝管件)、GB／T13401—92(钢板制对焊管件)和GB／T 14626．93(锻钢翩螺纹管件)。我国管道外径自建国以来一直沿用前苏联系列，所谓小口径系列。而近年来引进的大量化工装备多用英美系列，所谓大口径系列。国标GB 12459和GB 13401等为照顾我国国情及向国际标准靠拢，同时收进了此二种系列，即所谓A系列和B系列。从尺寸、公差和形位公差的要求来讲，我国标准与英美标准基本是一致的(见表1)。在国际贸易中，大多栗用ANSI B16．9B16．9经86年修改后增加了公制尺寸和公差(附录A)。客观上说附录A园整后，对公差的要求有所放 松。应注意到正文与附录A对公差要求是不完全一致的。我们习惯上用毫米作测量单位，所 执行它的附录A较为方便。

5、壁厚的问题

管件的壁厚按公称压力等级分档，便于配管工艺设计人员拿来就用，而不必再验算其强度。对于钢制无缝管件，早在1975年出版的‘化工管路手册)中就按40、64、100kgf／e 分为三种规格。而HGJ514．87是按25、40、64、100kgf／cm2分为四种规格。据调研，大部分设计院中有关配管工艺人员认为管件以公称压力分档为好．以便拿来就用保证安全。碳钢和低合金钢按公称压力等级分档的壁厚见表2。

国际上已不再使用压力等级，由于温度、腐蚀介质对管件耐压参数有影响，而且在不同使用场合，安全系数的考虑差别甚大，国际上已大部使用壁厚等级。碳钢和低台金钢管件壁厚分级见表3。

考虑到温度的影响，在较高温度下管件所能承受的压力要降低。HG／T 3651—1999中附录D给出了纯钛TA2压力等级随温度而降级的查找表，以方便较高温度下使用的纯钛管件壁厚设计。此标准附录D还给出了我国牌号常用钛台金使用温度下的最大工作压力，以方便采用其他钛台金做管件时的压力等级选择。

6、松套法兰接头的对焊环

松套法兰接头的对焊环俗称翻边，英文名为LapJoint Stub Ends。对于它的尺寸和形状、公差在美国国际标准ANSI B16.9中有所规定。但我国国际GB12459和GB 13401中即没有这一品种。关于橙套法兰标准因其尺寸、形状、耐压不同，有几百个标准，仅国家标准就有200多种。因为钛材较贵，其价值是普通钢的50倍，是不锈钢的10倍，为降低管道的成本，一般要求对焊环是钛制的，而松套法兰的其他部分是普通钢制的。因此，国家石油和化学工业局发布的新标准HG／T 3651—1999(钛制对焊无缝管件)照顾到我国设计工作者习惯，将对焊环橙套钢制管法兰中的对焊环设计为钛制的。从而将HG 20599—97(欧洲体系)和HG20621—97(美洲体系)中的对焊环摘取作为HG／T 3651—1999中松套法兰接头的对焊环的规定基础，依压力等级分成9个级别。因而．在国际贸易中可依照ANSI B16．9生产和销售，在国内贸易中可按HG／T 3651—1999设计、生产、交易、安装。

相关链接