管道是由管子、管子連接件和閥門等組成。管子連接件即管道配件，簡稱管件，它在管道中用以連接管子、閥門和設(shè)備的進出口接管。使用管件可以滿足管道布置和裝配的各種要求，例如接長管道、轉(zhuǎn)向、分支和改變管徑等。管件主要有彎頭、三通、四通、異徑接頭、管帽和松套法蘭接頭六種品種。管件從自身構(gòu)成分有璉和無縫二種。無縫管件耐壓和防泄漏性能好，使用無縫管件便于對管道的探傷檢驗，確保整個裝置的使用安全，然而，制造無縫管件的難度比有縫管件要大。管件接連接方式分螺紋連接、承插式連接、對焊式
連接和法蘭連接四種。稀有金屬管道主要用于輸送強腐蝕性的介質(zhì)，為防止連接處泄漏和降低成本，最常用對焊式連接。較常用的稀有金屬管道材料有鈦、鎳、鋯。這三種材料耐蝕性都非常優(yōu)越，其中鈦尤其耐濕氯的腐蝕，鎳則表現(xiàn)為耐堿腐蝕的無可比擬的優(yōu)越，鋯的耐酸性更優(yōu)于鈦，但價格太昂貴，是鈦的8-10倍，故僅在特殊場合下用,且用量較小。
1、鈦管件標(biāo)準(zhǔn)
目前我國鈦材在民用工業(yè)中的應(yīng)用占全部鈦材用量的80％。我國的石油、化工、合成纖維、制鹽、制堿等行業(yè)處于發(fā)展、更新、改造的新時期。以往的化工、石化設(shè)備，多采用普通鋼材或不銹鋼材。設(shè)備結(jié)構(gòu)陳舊，產(chǎn)品質(zhì)量低劣，新型現(xiàn)代化裝置所使用的材料大多要求具有很強的耐腐蝕性。如離子膜燒堿裝置中的納離子和氯離子，用離子膜法和隔膜法將其分離后都具有很強的酸性和堿性．溫度在80℃ 左右，用普通鋼和不銹鋼制造管道．很難抵御介質(zhì)的腐蝕作用。因此。國內(nèi)外大量地應(yīng)用鈦材來制作電解槽、隔板、容器、管道和泵閥，獲得了良好的經(jīng)濟效益。年產(chǎn)100萬噸苛性納電解裝置中大約用到300～500噸鈦材。鈦是一種根活潑的金屬．其平衡電位很低，但在許多介質(zhì)中發(fā)生鈍化，稍具有氧化能力的氧化劑就能使鈦鈍化。鈦在氧化性酸、中性鹽以及某些稀酸溶液中的陽極極化曲線通常無活化區(qū)，鈦在這些介質(zhì)中具有很強的鈍化傾向和鈍態(tài)穩(wěn)定性，即使在表面被劃傷后也能迅速修復(fù)維持穩(wěn)定鈍態(tài)。18～8不銹鋼在1v左右出現(xiàn)過鈍化，鈦的鈍化電位高達20V，鈍態(tài)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于不銹鋼。不銹鋼鈍化膜被擊穿發(fā)生點蝕電位為0.28V，鈦高達12V，因而鈦的鈍化膜在氧化物溶液中具有很高的穩(wěn)定性。其他化工裝置如環(huán)氧丙烷、有機酸酐、甲酸、醋酸纖維(生產(chǎn)裝置)海上平臺，海水淡化裝置，原子能發(fā)電站，電紙漿漂白裝置和電視機蔭罩腐蝕機列都大量地用到鈦管道，其用量1000噸以上。鈦管件的用量在1千萬美元以上。目前國內(nèi)用量已達15噸。在鈦管件中，彎頭用量約占50％ ~70％，異徑管為20％~40％，三通為10％~20％，四通和管帽極少用到。活套式法蘭接頭(俗稱翻邊)根據(jù)用戶和設(shè)計者的考慮可以一點不用，也可用量達30％。
鈦材在化工裝置中用于防腐，起始于上世紀(jì)60年代。我們在1997年l1月訪問了‘國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫)(srANDARDs Sobfile)，查到了常用的鈦及鈦合金管件標(biāo)準(zhǔn)2篇都是美國的：
(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))．
另外還有24篇SAE(美國機械工程師協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)是描寫了各種高溫、高壓下．不同角度特殊用途下的鈦管件技術(shù)條件，它們的標(biāo)準(zhǔn)號為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是國際上鈦管件貿(mào)易中最常遵循的文件，標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的對焊用鈦管件主要用于化工、石化行業(yè)。B363建立于1961年，第一次修改在1978年，使標(biāo)準(zhǔn)比較完整了．以后又多次修改(如1983年、1987年)，最新版本是1995年。B363本身無實質(zhì)性內(nèi)容。它規(guī)定鈦管件可用管、板、棒、鍛件等坯料經(jīng)各種變形方式加工而成，坯料必須符合如下標(biāo)準(zhǔn)：
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還規(guī)定管件的尺寸、形狀及公差應(yīng)該符合如下標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)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)。
美國鈦工業(yè)公司不僅能生產(chǎn)對焊用管件，而且可以生產(chǎn)加長型和承插式管件。
我國鈦材生產(chǎn)于1966年，誕生于陜西寶雞，1975年起將鈦材推廣于民用，主要是化工行業(yè)防腐裝置。
1990年起西北有色金屬研究院開始研究無縫管件，1992年開始出產(chǎn)品．我國最早的鈦管件標(biāo)準(zhǔn)是西北有色金屬研究院的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：Q／XB 1501—93<鈦及鈦合金管彎頭)和Q／XB 1507—94{鈦制對焊無縫管件)。
Q／船1507受到設(shè)計部門的熱忱歡迎，并成為國內(nèi)鈦管件生產(chǎn)、經(jīng)銷、設(shè)計、施工安裝的主要參考文件。并且鈦管件年產(chǎn)量已達10噸。目前，此標(biāo)準(zhǔn)已升級為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(國家石油和化學(xué)工業(yè)局1999年7月13日發(fā)布)：HG／T 3651—1999(鈦制對焊無縫管件)。又制定了新標(biāo)準(zhǔn)Q／XB 1518—2000(鈦制對焊縱向焊縫管件)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鈦管件所用坯料必須符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)：
GB／T 2965—1996(鈦及鈦合金棒材)；
GB／T 3621—1994(鈦及鈦合金板材)；
GB／T 3624—1995(鈦及鈦合金管材)；
GB／T 3625—1995<換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管)；
GB／T 3620—1994<鈦及鈦臺金牌號及化學(xué)成分)。
應(yīng)該指出．我國國家標(biāo)準(zhǔn)中對鈦合金成分的規(guī)定經(jīng)94年修改后，已與美國ASTM 標(biāo)準(zhǔn)很相近了。只在個別元素(如N)的限制上稍有差別。力學(xué)性能規(guī)定的表述方式不同，但一般我國生產(chǎn)的鈦材能夠同時符合二國的標(biāo)準(zhǔn)。俄羅斯生產(chǎn)的鈦材一般對雜質(zhì)要求很嚴(yán)，而僅對鋁的要求很松(<0.45％)，而要求對其余每項雜質(zhì)含量不得大干0.1％，因此俄羅斯鈦不能與我們通用。HG／T 3651—1999對鈦管件的尺寸、形狀和公差作出的詳細規(guī)定和敘述。尤其是翻邊(橙套法蘭的對焊環(huán))的規(guī)定已符合我國對法蘭的一系列標(biāo)準(zhǔn)作出的詳細規(guī)定和敘述。對管件壁厚的選擇給出了二種方法，既符合國際慣例，又照顧了國內(nèi)設(shè)計人員的習(xí)慣。標(biāo)準(zhǔn)同時還給出了最常用材料TA2在不同溫度下的最高工作壓力和其他各種純鈦和鈦合金的最高工作壓力，以方便許多特殊工作環(huán)境下的壁厚設(shè)計。應(yīng)該指出，HG／T 3651—1999對尺寸、形狀和公差的規(guī)定與美國ASTM 13363—95相比除翻邊以外，基本是
一致的。關(guān)于這一點詳見本文“鋼管件標(biāo)準(zhǔn)”這一節(jié)。
2、鋯管件標(biāo)準(zhǔn)
從<國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫)中查到國際上鋯管件標(biāo)準(zhǔn)(關(guān)鍵詞Zirconium、Fittings)僅有二個：ASTM B653— 1996<Standard Specification for Seamless and W elded Zirconium and Zireonium Alloy Welding Fittings)；CSA—N285．6．8一cAN，csA(加拿大標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn))<Mar-tensitic Stainless Steel for Fuel—Channel End Fittings First dition；(General Instruction 1)；
(R1994)}ASTM B363規(guī)定使用三個等級鋯材：PZ2一GradeR60702一純锫、PZ4一Grade R60704一鋯錫合金、PZ5一Grade R60705一鋯鋸合金。
鋯坯科必須符合如下As1’M 標(biāo)準(zhǔn)：B658(Pipe)、B523(Tube)、B551(Plate)、B55O(Bar)、B493(Forging)在尺寸、形狀和公差方面同樣要符合ANSI B16．9或MsS SP一43和ANSI B36.19的規(guī)定。
3、鎳管件標(biāo)準(zhǔn)
錦管件國際貿(mào)易中主要遵循的文件是ASTMB366—1996(Standard Specification f0r Factory-MadeWrought Nieke1 and Nick el Alloy Fittings)。錦管件的尺寸、形狀和公差要求符合ANSI B16．9、B16．11、B16．28或MSS sP一43標(biāo)準(zhǔn)，同時要求符合ASME中鍋爐和壓力容器的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
4、鋼管件標(biāo)準(zhǔn)
鋼管件標(biāo)準(zhǔn)是稀有金屬(鈦、鋯、錦)管件標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。美國ASTM 的鈦、鋯、錦管件標(biāo)準(zhǔn)本身無實質(zhì)性內(nèi)容．其尺寸、形狀和公差都參照鋼管件標(biāo)準(zhǔn)。世界上各先進國家都有鋼管件標(biāo)準(zhǔn)，如下所列：
美國ASME B16．9—1993(Factory-Made Wrought Stee1 Buttuelding Fittings}：
美國ASME／ANSI B16．11：美國AsEM／ANSI B16．28—1994(Wrought Steel Butt—welding short Radius Elbous and Returns}；
美國MSS SP-43‘Factory-Made Wrought Steel Buttelding Fittings}；
國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3419—1981(E)(Non-allot and alloy stel butt·wdding fittings)；
國際標(biāo)準(zhǔn)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也是鋼管件的標(biāo)準(zhǔn)。德國鋼管件標(biāo)準(zhǔn)有DIN 2616(異徑接頭)、DIN2617(管帽)、DIN2605(彎頭)、DIN 2615(三通)、DIN 2559(坡口形式)。
英國是B．S．1965(碳鋼和不銹鋼管件)。各國標(biāo)準(zhǔn)相比，其本一致稍有差別。以外徑D為倒(見表1)，英國和德國與ISO相一致，美國的只在DN65上有差別(73．2和76．1)，其他規(guī)格差別不大于0．2mm，日本標(biāo)準(zhǔn)與之偏差較大一些。
我國無縫鋼管件標(biāo)準(zhǔn)最早誕生于洛陽石化工程公司，如Tw17—84(無縫彎頭系列)。1987年化工部推出HGJ 514—87(碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件)，1990年中石化推出SHJ408—90(鋼制對焊無縫管件)、s}U409—90(鋼板制對焊管件)和SHJ410—90(鍛鋼制承插焊管件)，與此同進雙方又合作編制出國標(biāo)GB12459— 90(鋼制對焊無縫管件)、GB／T13401—92(鋼板制對焊管件)和GB／T 14626．93(鍛鋼翩螺紋管件)。我國管道外徑自建國以來一直沿用前蘇聯(lián)系列，所謂小口徑系列。而近年來引進的大量化工裝備多用英美系列，所謂大口徑系列。國標(biāo)GB 12459和GB 13401等為照顧我國國情及向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，同時收進了此二種系列，即所謂A系列和B系列。從尺寸、公差和形位公差的要求來講，我國標(biāo)準(zhǔn)與英美標(biāo)準(zhǔn)基本是一致的(見表1)。在國際貿(mào)易中，大多栗用ANSI B16．9B16．9經(jīng)86年修改后增加了公制尺寸和公差(附錄A)。客觀上說附錄A園整后，對公差的要求有所放
松。應(yīng)注意到正文與附錄A對公差要求是不完全一致的。我們習(xí)慣上用毫米作測量單位，所 執(zhí)行它的附錄A較為方便。
5、壁厚的問題
管件的壁厚按公稱壓力等級分檔，便于配管工藝設(shè)計人員拿來就用，而不必再驗算其強度。對于鋼制無縫管件，早在1975年出版的‘化工管路手冊)中就按40、64、100kgf／e 分為三種規(guī)格。而HGJ514．87是按25、40、64、100kgf／cm2分為四種規(guī)格。據(jù)調(diào)研，大部分設(shè)計院中有關(guān)配管工藝人員認(rèn)為管件以公稱壓力分檔為好．以便拿來就用保證安全。碳鋼和低合金鋼按公稱壓力等級分檔的壁厚見表2。
國際上已不再使用壓力等級，由于溫度、腐蝕介質(zhì)對管件耐壓參數(shù)有影響，而且在不同使用場合，安全系數(shù)的考慮差別甚大，國際上已大部使用壁厚等級。碳鋼和低臺金鋼管件壁厚分級見表3。
考慮到溫度的影響，在較高溫度下管件所能承受的壓力要降低。HG／T 3651—1999中附錄D給出了純鈦TA2壓力等級隨溫度而降級的查找表，以方便較高溫度下使用的純鈦管件壁厚設(shè)計。此標(biāo)準(zhǔn)附錄D還給出了我國牌號常用鈦臺金使用溫度下的最大工作壓力，以方便采用其他鈦臺金做管件時的壓力等級選擇。
6、松套法蘭接頭的對焊環(huán)
松套法蘭接頭的對焊環(huán)俗稱翻邊，英文名為LapJoint Stub Ends。對于它的尺寸和形狀、公差在美國國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16.9中有所規(guī)定。但我國國際GB12459和GB 13401中即沒有這一品種。關(guān)于橙套法蘭標(biāo)準(zhǔn)因其尺寸、形狀、耐壓不同，有幾百個標(biāo)準(zhǔn)，僅國家標(biāo)準(zhǔn)就有200多種。因為鈦材較貴，其價值是普通鋼的50倍，是不銹鋼的10倍，為降低管道的成本，一般要求對焊環(huán)是鈦制的，而松套法蘭的其他部分是普通鋼制的。因此，國家石油和化學(xué)工業(yè)局發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)HG／T 3651—1999(鈦制對焊無縫管件)照顧到我國設(shè)計工作者習(xí)慣，將對焊環(huán)橙套鋼制管法蘭中的對焊環(huán)設(shè)計為鈦制的。從而將HG 20599—97(歐洲體系)和HG20621—97(美洲體系)中的對焊環(huán)摘取作為HG／T 3651—1999中松套法蘭接頭的對焊環(huán)的規(guī)定基礎(chǔ)，依壓力等級分成9個級別。因而．在國際貿(mào)易中可依照ANSI B16．9生產(chǎn)和銷售，在國內(nèi)貿(mào)易中可按HG／T 3651—1999設(shè)計、生產(chǎn)、交易、安裝。
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