第二节 化工管子分类

化工厂中所用管子的种类繁多，根据公称直径的大小可以分为如前所述的级别；根据公称压力可以分为低压管、中压管、高压管和超高压管；根据管材可以分为金属管、非金属管和衬里管。

一、金属管

常用的金属管有以下几种：

（一）钢管

钢管可以分为有缝钢管和无缝钢管两大类：

1.有缝钢管

有缝钢管也称为焊接钢管，可分为低压流体输送钢管及电焊钢管两大类。

（1）低压流体输送钢管。是由扁钢管坯卷成管形并沿缝焊接而成的，因为它常用来输送水和煤气，故俗称为水煤气管。水煤气管可分为镀锌的和不镀锌两种，镀锌管比不镀锌管重3%～6%；管壁厚度有普通的和加厚的两种；管段有带螺纹的和不带螺纹的两种。水、煤气钢管的耐压强度较低，所以广泛应用在小直径的低压管路上，如给水、煤气、暖气、压缩空气、蒸汽、凝结水、废气、真空及某些物料管路。普通钢管正常工作压力不大于0.6MPa（表压），加厚钢管正常工作压力不大于1MPa（表压）。正常工作温度不宜超过175℃。家用镀锌煤气管如图1-1所示，表面不镀锌的水煤气管如图1-2所示。

图1-1 家用镀锌煤气管

图1-2 表面不镀锌的水煤气管

（2）电焊钢管。电焊钢管分为螺旋缝电焊钢管和直缝电焊钢管两种。电焊钢管一般用于压力不高或无严格要求的管路上。电焊钢管的正常工作温度不宜超过200℃。螺旋缝钢管外径为108～720mm，而直缝钢管又分为小直径电焊钢管和大直径电焊钢管两类，小直径电焊钢管外径为5～152mm，大直径电焊钢管又称为钢板卷管，其外径为150～450mm。螺旋缝钢管如图1-3所示，直缝钢管如图1-4所示。

2.无缝钢管

无缝钢管按照制造方法的不同，又分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两类。是由圆钢坯加热后，经过穿管机穿孔热轧制而成的，或者再经过冷拔成为直径较小的管子。因为它没有接缝，所以称它为无缝钢管。热轧无缝钢管如图1-5所示，冷拔无缝钢管如图1-6所示。

无缝钢管强度高，可用在重要管路上，如高压蒸汽和过热蒸汽的管路，高压水和过热水管路，高压气体和液体管路以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料管路等。各种热交换器的管子大都采用无缝钢管。中、低压管路无缝钢管的最高工作温度：碳钢为250℃；优质碳钢（如10钢）为450℃。高压管路均用优质碳钢（20钢）制成的无缝钢管，最高工作温度为200℃。

图1-3 螺旋缝钢管

图1-4 直缝钢管

图1-5 热轧无缝钢管

图1-6 冷拔无缝钢管

输送强腐蚀性或高温介质时，采用不锈钢、耐酸钢或耐热钢制的无缝钢管。这种无缝钢管也可热轧而成，或再冷拔成尺寸较小的管子。热轧管的规格：外径为6～89mm，壁厚为1～7mm，长度为1.5～7m。耐热钢管最高工作温度为850℃。

输送高压水时，可以采用厚壁无缝钢管，它的外径为12～219mm，壁厚为3.5～4.0mm，长度为3～4m，最高工作温度为375℃。

（二）铸铁管

铸铁管可分为普通铸铁管和硅铁管两种类型。

1.普通铸铁管

普通铸铁管一般用灰铸铁铸造，按材质不同可分为灰口铸铁管和球墨铸铁管。具有耐腐蚀性好，但质脆，不抗冲击的特性。常用于埋地给水管道、煤气管道和室内排水管道。铸铁管件如图1-7所示，球墨铸铁如图1-8所示。

2.硅铁管

硅铁管可分为高硅铸铁管和抗氯硅铸铁管两种。前者指含硅14%以上的合金硅铁管，具有抗硫酸、硝酸、盐酸等强酸腐蚀的优点。后者指含有硅和钼的铸铁管，具有抗各种浓度和高温度盐酸腐蚀的特点。两种管子的硬度很高，只能用金刚砂轮磨修或用硬质合金刀具来加工；性脆，在敲击、剧冷或剧热的条件下，极易破裂；机械强度低于铸铁，只能在0.25MPa下使用。高硅铸铁管如图1-9所示，抗氯硅铸铁管如图1-10所示。

图1-7 铸铁管

图1-8 球墨铸铁

图1-9 高硅铸铁管

图1-10 抗氯硅铸铁管

（三）有色金属管

化工生产中常用的有色金属管有铜管、铝管和铅管三种。

1.铜管

铜管现有纯铜管和黄铜管两种。

（1）纯铜管。纯铜管是用纯铜经拉制或压制而成的无缝管。纯铜管在低温条件下具有良好的力学性能，所以通常被用于制氧设备的低温管路，也常用作输油管路。当工作温度升高时，其力学性能会降低，所以不能在高温下使用。

（2）黄铜管。黄铜管是以铜锌合金为材质，经拉制或压制而成的无缝管。其机械强度高于纯铜管，通常用作中小型列管式换热器中的管束。黄铜管需要弯曲加工时，应先进行退火处理，以提高其韧性，其操作方法是将管子加热到600～650℃，在空气中冷却后再进行弯制。铜管连接时可在管口进行翻边，然后用松套法兰连接，也可用钎焊或活管接的方法进行连接。

2.铝管

铝及铝合金管是通过拉制而成的无缝管。用于输送脂肪酸、硫化氢和二氧化碳等介质，也可用于输送硝酸、醋酸及甲酸等化学介质，但不可用于碱液、盐酸，特别是含氯离子化合物的输送。由于铝在低温的情况下能保持较好的力学性能，故在空气分离及冷冻系统中也得到了广泛的应用。当温度升高时，铝管的力学性能会明显下降，所以其使用的工作温度不宜超过160℃。对铝管进行弯曲加工时，软铝管可以直接进行冷弯，硬质铝管弯曲前则应进行退火处理，其操作方法是将管子加热至200～300℃，然后放入水中冷却，使其软化后再进行弯曲。铝管的管口可先进行翻边，然后用松套法兰连接，也可以焊接连接。

3.铅管

铅管对硫酸具有良好的耐蚀性，因此广泛应用于硫酸工业中，大直径的铅管很容易用铅板焊制而成，也可以在铅中加入8%～10%（质量分数）的锑，而形成铅锑合金，此合金通常称为硬铅，它可用于铸造铅管。由于铅易于碾压、锻制和焊接，所以铅管的连接可采用焊接连接和法兰连接。由于铅管有强度低、密度大、抗热性能差等缺点，工作温度高于140℃时，则不宜选用铅管。故近来已逐渐被各种耐酸合金管与塑料管所代替。

4.钛管

钛管具有相对密度小、强度高、耐腐蚀性能良好的优点。钛管已广泛用于航空、航天、海洋、医药、仪表等各个领域。

5.不锈钢管

不锈钢管具有良好的耐腐蚀性能，广泛用于化学工业、化肥工业、石油工业、医药工业等领域。

金属管（除铸铁管）的常用规格及制作材料如表1-2所示。

表1-2 金属管（除铸铁管）的常用规格及制作材料

续表

二、非金属管材

非金属管材在管道工程中应用广泛，它具有质量轻及耐腐蚀性能良好的优点，尤其是在化工管道工程中占有重要地位，有逐渐代替金属管材的趋势。

（一）塑料管

塑料管具有优良的化学稳定性，耐腐蚀，不受酸、碱、盐、油类等介质的侵蚀；同时，不燃烧，无不良气味，质地轻而坚，相对密度小。塑料管管壁光滑，容易切割，并可制成各种颜色，广泛用于化工管路、排水管路及煤气管路中。

塑料管材种类较多，应用最多的是硬聚氯乙烯塑料管，其次还有酚醛塑料管、聚乙烯塑料管等。

1.硬聚氯乙烯塑料管（PVC管）

硬聚氯乙烯塑料是用聚氯乙烯树脂加入稳定剂、润滑剂等材料制成，它能抵抗任何浓度的各种酸类、碱类和盐类的腐蚀，但不能抵抗强氧化剂（如浓硝酸、发烟硫酸等）以及芳香族碳氢化合物和氯化碳氢化合物的作用。

硬聚氯乙烯塑料管可以输送压力为0.05～0.6MPa和温度为-10～40℃的腐蚀性介质，其最高温度为60℃。由于塑料管传热性差，可不用保温。我国生产硬聚氯乙烯塑料管的公称直径为8～200mm，长度在3m以上。硬聚氯乙烯塑料管的连接有焊接和法兰连接两种形式，硬聚氯乙烯塑料管如图1-11所示。

图1-11 硬聚氯乙烯塑料管

2.软聚氯乙烯塑料管

软聚氯乙烯塑料管用于输送压力为0.05～0.2MPa，温度为-10～40℃的腐蚀性介质，软聚氯乙烯塑料管如图1-12所示。

图1-12 软聚氯乙烯塑料管

3.酚醛塑料管

酚甲醛塑料能抵抗多种酸类（硝酸、铬酸和浓度在50%以下的硫酸）的作用，但不能抵抗苯胺、溴、碘等溶剂的作用。酚甲醛塑料管可分为两种：一种是用酚甲醛树脂加入填料（纯石棉、石棉掺石墨粉、石棉掺沙）为主要成分所制成的石棉酚醛塑料管，通称“法奥利特”管；另一种是用浸渍过酚甲醛树脂的棉布卷压而成的夹布酚醛塑料管。夹布酚醛塑料管的公称直径为25～150mm，管长为1500～2000mm，试验压力为0.5～0.8MPa，宜于输送压力低于0.3MPa及温度低于80℃（最高温度为100℃）的介质。石棉酚醛塑料管的公称直径为32～200mm，管长为1000～2000mm，试验压力为0.3～0.3MPa，主要用来输送酸性介质，最高温度为120℃。酚醛塑料管的管端都带有凸肩，可用活套法兰连接，酚醛塑料管如图1-13所示。

图1-13 酚醛塑料管

图1-14 聚乙烯塑料管

4.聚乙烯塑料管

聚乙烯塑料管应用于燃气管道工程中的埋地管道部分，其公称直径为20～250mm，普通管壁厚为2.3～14.8mm，加厚管壁厚为3～22.7mm。聚乙烯塑料管的连接方法为电熔焊、对接焊、热熔承插焊，其特点是管件本身带有发热元件，聚乙烯塑料管如图1-14所示。

5.尼龙塑料管

尼龙塑料是一种工程塑料。尼龙塑料管强度高，使用温度范围广。尼龙塑料管的连接采用管件和专用黏结剂连接。连接时用专用溶剂涂入管材及管件的接触面并溶解表面，然后蒸发，使接触面紧密接触，从而产生高强度永久性密闭接口，尼龙塑料管如图1-15所示。

尼龙塑料管使用温度为-20～70℃，其规格直径为15～200mm。

图1-15 尼龙塑料管

（二）玻璃管和有机玻璃管

玻璃管的耐化学腐蚀性很好，除氢氟酸、含氟磷酸、热的浓磷酸以及浓碱液外，对大多数酸类、稀碱液及有机溶剂等均耐腐蚀。用于制造化工管路的玻璃管，有热稳定性与耐腐蚀性能良好的硼玻璃管和不透明的石英玻璃管两种。玻璃管的优点是耐腐蚀性好，清洁、透明、易于清洗，流体阻力小，价格低廉；它的缺点是耐压低，容易损坏。玻璃管可用于温度为-30～150℃，且温度急变不超过80℃的介质，高强度玻璃管的工作压力可达0.8MPa。

硼玻璃管的外径为25～150mm，长度为1～3m；不透明的石英玻璃管的外径为 70～250mm，长度为1100～1440mm。小直径的透明石英玻璃管也有生产。

玻璃管可以采用承插式、活套法兰和套筒式的连接方式。有机玻璃管除了具有玻璃管的优点外，还具有强度高、耐温性能好的优点，逐步应用于有腐蚀性介质的管道工程中，玻璃管如图1-16所示。

（三）玻璃钢管

玻璃钢管是以玻璃纤维制品（玻璃布、玻璃带、玻璃毡）为增强材料，以合成树脂为黏结剂，经过一定的成型工艺制作而成。玻璃钢管集中了玻璃纤维和合成树脂的优点，具有相对密度小、强度高、耐高温、耐腐蚀、耐电绝缘、隔声、隔热等性能，广泛用于化学工业管道系统中，玻璃钢管如图1-17所示。

图1-16 玻璃管

图1-17 玻璃钢管

玻璃钢管的公称直径为20～1000mm，常温下最高工作压力为3MPa，最高工作温度为150℃。玻璃钢管的连接方式有法兰连接和承插连接两种。

（四）橡胶管

橡胶管是天然或人造生橡胶与填料的混合物经加热硫化后制成的挠性管子。橡胶管能耐多种酸碱液的腐蚀，但不耐硝酸、有机酸和石油产品的腐蚀。橡胶管根据结构的不同，可以分为纯胶的小直径管、橡胶帆布挠性管和橡胶螺旋钢丝挠性管等数种。根据用途不同，可以分为抽吸管、压力管和蒸汽管等数种。抽吸管内径为25～357mm，长度为7～9m，试验压力为0.15～0.3MPa；压力管内径为13～152mm，长度为7～20m，试验压力为0.3～1.5MPa，其容许的工作温度在40℃以下；蒸汽管内径为13～76mm，长度为20m，试验压力为3MPa，其容许的工作温度在175℃以下。煤气用的橡胶管如图1-18所示，橡胶软管如图1-19所示。

（五）石墨管

石墨可分为天然石墨和人造石墨两种。目前大多以人造石墨（如电极石墨）为主。在人造石墨的制造过程中，由于高温焙烧而逸出挥发物，以致形成很多细微的孔隙，不但影响它的机械强度和加工性能，而且在使用这样的石墨制成的设备和管子用于有压力的介质时，介质会渗透出来。因此，石墨化工设备及管子需要采用适当的方法来填充孔隙，使其具有不透性。

图1-18 煤气用的橡胶管

图1-19 橡胶软管

这样的石墨就称不透性石墨。用不透性石墨制造的管子称为不透性石墨管，天然石墨管如图1-20所示，不透性石墨管如图1-21所示。

不透性石墨管按生产方法可分为压型不透性石墨管和浸渍类不透性石墨管两种。不透性石墨管化学性质稳定，线膨胀系数小，导热性好，不污染介质，因而能耐酸碱腐蚀，耐温度急变，并能保证产品的纯度，所以在盐酸、硝酸、硫酸、制碱工业中得到广泛的应用。

不透性石墨管的直径为20～250mm，壁厚为5～38.5mm，管长为1.5～4m，宜在压力低于0.3MPa及温度小于170℃的场合使用。

图1-20 天然石墨管

图1-21 不透性石墨管

（六）陶瓷管

陶瓷管耐腐蚀性能好，用来输送工作压力不大于0.2MPa、温度在150℃以下的腐蚀性介质。

（七）凝土管及钢筋混凝土管

混凝土管和钢筋混凝土管可在专门的工厂预制，也可在现场浇制。混凝土管和钢筋混凝土管有三种形式：承插式、企口式、平口式。

混凝土管的管径一般不超过600mm，长度不大于1m。为了抵抗外压力，直径大于400mm时，一般配加钢筋，制成钢筋混凝土管，其长度在1～3m。

混凝土管和钢筋混凝土管便于就地取材，制造方便，而且可根据抗压的不同要求制成无压管、低压管、预应力管等，所以在排水管道系统中得到普遍应用。混凝土管和钢筋混凝土管除用作一般自流排水管道外，钢筋混凝土管也可用作泵站的压力管及倒虹管。它们的主要缺点是抗酸、碱侵蚀及抗渗性能较差，管节短，接头多，施工复杂。在地震烈度大于8度的地区及饱和松沙、淤泥土质、冲填土、杂填土的地区不宜敷设。另外大管径自重大，搬运不方便。

三、衬里管

衬里管又称为复合管。这种管材的管壁由两种不同的材料组成，管壁外层是强度较高的金属材料，管壁内层是耐腐蚀金属材料，或非金属材料，或无毒材料，两者经过特殊工艺，紧密地结合在一起，成为复合管。衬里材料很多，属于金属的有铅、铝及不锈钢等；属于非金属材料的有搪瓷、玻璃、普通塑料、无毒塑料及橡胶等。衬里管可用于输送各种不同的腐蚀性介质，无毒材料衬里管可以用于输送生活饮水及室内供气和供热管道。衬里管的应用可大大节省贵金属，降低工程费用，所以已获得广泛应用，几种不透性石墨管如图1-22所示。

图1-22 不透性石墨衬里管