管件是用來改變管道方向、改變管徑大小、進行管道分支、局部加強、實現(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，該方法勞動強度大、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致拐彎處成為整個管道的薄弱環(huán)節(jié)。又如，管道的分支一般是在管子上直接開孔連接，此處有時雖然進行補強，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、加強管嘴、加強管接頭、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定了管件端部的結構型式，它是管件屬性描述的基本項目之一，也是管道材料料單中必須標注的內(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地也有與之相適應的三種型式，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，每個管件只采用一種連接型式，但有時一個管件的兩端可能會同時用到兩種連接型式。當一個管件同時用到兩種連接型式時，在設計文件中應同時標識出來。
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、螺栓和墊片實現(xiàn)連接的，故這一部分將在下一節(jié)中單獨介紹。
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，因為它的壁厚一般較薄，采用對焊連接時錯口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故此時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。有關對焊與角焊的優(yōu)缺點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。此時為了不至于因為管子和管件的壁厚太薄而焊漏或燒穿，在焊接施工時常采用小焊絲直徑、小焊接電流的氬弧焊進行焊接，而不用一般的電弧焊；
c、對潤滑油管道，當采用承插焊連接時，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對機械設備產(chǎn)生不利影響，此時也應采用對焊連接。焊接方法同上；
d、對于復合、襯里管子和管件，也不能采用承插焊連接。關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為插口管件，另一個則為承口管件。管件的應用標準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、加強管嘴、活接頭、管箍等為承口管件。在應用中應考慮這些管件之間的搭配組合以及所需的結構空間。
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，因為有鍍鋅層而不能進行焊接，故應采用螺紋連接。螺紋連接和法蘭連接相比，雖然都屬于可拆卸連接，但前者的連接結構尺寸較小，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，使用時應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，常受下列條件的限制：
a、螺紋連接的管件應采用錐管螺紋；
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)生應力腐蝕、縫隙腐蝕或由于振動、壓力脈動及溫度變化可能產(chǎn)生交變載荷的管道上；
e、用于可燃氣體管道上時，宜采用密封焊進行密封。
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標準（ISO7/1）為55°錐管螺紋。日本標準同時包含55°錐管螺紋和60°錐管螺紋兩種。
中國有兩個錐管螺紋標準，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》標準的螺紋錐度為1:16，牙型角為55°，尺寸范圍為1/16”～6”，螺紋標志代號為R或Rc（R表示圓錐外螺紋，Rc表示圓錐內(nèi)螺紋）。該標準等效采用了ISO7/1標準。GB/T12716《60°圓錐管螺紋》標準的螺紋錐度為1:16，牙型角為60°，尺寸范圍為1/16”～12”，螺紋標志代號為NPT。該標準等效采用了ANSI/ASME B1.20.1標準。
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（管子表號或壁厚值）來實現(xiàn)與管子等強度，至于其局部應力集中的補強是制造廠應解決的事情。制造廠應對對焊管件的強度進行設計，并通過驗證試驗法進行驗證。
1、彎頭
它是用于改變管道方向的管件。
根據(jù)一個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，應優(yōu)先采用長半徑彎頭，而短半徑彎頭多用于結構尺寸受限制的場合。當選用短半徑彎頭時，其最高工作壓力不宜超過同規(guī)格長半徑彎頭的0.8倍。有時為了緩和介質(zhì)在拐彎處的沖刷和動能，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，同時要求其彎曲半徑不宜小于其公稱直徑的1.5倍。當斜接彎頭的斜接角度大于45°時，不宜用于劇毒、可燃介質(zhì)管道上，或承受機械振動、壓力脈動及由于溫度變化產(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重的管道上。四通則可以實現(xiàn)將管道同時分為四路。
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，因為它能實現(xiàn)管道變徑前和變徑后有一個同樣的管底或管頂標高，便于支承。有時為了不希望因管子變徑而形成一個集液袋或集氣袋，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）有平封頭和標準橢園封頭兩種型式。一般情況下，平封頭制造較容易，價格也較低，但其承壓能力不如標準橢園封頭，故它常用于DN≤100、介質(zhì)壓力低于1.0MPa的條件下。標準橢園封頭為一個帶折邊的橢園封頭，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、加強管嘴、加強管接頭¶、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¶：加強管接頭有時采用對焊連接，而且有時用于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，作二次保護用。
4、加強管嘴（BOSS）
加強管嘴常用于管道的分支連接。當從大直徑管子上分支出一個小直徑（DN≤40）管子時，如果此時的分支超出標準三通的變徑范圍而不能用三通，就應采用加強管嘴進行分支并對分支點進行局部加強。加強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，從而獲得一個較好的焊縫質(zhì)量。
目前我國尚無加強管嘴的相應國家或行業(yè)標準，但許多制造廠、設計院或工程公司有自己的企業(yè)標準，而且已有成熟的使用經(jīng)驗。加強管嘴的結構示意圖見圖5－1。
承口平底 承口弧底 螺紋平底 螺紋弧底
圖5－1 加強管嘴（BOSS）
5、加強管接頭（O－LET）
加強管接頭也常用于管道的分支連接。當從大直徑管子上分支出一個直徑DN≥50（但最大直徑一般不宜超過DN200）的管子時，如果此時的分支也超出標準三通的規(guī)格范圍而不能用三通，可采用加強管接頭進行分支并對分支處進行局部加強。加強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管接頭：
a、操作條件比較緩和的情況。此時主管壁厚較薄，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。此時可直接在大管子上開孔焊接小管子并進行補強；
b、分支管徑大于DN200的情況。此時的加強管接頭重量較大，焊接處的金屬填充量更大，以致采用加強管接頭不如開孔補強結構經(jīng)濟。
注¶：有時也用加強管接頭代替加強管嘴用于DN£40的分支情況，此時則為承插焊或螺紋連接。
目前我國也尚無加強管接頭的相應國家或行業(yè)標準，而許多制造廠、設計院或工程公司有自己的企業(yè)標準。加強管接頭的結構示意圖見圖5－2。
圖5－2 加強管接頭（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)的結構示意圖見圖5－3所示。目前我國尚無異徑短節(jié)的相應國家或行業(yè)標準，也僅有制造廠、設計院或工程公司的企業(yè)標準。
圖5－3 異徑短節(jié)（REDUCE NIPPLE）
7、管箍（COUPLING）
從結構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。
在設計中，當DN≤40時的管子直線距離較長時，應適當給出一定量的同徑雙承口管箍（除非不允許承插焊時不開），這個量以6米長管子用一個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現(xiàn)可拆卸的，只有配上活接頭才能實現(xiàn)。因此，設計中，當管道在某處要求采用螺紋可拆卸時應采用活接頭。活接頭為陰螺紋，其結構示意圖見圖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作用。與螺紋管帽不同的是，它為陽螺紋，其結構示意圖見圖5－5所示。一般情況下，螺紋管帽的二次保護作用優(yōu)于絲堵，故前者應用的更多些。
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，有時也可能采用斜接，此時要用相應的斜型儀表管嘴。常用儀表管嘴的結構示意圖見圖5－6所示。
壓力表管嘴 雙金屬溫度計管嘴 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，以實現(xiàn)與軟管的快速連接。常用軟管站快速接頭的結構示意圖見圖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，以達到冷卻設備和消防的目的。常用水噴頭的結構示意圖見圖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的管道排凈、吹掃以及采樣時排出的污油及污水等。當它頂部與地面平齊設置時即為地漏，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。常用漏斗的結構示意圖見圖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準有幾種？各有什么特點？
3、常用的對焊管件有哪些？各自的作用是什么？
4、彎頭選用時應注意什么問題？
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？
