安裝工程精講班講義:型材?板材和管材
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建設(shè)工程技術(shù)與計量(安裝工程)
安裝工程常用材料
主要內(nèi)容:
1. 管材
2. 焊接材料
3. 防腐材料
考綱要求:熟悉安裝工程常用材料的性能及適用范圍。
第二節(jié) 安裝工程常用材料
一、型材?板材和管材
(一)型材
表1.2.1 普通型鋼截面示意表


(二)板材
1.鋼板
2.鋁合金板
延展性能好,適宜咬口連接、耐腐蝕,且具有傳熱性能良好,在摩擦?xí)r不易產(chǎn)生火花的特性,所以鋁合金板常用于防爆的通風(fēng)系統(tǒng)。
3.塑料復(fù)合鋼板
(三)管材
1.金屬鋼管
(1)無縫鋼管。
1)一般無縫鋼管。主要適用于高壓供熱系統(tǒng)和高層建筑的冷、熱水管和蒸汽管道以及各種機(jī)械零件的坯料,通常壓力在0.6MPa以上的管路都應(yīng)采用無縫鋼管。
2)鍋爐及過熱器用無縫鋼管。其外徑和壁厚尺寸應(yīng)符合《低中壓鍋爐用無縫鋼管》(GB3087-2008)和《高壓鍋爐用無縫鋼管》(GB5310-2008)的規(guī)定。如用10或20優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的無縫鋼管,工作溫度≤450℃,工作壓力≤2.5MPa,多用于過熱蒸汽和高溫高壓熱水管。熱軋無縫鋼管通常長度為3.0~12.0m,冷拔無縫鋼管通常長度為3.0~10.0m。
鍋爐用高壓無縫鋼管是用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼制造,質(zhì)量比一般鍋爐用無縫鋼管好,可以耐高壓和超高壓。用于制造鍋爐設(shè)備與高壓超高壓管道,也可用來輸送高溫、高壓汽、水等介質(zhì)或高溫高壓含氫介質(zhì)。
3)不銹鋼無縫鋼管。它們主要用于化工、石油和機(jī)械用管道的防腐蝕部位,以及輸送強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、低溫或高溫介質(zhì)以及純度要求很高的其他介質(zhì)。
(2)焊接鋼管。
鋼管的理論重量(鋼的密度為7.85g/cm3)按下式計算:
W=0.0246615×(D-t)×t(1.2.1)
式(1.2.1)中:W――鋼管的單位長度理論重量,(kg/m);
D―― 鋼管的外徑,(mm);
t ―― 鋼管的壁厚,(mm)。
1)直縫電焊鋼管按材料狀態(tài)分為:軟狀態(tài)鋼管(R),低硬狀態(tài)鋼管(DY)。直縫電焊鋼管主要用于輸送水、暖氣和煤氣等低壓流體和制作結(jié)構(gòu)零件等。電線套管是用易焊接的軟鋼制造的,它是保護(hù)電線用的薄壁焊接鋼管。
2)螺旋縫鋼管。螺旋縫鋼管按照生產(chǎn)方法可以分為單面螺旋縫焊管和雙面螺旋縫焊管兩種。單面螺旋縫焊管用于輸送水等一般用途,雙面螺旋焊管用于輸送石油和天然氣等特殊用途。
3)雙層卷焊鋼管。是用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼帶經(jīng)雙面鍍銅,縱剪分條、卷制纏繞后在還原氣氛中釬焊而成,它具有高的爆破強(qiáng)度和內(nèi)表面清潔度,有良好的耐疲勞抗震性能。雙層卷焊鋼管適于汽車和冷凍設(shè)備、電熱電器工業(yè)中的剎車管、燃料管、潤滑油管、加熱或冷卻器等。
(3)合金鋼管。合金鋼管用于各種鍋爐耐熱管道和過熱器管道等。合金鋼強(qiáng)度高,在同等條件下采用合金鋼管可達(dá)到節(jié)省鋼材的目的。
(4)鑄鐵管。鑄鐵管分給水鑄鐵管和排水鑄鐵管兩種。其特點(diǎn)是經(jīng)久耐用,抗腐蝕性強(qiáng)、質(zhì)較脆,多用于耐腐蝕介質(zhì)及給排水工程。鑄鐵管的連接形式分為承插式和法蘭式兩種。
給水承插鑄鐵管分為高壓管(P<1.0MPa)、普壓管(P<0.75MPa)和低壓管(P<0.45MPa)。
排水承插鑄鐵管,適用于污水的排放,一般都是自流式,不承受壓力。
雙盤法蘭鑄鐵管的特點(diǎn)是裝拆方便,工業(yè)上常用于輸送硫酸和堿類等介質(zhì)。
(5)有色金屬管
1)鉛及鉛合金管。
鉛管在化工、醫(yī)藥等方面使用較多,其耐蝕性能強(qiáng),用于輸送15%~65%的硫酸、二氧化硫、60%氫氟酸、濃度小于80%的醋酸,但不能輸送硝酸、次氯酸、高錳酸鉀和鹽酸。鉛管最高工作溫度為200℃,當(dāng)溫度高于140℃時,不宜在壓力下使用。鉛管的機(jī)械性能不高,但自重大,是金屬管材中最重的一種。
2)銅及銅合金。銅管的導(dǎo)熱性能良好,適用工作溫度在250℃以下,多用于制造換熱器、壓縮機(jī)輸油管、低溫管道、自控儀表以及保溫拌熱管和氧氣管道等。
3)鋁及鋁合金管。鋁管多用于耐腐蝕性介質(zhì)管道,食品衛(wèi)生管道及有特殊要求的管道。鋁管輸送的介質(zhì)操作溫度在200℃以下,當(dāng)溫度高于160℃時,不宜在壓力下使用。鋁管的特點(diǎn)是重量輕,不生銹,但機(jī)械強(qiáng)度較差,不能承受較高的壓力,鋁管常用于輸送濃硝酸、醋酸、脂肪酸、過氧化氫等液體及硫化氫、二氧化碳?xì)怏w。它不耐堿及含氯離子的化合物,如鹽水和鹽酸等介質(zhì)。
4)鈦及鈦合金管。鈦管具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)和耐低溫等特點(diǎn),常被用于其它管材無法勝任的工藝部位。
2.非金屬管材
(1)混凝土管?;炷凉苡蓄A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管和自應(yīng)力鋼筋混凝土管兩種。主要用于輸水管道,管道連接采取承插接口,用圓形截面橡膠圈密封。
(2)陶瓷管。陶瓷管分普通陶瓷管和耐酸陶瓷管兩種。一般都是承插接口。
普通陶瓷管多用于建筑工程室外排水管道。耐酸陶瓷管用于化工和石油工業(yè)輸送酸性介質(zhì)的工藝管道,以及工業(yè)中蓄電池間酸性溶液的排水管道等。耐酸陶瓷管耐腐蝕,用于輸送除氫氟酸、熱磷酸和強(qiáng)堿以外的各種濃度的無機(jī)酸和有機(jī)溶劑等介質(zhì)。
(3)玻璃管。玻璃管具有表面光滑,不易掛料,輸送流體時阻力小,耐磨且價格低廉,并具有保持產(chǎn)品高純度和便于觀察生產(chǎn)過程等特點(diǎn)。用于輸送除氫氟酸、氟硅酸、熱磷酸和熱濃堿以外的一切腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。
(4)玻璃鋼管。玻璃鋼管質(zhì)量輕、隔熱,耐腐蝕性好,可輸送氫氟酸和熱濃堿以外的腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。
(5)石墨管。石墨管熱穩(wěn)定性好,能導(dǎo)熱、線膨脹系數(shù)小,不污染介質(zhì),能保證產(chǎn)品純度,抗腐蝕,具有良好的耐酸性和耐堿性,主要用于高溫耐腐蝕生產(chǎn)環(huán)境中。
(6)鑄石管。鑄石管的特點(diǎn)是耐磨、耐腐蝕,具有很高的抗壓強(qiáng)度。多用于承受各種強(qiáng)烈磨損、強(qiáng)酸和堿腐蝕的地方。
(7)橡膠管。橡膠具有較好的物理機(jī)械性能和耐腐蝕性能。
(8)塑料管。
1)硬聚氯乙烯(UPVC)管。硬聚氯乙烯管分輕型管和重型管兩種,其直徑范圍為8.0~200.0mm。硬聚氯乙烯管具有耐腐蝕性強(qiáng)、重量輕、絕熱、絕緣性能好和易加工安裝等特點(diǎn)??奢斔投喾N酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑。使用溫度范圍為-10~40℃,最高溫度不能超過60℃。使用的壓力范圍為輕型管在0.6MPa以下,重型管在1.0MPa以下,硬聚氯乙烯管使用壽命較短。
硬聚氯乙烯管材的安裝采用承插、法蘭、絲扣和熱熔焊接等方法。
2)氯化聚氯乙烯(CPVC)管。該管與其它塑料管材相比具有剛性高、耐腐蝕、阻燃性能好、導(dǎo)熱性能低、熱膨脹系數(shù)低及安裝方便等特點(diǎn)。
3)聚乙烯管(PE管)。PE管材無毒、質(zhì)量輕、韌性好、可盤繞,耐腐蝕,在常溫下不溶于任何溶劑,低溫性能、抗沖擊性和耐久性均比聚氯乙烯好。目前PE管主要應(yīng)用于飲用水管、雨水管、氣體管道、工業(yè)耐腐蝕管道等領(lǐng)域。PE管強(qiáng)度較低,適宜于壓力較低的工作環(huán)境,且耐熱性能不好,不能作為熱水管使用。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指分子量在150萬以上的線型結(jié)構(gòu)PE(普通PE的分子量僅為2~30萬)。UHMWPE管的許多性能是普通塑料管無法相比的,耐磨性為塑料之冠,斷裂伸長率可達(dá)410%~470%,管材柔性、抗沖擊性能優(yōu)良,低溫下能保持優(yōu)異的沖擊強(qiáng)度,抗凍性及抗振性好,摩擦系數(shù)小,具有自潤滑性,耐化學(xué)腐蝕,熱性能優(yōu)異,可在-169~110℃下長期使用,最適合于寒冷地區(qū)。UHMWPE管適用于冷熱水管道、化工管道、氣體管道等。
4)交聯(lián)聚乙烯管(PEX管)。PEX管耐溫范圍廣(-70~110℃)、耐壓、化學(xué)性能穩(wěn)定、重量輕、流體阻力小、安裝簡便、使用壽命長,且無味、無毒。其連結(jié)方式有:夾緊式、卡環(huán)式、插入式三種。PEX管適用于建筑冷熱水管道、供暖管道、雨水管道、燃?xì)夤艿酪约肮I(yè)用的管道等。
5)無規(guī)共聚聚丙烯管(PP-R管)。PP-R管是最輕的熱塑性塑料管,相對聚氯乙烯管、聚乙烯管來說,PP-R管具有較高的強(qiáng)度,較好的耐熱性,最高工作溫度可達(dá)95℃,在1.0MPa下長期(50年)使用溫度可達(dá)70℃,另外PP-R管無毒、耐化學(xué)腐蝕,在常溫下無任何溶劑能溶解,目前它被廣泛地用在冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)中。但其低溫脆化溫度僅為-15~0℃,在北方地區(qū)其應(yīng)用受到一定限制。
6)聚丁烯(PB)管。聚丁烯管主要用于輸送生活用的冷熱水,該管具有很高的耐溫性、耐久性、化學(xué)穩(wěn)定性、無味、無毒、無嗅,溫度適用范圍是-30~100℃,具有耐寒、耐熱、耐壓、不結(jié)垢、壽命長(可達(dá)50-100年),且能耐老化性能強(qiáng)。
7)工程塑料(ABS)管。工程塑料管用于輸送飲用水、生活用水、污水、雨水,以及化工、食品、醫(yī)藥工程中的各種介質(zhì)。目前還廣泛用于中央空調(diào)、純水制備和水處理系統(tǒng)中的各用水管道,但該管道對于流體介質(zhì)溫度一般要求<60℃。
8)耐酸酚醛塑料管。耐酸酚醛塑料是一種具有良好耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性的非金屬材料,是用熱固性酚醛樹脂為粘合劑,耐酸材料如石棉、石墨等作填料制成。它用于輸送除氧化性酸(如硝酸)及堿以外的大部分酸類和有機(jī)溶劑等介質(zhì),特別能耐鹽酸、低濃度和中等濃度硫酸的腐蝕。
3.復(fù)合材料管材
(1)鋁塑復(fù)合管。鋁塑復(fù)合管按聚乙烯材料不同分為兩種:適用于熱水的交聯(lián)聚乙烯鋁塑復(fù)合管和適用于冷水的高密度聚乙烯鋁塑復(fù)合管。鋁塑復(fù)合管規(guī)格為Ф14 ~Ф32,采用夾緊式銅配件連結(jié),主要用于建筑內(nèi)配水支管和熱水器管。
(2)鋼塑復(fù)合管。管材規(guī)格為Φ15~Φ150,以銅配件絲扣連結(jié),使用水溫為50 ℃以下,多用作建筑給水冷水管。
(3)鋼骨架聚乙烯(PE)管。管徑為Φ50~Φ500 ,法蘭連結(jié),主要用于市政和化工管網(wǎng)。
(4)涂塑鋼管。它不但具有鋼管的高強(qiáng)度、易連接、耐水流沖擊等優(yōu)點(diǎn),還克服了鋼管遇水易腐蝕、污染、結(jié)垢及塑料管強(qiáng)度不高、消防性能差等缺點(diǎn),設(shè)計壽命可達(dá)50年。主要缺點(diǎn)是安裝時不得進(jìn)行彎曲、熱加工和電焊切割等作業(yè)。
(5)玻璃鋼管(FRP管)。采用合成樹脂與玻璃纖維材料,使用模具復(fù)合制造而成,耐酸堿氣體腐蝕,表面光滑,重量輕,強(qiáng)度大,堅固耐用,制品表面經(jīng)加強(qiáng)硬度及防紫外線老化處理,適用于輸送潮濕和酸堿等腐蝕性氣體的通風(fēng)系統(tǒng),可輸送氫氟酸和熱濃堿以外的腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。
(6)硬聚氯乙烯/玻璃鋼(UPVC/FRP) 復(fù)合管。該復(fù)合管材和管件價格低廉,安裝維修方便,使用壽命長,管道內(nèi)表面光滑,摩擦阻力小,耐腐蝕性、耐溫性、耐壓性、耐磨性好,可設(shè)計性、界面的粘結(jié)力強(qiáng),抗沖擊性好,流體阻力小,無電化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品廣泛用于油田、化工、機(jī)械、冶金、輕工、電力等行業(yè),該材料管道有化學(xué)介質(zhì)輸送管,氯堿工業(yè)工藝管,污水處理及輸送管道,化學(xué)較高要求介質(zhì)輸送管,熱能輸送管、海水輸送管,冶金工業(yè)化學(xué)介質(zhì)輸送管,水電站壓力水管、發(fā)電廠循環(huán)水管等。
例題1:某鋼管外徑為32mm,壁厚為2mm,長度為2m,該鋼管的質(zhì)量應(yīng)為( )。
A.1.55kg B.2.82kg
C.2.96kg D.3.11kg
答案:C
解析:這道題的考點(diǎn)是鋼管的每米理論質(zhì)量。
鍍鋅鋼管的每米重量(鋼的密度為7.85g/cm3)按下式計算:
W= 0.0246615×(D-t)×t
=0.0246615×(32-2)×2
=1.48(kg/m)
該鋼管的質(zhì)量=1.48×2=2.96 kg
例題2:當(dāng)高層建筑物內(nèi)的冷、熱水管和蒸汽管道,采用一般無縫鋼管時,其工作壓力的最低標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為()。
A.大于0.6Mpa
B.大于0.8Mpa
C.大于1.0Mpa
D.大于1.2Mpa
答案:A
解析:本題考點(diǎn)是管材的性能和用途,具體考的是一般無縫鋼管。 一般無縫鋼管主要適用于高壓供熱系統(tǒng)和高層建筑的冷、熱水管和蒸汽管道以及各種機(jī)械零件的坯料,一般在0.6MPa氣壓以上的管路都應(yīng)采用無縫鋼管。
例題3:鋁管多用于耐腐蝕性介質(zhì)管道、食品衛(wèi)生管道及有特殊要求的管道 , 其可以輸送的介質(zhì)有 ( ) 。
A. 濃硝酸 B. 醋酸
C. 食鹽水 D. 硫化氫
答案:ABD
解析:鋁管多用于耐腐蝕性介質(zhì)管道,食品衛(wèi)生管道及有特殊要求的管道。鋁管輸送的介質(zhì)操作溫度在200℃以下,當(dāng)溫度高于160℃時,不宜在壓力下使用。鋁管分為純鋁管L2、L6和防銹鋁合金管LF2、LF6。鋁管的特點(diǎn)是重量輕,不生銹,但機(jī)械強(qiáng)度較差,不能承受較高的壓力,鋁管是用工業(yè)純鋁或鋁合金經(jīng)過拉制或擠壓制造而成的,用于輸送濃硝酸、醋酸、脂肪酸、過氧化氫等液體及硫化氫、二氧化碳?xì)怏w。它不耐堿及含氯離子的化合物,如鹽水和鹽酸等介質(zhì)。
例題4:具有耐腐蝕、耐磨和很高的抗壓強(qiáng)度,多用于承受強(qiáng)烈磨損、強(qiáng)酸和堿腐蝕場合的管材為( ).
A. 混凝土管
B. 玻璃鋼管
C. 石墨管
D. 鑄石管
答案:D.
例題5:具有較高強(qiáng)度、較好耐熱性,在1.0Mpa下長期使用溫度可達(dá)70℃,且無毒、耐化學(xué)腐蝕,但低溫脆化溫度較高,是最輕的熱塑性塑料管,此種管材為()。
A.交聯(lián)聚乙烯管(PEX管)
B.無規(guī)共聚乙烯丙烯管(PP-R管)
C.超高分子量聚乙烯管(UHMWPE管)
D.硬聚氯乙烯管(PVC管)
答案:B
解析:本題考點(diǎn)是管材的性能和用途,具體考的是無規(guī)共聚聚丙烯管(PP-R管)。 PP-R管是最輕的熱塑性塑料管,相對聚氯乙烯管、聚乙烯管來說,PP-R管具有較高的強(qiáng)度,較好的耐熱性,最高工作溫度可達(dá)95℃,在1.0MPa下長期(50年)使用溫度可達(dá)70℃,另外PP-R管無毒、耐化學(xué)腐蝕,在常溫下無任何溶劑能溶解,目前它被廣泛地用在冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)中。但其低溫脆化溫度僅為-15~0℃,在北方地區(qū)其應(yīng)用受到一定限制。
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