管件是用来改变管道方向、改变管径大小、进行管道分支、局部加强、实现特殊连接等作用的管道元件。它在石油化工生产装置中上的应用历史并不长，在我国，大约是从八十年代初才逐渐得到广泛应用的。在此之前，管道的拐弯、变径和分支等，多是在施工现场利用火焰加热、切割，然后给予加力或敲打而实现的。例如，管道的拐弯多采用现场煨制方法，该方法劳动强度大、效率低，材料的组织状态和性能也不好，而且往往因管子壁厚减薄而导致拐弯处成为整个管道的薄弱环节。又如，管道的分支一般是在管子上直接开孔连接，此处有时虽然进行补强，但其焊缝一般为角焊缝，受力状况不好，焊缝质量也不易控制，无法进行内部无损探伤（如RT、UT），因此，该处往往也成为管道的薄弱环节。采用管件后，较好地解决了上述问题。因此，现在的压力管道已大量采用各种各样的管件，其投资约占整个管道投资的1/5。石油化工生产装置中常用的管件有弯头、三通、异径管（大小头）、管帽、加强管嘴、加强管接头、异径短节、螺纹短节、活接头、丝堵、仪表管嘴、软管站快速接头、漏斗、水喷头、管箍等。
一、连接形式
管件的连接形式决定了管件端部的结构型式，它是管件属性描述的基本项目之一，也是管道材料料单中必须标注的内容之一。管件之间、管件和管子之间常用的连接型式有三种，即对焊连接、承插焊连接和螺纹连接。管件的连接型式相应地也有与之相适应的三种型式，但对承插焊连接有插口和承口之分，对螺纹连接有内螺纹和外螺纹之分。一般情况下，每个管件只采用一种连接型式，但有时一个管件的两端可能会同时用到两种连接型式。当一个管件同时用到两种连接型式时，在设计文件中应同时标识出来。
管件之间、管件和管子之间的连接型式除上述三种外，常用的还有法兰连接。法兰连接是借助于专用的管道元件即法兰、螺栓和垫片实现连接的，故这一部分将在下一节中单独介绍。
1、对焊连接
它是DN≥50的管道及其元件常用的一种连接型式。对于DN≤40的管子及其元件，因为它的壁厚一般较薄，采用对焊连接时错口影响较大，容易烧穿，焊接质量不易保证，故此时一般不采用对焊连接。但下列几种情况例外：
a、对于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件，因其壁厚已比较厚，采用对焊连接时前面所述的问题已不存在或表现已不显著，故也常用对焊连接，毕竟对焊连接的接头性能比承插焊（角焊）好，而且也便于内部无损探伤。有关对焊与角焊的优缺点对比将在第十章介绍；
b、有缝隙腐蚀介质（如氢氟酸介质）存在的情况下，即使DN≤40、壁厚≤SCH160，也采用对焊连接，以避免缝隙腐蚀的发生。此时为了不至于因为管子和管件的壁厚太薄而焊漏或烧穿，在焊接施工时常采用小焊丝直径、小焊接电流的氩弧焊进行焊接，而不用一般的电弧焊；
c、对润滑油管道，当采用承插焊连接时，其接头缝隙处易积存杂质而对机械设备产生不利影响，此时也应采用对焊连接。焊接方法同上；
d、对于复合、衬里管子和管件，也不能采用承插焊连接。关于衬里管子和管件的连接方法见第三章第五节介绍。
2、承插焊连接
它多用于DN≤40、壁厚较薄的管子和管件之间的连接，原因如上所述。
值得注意的是，承插焊连接接头必定是一个为插口管件，另一个则为承口管件。管件的应用标准和管件类型决定了哪些管件是承口管件，哪些管件是插口管件，如异径短节、螺纹短节等一般为插口管件，弯头、三通、管帽、加强管嘴、活接头、管箍等为承口管件。在应用中应考虑这些管件之间的搭配组合以及所需的结构空间。
3、螺纹连接
螺纹连接也多用于DN≤40的管子及其元件之间的连接。它属于可拆卸连接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的场合。例如仪表用净化压缩空气管道，因为有镀锌层而不能进行焊接，故应采用螺纹连接。螺纹连接和法兰连接相比，虽然都属于可拆卸连接，但前者的连接结构尺寸较小，后者的连接较可靠。
螺纹连接件有阳螺纹和阴螺纹之分。常用的管件中，螺纹短节为阳螺纹，而弯头、三通、管帽、活接头等多为阴螺纹，使用时应注意它们之间的搭配和组合。螺纹连接与焊接相比，其接头强度低，密封性能差，因此在石油化工生产装置的管道上使用时，常受下列条件的限制：
a、螺纹连接的管件应采用锥管螺纹；
b、螺纹连接不推荐用在大于200℃及低于-45℃的温度下；
c、螺纹连接不得用在剧毒介质管道上；
d、螺纹连接不推荐用在可能发生应力腐蚀、缝隙腐蚀或由于振动、压力脉动及温度变化可能产生交变载荷的管道上；
e、用于可燃气体管道上时，宜采用密封焊进行密封。
目前，国际上常用的锥管螺纹可分为两种：55°锥管螺纹和60°锥管螺纹，前者多用于欧州，后者多用于美国。ISO标准（ISO7/1）为55°锥管螺纹。日本标准同时包含55°锥管螺纹和60°锥管螺纹两种。
中国有两个锥管螺纹标准，即GB7306（55°锥管螺纹）和GB/T12716（60°锥管螺纹）。GB7306《用螺纹密封的锥管螺纹》标准的螺纹锥度为1:16，牙型角为55°，尺寸范围为1/16”～6”，螺纹标志代号为R或Rc（R表示圆锥外螺纹，Rc表示圆锥内螺纹）。该标准等效采用了ISO7/1标准。GB/T12716《60°圆锥管螺纹》标准的螺纹锥度为1:16，牙型角为60°，尺寸范围为1/16”～12”，螺纹标志代号为NPT。该标准等效采用了ANSI/ASME B1.20.1标准。
两种圆锥管螺纹不能互换。
二、对焊管件
常用的对焊管件包括弯头、三通、异径管（大小头）和管帽，前三项大多采用无缝钢管或焊接钢管通过推制、拉拔、挤压而成，后者多采用钢板冲压而成。它们通过公称壁厚等级（管子表号或壁厚值）来实现与管子等强度，至于其局部应力集中的补强是制造厂应解决的事情。制造厂应对对焊管件的强度进行设计，并通过验证试验法进行验证。
1、弯头
它是用于改变管道方向的管件。
根据一个弯头可改变管道方向的角度不同，常用的弯头可分为45°和90°两种型式。
根据弯头拐弯的曲率半径不同，又可将常用弯头分为短半径（曲率半径R=1DN）弯头和长半径（曲率半径R=1.5DN）弯头两种。一般情况下，应优先采用长半径弯头，而短半径弯头多用于结构尺寸受限制的场合。当选用短半径弯头时，其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。有时为了缓和介质在拐弯处的冲刷和动能，还可能用到R=3DN、R=6DN、R=10DN、R=20DN的弯管。
根据采用的制造方法不同，又可将弯头分为推制弯头、挤压弯头和焊制斜接弯头三种。推制弯头和挤压弯头常用于介质条件比较苛刻的中小尺寸管道上，焊制斜接弯头则常用于介质条件比较缓和的大尺寸管道上，同时要求其弯曲半径不宜小于其公称直径的1.5倍。当斜接弯头的斜接角度大于45°时，不宜用于剧毒、可燃介质管道上，或承受机械振动、压力脉动及由于温度变化产生交变载荷的管道上。
2、三通
它是用作管道分支的管件。通常有同径三通（即分支管与主管同直径）和异径三通（即分支管直径比主管直径小）两种。
作为管道的分支，有时还用到y型三通和四通两种管件。y型三通常常代替一般三通用于输送有固体颗粒或冲刷腐蚀较严重的管道上。四通则可以实现将管道同时分为四路。
3、异径管（大小头）
它是用作管子变径的管件。通常有同心异径管（即大端和小端的中心轴重合）和偏心异径管（即大端和小端的一个边的外壁在同一直线上）两种。一般情况下，以后者用的较多，因为它能实现管道变径前和变径后有一个同样的管底或管顶标高，便于支承。有时为了不希望因管子变径而形成一个集液袋或集气袋，也需要用偏心异径管。
4、管帽（封头）
管帽是用于管子终端封闭的管件。常用的管帽（封头）有平封头和标准椭园封头两种型式。一般情况下，平封头制造较容易，价格也较低，但其承压能力不如标准椭园封头，故它常用于DN≤100、介质压力低于1.0MPa的条件下。标准椭园封头为一个带折边的椭园封头，椭园的内径长短轴之比为2:1，它是应用最广的封头。
在很多情况下，如管廊上的管子端部，管帽都由法兰盖代替，以便于管子的吹扫和清洗。
三、承插焊和螺纹连接管件
它一般是指DN≤40的管道元件，包括弯头、三通、加强管嘴、加强管接头¶、管帽、管箍、异径短节、活接头、丝堵、仪表管嘴、软管站快速接头、水喷头等。
注¶：加强管接头有时采用对焊连接，而且有时用于DN≥50的情况下，但一般情况下它由棒材锻造而成，与承插
焊弯头等制造方法相似，故将它也列入该类管件中。
1、弯头
它也同样有90°和45°之分，但无长半径和短半径之分。它属于承口或者阴螺纹连接管件。作用同对焊弯头。
2、三通
它也有同径和异径之分，且属于承口或者阴螺纹连接管件，作用同对焊三通。
3、管帽
作用与对焊管帽相同，但它多以螺纹连接的形式用于排液和放空的终端，作二次保护用。
4、加强管嘴（BOSS）
加强管嘴常用于管道的分支连接。当从大直径管子上分支出一个小直径（DN≤40）管子时，如果此时的分支超出标准三通的变径范围而不能用三通，就应采用加强管嘴进行分支并对分支点进行局部加强。加强管嘴的一端与大管子采用角焊连接，而另一端与小管子（DN≤40）采用承插焊或螺纹连接，此时它为承口（或阴螺纹）。根据被连接主管（又称为母管）的直径不同，加强管嘴又分为平底型和弧底型两种型式，前者用于母管DN≤100的情况下，后者则用于母管DN≥125的情况下，目的是使它的底部外形与母管外形相近，从而获得一个较好的焊缝质量。
目前我国尚无加强管嘴的相应国家或行业标准，但许多制造厂、设计院或工程公司有自己的企业标准，而且已有成熟的使用经验。加强管嘴的结构示意图见图5－1。
承口平底 承口弧底 螺纹平底 螺纹弧底
图5－1 加强管嘴（BOSS）
5、加强管接头（O－LET）
加强管接头也常用于管道的分支连接。当从大直径管子上分支出一个直径DN≥50（但最大直径一般不宜超过DN200）的管子时，如果此时的分支也超出标准三通的规格范围而不能用三通，可采用加强管接头进行分支并对分支处进行局部加强。加强管接头与主管为角焊连接，与支管为对焊连接¶。值得注意的是，下列两种情况不推荐使用加强管接头：
a、操作条件比较缓和的情况。此时主管壁厚较薄，而焊接处的金属填充量一般比较大，易使主管产生焊接变形。此时可直接在大管子上开孔焊接小管子并进行补强；
b、分支管径大于DN200的情况。此时的加强管接头重量较大，焊接处的金属填充量更大，以致采用加强管接头不如开孔补强结构经济。
注¶：有时也用加强管接头代替加强管嘴用于DN£40的分支情况，此时则为承插焊或螺纹连接。
目前我国也尚无加强管接头的相应国家或行业标准，而许多制造厂、设计院或工程公司有自己的企业标准。加强管接头的结构示意图见图5－2。
图5－2 加强管接头（O－LET）
6、异径短节（REDUCE NIPPLE）
在DN≤40的管道中，它常代替异径管（大小头）用作管道变径，并进行由DN50到DN≤40的管道变径过渡。它没有同心和偏心之分，但连接形式有所不同。异径短节的连接形式分为两种，一种为一端对焊而另一端为承插焊（或阳螺纹），用于DN50×15～40的变径。另一种为两端均是插口或阳螺纹，用于DN40及以下的管子变径。
异径短节的结构示意图见图5－3所示。目前我国尚无异径短节的相应国家或行业标准，也仅有制造厂、设计院或工程公司的企业标准。
图5－3 异径短节（REDUCE NIPPLE）
7、管箍（COUPLING）
从结构型式上分管箍有单承口管箍和双承口管箍两种，常用的为双承口管箍。双承口管箍又有同径和异径之分，同径双承口管箍用于不宜对焊连接的管子之间的连接，异径双承口管箍的作用与异径短节相似，即都用于DN≤40的管道变径连接。但二者不同的是异径短节为插口（或阳螺纹）管件，而异径双承口管箍则为被承口（阴螺纹）管件。
在设计中，当DN≤40时的管子直线距离较长时，应适当给出一定量的同径双承口管箍（除非不允许承插焊时不开），这个量以6米长管子用一个同径双承口管箍为原则。
8、活接头（UNION）
活接头常与螺纹短节一起配套使用实现可拆卸连接。在正常的管道中，仅有螺纹短节和螺纹管件是无法实现可拆卸的，只有配上活接头才能实现。因此，设计中，当管道在某处要求采用螺纹可拆卸时应采用活接头。活接头为阴螺纹，其结构示意图见图5－4所示。
图5－4 活接头（UNION） 图5－5 丝堵（PLUG）
9、丝堵（PLUG）
和螺纹管帽一样，丝堵常用于放空和排液的终端起二次保护作用。与螺纹管帽不同的是，它为阳螺纹，其结构示意图见图5－5所示。一般情况下，螺纹管帽的二次保护作用优于丝堵，故前者应用的更多些。
10、仪表管嘴
它常用作管道与管道上仪表的连接。它的一端与管道进行角焊连接，另一端则与仪表采用螺纹连接（阴螺纹）。根据所连仪表不同，它分为压力表管嘴（锥管内螺纹Rc）、双金属温度计管嘴（柱螺纹G）和热电偶管嘴（柱螺纹G）三种。三种仪表管嘴都有不同的长度规格，根据管道隔热与否以及隔热的厚度应选用适宜的长度。一般情况下，仪表管嘴与主管的连接均采用垂直连接，有时也可能采用斜接，此时要用相应的斜型仪表管嘴。常用仪表管嘴的结构示意图见图5－6所示。
压力表管嘴 双金属温度计管嘴 热电偶管嘴
图5－6 仪表管嘴
11、软管站快速接头
它常用在软管站的终端，以实现与软管的快速连接。常用软管站快速接头的结构示意图见图5－7所示。
图5－7 软管站快速接头 图5－8 水喷头
12、水喷头
它常用在需要喷淋设备上的水管终端或消防水管线的终端，使水能够分散、均匀地喷出，以达到冷却设备和消防的目的。常用水喷头的结构示意图见图5－8所示。
四、其它管件
如螺纹短节、漏斗等管件，也常在压力管道中用到。
螺纹短节主要是实现管子与管件之间、管件与管件之间的连接，并配合活接头实现可拆卸连接。它一般是利用大外径管子并直接在管子上车制锥管螺纹而获得。
漏斗常用作埋地管道的地面终端件，用于接收装置停工时的管道排净、吹扫以及采样时排出的污油及污水等。当它顶部与地面平齐设置时即为地漏，用于排放局部区域内（围堰内）的污水及雨水。根据接收的排放介质不同，常用漏斗又分为A、B、C三种形式，其中A型漏斗（普通漏斗）适用于一般管道排污放净的情况下，也可以用作地漏；B型漏斗（翻边漏斗）适用于管道排污放净过程中不允许介质飞溅的情况下；C型漏斗（带盖漏斗）适用于管道排放介质易挥发、易污染空气的情况下。常用漏斗的结构示意图见图5－9所示。
A型 B型 C型
图5－9 漏斗
思考题：
1、常见的管道连接方法有那些？各自的适宜使用条件如何？
2、我国的锥管螺纹连接标准有几种？各有什么特点？
3、常用的对焊管件有哪些？各自的作用是什么？
4、弯头选用时应注意什么问题？
5、常见的管道分支连接型式有哪些？各自的适宜使用条件如何？
