暖通工程施工技术.pdf

第 页 共 60 页暖通空调与制冷工程施工技术讲义稿绪论一、本课程的性质与任务随着我国经济建设持续高速发展，与人们“小康”生活密切相关的各类制冷及空调工程建设正处于高速发展时期，必然导致社会上需要大量制冷与空调工程施工和系统运行管理方面的专业技术应用人才。施工技术是建设工程相关专业的一门必修的专业课。以培养工程施工第一线应用技术人才为主要教学目的。本课程是一门应用性较强的专业课，学习本课程的主要任务就是为同学们将来从事与空调或制冷相关的工程施工技术、工程质量监理、系统运行管理等工作打下技术入门基础。以及为从事工程预算、工程设计等工作打下必要的施工工艺知识基础。二、暖通空调与制冷工程施工技术在我国的发展概况在旧中国，空调与制冷工程几乎是空白，即使在上海等大城市有少量工程也是由外国人主持设计和施工的。在新中国成立后较长时期的计划经济年代，我国在学习借鉴前苏联经验的基础上，逐步形成了具有我国自己特色的空调与制冷工程施工技术体系。这一时期的典型工程有北京人民大会堂空调工程、首都体育馆人工冰场制冷工程、以及各大中型城市的肉类联合加工厂制冷工程等。在这一时期，我国从中央到各省相继组建成立了大中型国营施工企业（例如江西省工业设备安装公司），并着手 制订了各专业工程技术质量标准和施工验收规范。进入改革开放时期以来，随着我国科学技术的进步和人民生活水平的提高，空调及制冷工程技术的应用更是深入国民经济各个领域。尤其是过去曾被认为是“奢侈浪费”的舒适性空调工程，也得到了广泛的应用。在专业施工队伍方面，随着社会主义市场经济体制的建立健全，产生了许多非国有制的民营施工企业。对本专业毕业生的掌握专业技术能力起点要求也更高了。在这一时期，我国各项施工技术得到了长足发展，施工机械化水平大大提高。由于在施工和质量检验中不断采用新材料、新技术，目前我国正在逐步完善并定期修订各专业工程的技术质量标准和施工验收规范。同时，与工程建设相关的各类专业技术岗位工作，也正逐步形成和完善持证上岗制度。（如工程施工监理、工程造价师、工程项目经理、施工员、预算员、质检员等岗位，都已实行持证上岗制度。）三、本课程学习内容及几点建议学习内容以教材供热通风与空调工程施工技术为主要讲授内容，其中第六章有关锅炉安装 的内容，由于教学课时限制且与本专业联系不是很多，不在课堂讲授而作为自学内容。另外适当增加一些有关 制冷工程 安装方面的内容。必须指出的是，尽管本课程所涉及教学内容多与实践操作技能有关，但本专业的人才培养目标毕竟不是培养技工，同时也受教学条件和课时的限制，因此教学中还是以课堂讲授与工程实践相关的基础知识为主，适当安排一些工地现场参观见习为辅。至于实际操作技能，同学们只能在今后的工作实践中进一步学习。本课程与其它课程的相互关系与本课程必备基础知识相关的前导课程有：工程制图、工程力学、热工基础、流体力学、金属工艺学、CAD、以及空调与制冷原理等。要用到本课程相关知识的后续课程有：安装工程预算、空调与制冷工程设计。第 页 共 60 页学习本课程的几点建议由于国家有关施工技术的标准及规范处于经常更新时期，教材中部分内容现已过时或不足，故讲授时将尽可能更新或补充新内容，请同学们认真做好笔记。学习本课程一定要注重理论联系实际，同学们平时应多留心关注社会上的工程实例，尽可能得到更多的感性认识。本课程主要教学目标（学习重点）是：熟悉本专业常用工程材料的规格、性能及选用；全面了解（不是精通操作）本专业工程常见施工工艺方法及标准；熟悉本专业工程的相关国家规范及质量标准；初步具有本专业工程的组织施工能力。四、暖通空调与制冷工程的技术标准和规范主要有以下数种：采暖通风与空气调节制图标准（GBJ114-88）采暖通风与空气调节术语标准（GB50155-92）采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）冷库设计规范（GB50072-2001）洁净厂房设计规范（GBJ50073-2001）通风与空调工程施工及验收规范（GB50243-2002）制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范（GB50274-98）工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范（GB50275-98）机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-98）工业设备及管道绝热工程施工及验收规范（GBJ126-89）洁净室施工及验收规范（GBJ71-90）通风与空调工程质量检验评定标准（GBJ304-88）通风管道技术规程（JGJ141-2004）第一章常用金属管材及其加工连接第一节 管材与管道附件的通用标准管道组成及其基本概念：管道系统一般由管子（管材）和管道附件组成。管子（管材）是管道系统的主要组成部分。本节所涉及的管材主要是暖通空调与制冷工程最常用的金属管材。如钢管、铜管等。管道附件是管道系统中除管材外的其它组成部分。管道附件又可分为两类，其一是起控制通断、过滤、补偿位移等作用的，如各类阀门、过滤器、软接头等，通常统称为附件；另一类则是起管道拐弯、分支、变径、与管材或其它附件连接等作用的，如弯头、三通、变径大小头、活接头、法兰等，这一类中除法兰外通常统称为管件。一、管材及其附件的公称通径标准公称通径的概念及其意义概念。就是管材或附件的名义称呼直径。它不一定等于管材或附件的实际内径或外径。但只要管材与附件的公称通径相同，就可以正常相互连接，反之则不能正常连接。制订公称通径标准的意义。就是使管道安装连接时，同规格的管材及其附件具有通用性和互换性，有利于实现生产和选用的标准化。公称通径的表示方法国际标准格式。是在前导符号“DN”（过去我国曾用“Dg”作为公称通径前导符号）后用数字注明公称通径的毫米值。例如DN65表示公称通径为65mm。（注：由于长期以来公称第 页 共 60 页通径标准的称谓难以一致，至今仍有一些人将DN65规格称为“DN70”，对此我们必须明白这两者其实是同一规格。）工程上常用的公称通径规格，见教材P4表 1-1。英制单位格式（沿用旧俗，不很正规）。与教材 P4表 1-1 所列常用公称通径规格（从DN15开始到 DN600）相对应的英制单位依此是：21；43；1；411；211；2；212；3；4；5；6；8；10；12；16；20；24。二、公称压力、试验压力及工作压力标准公称压力公称压力的概念及其意义。公称压力是指管材或附件在常温条件下足以承受介质压力的允许值，即“许用压力”。显然公称压力较大的管材或附件，其材质较好或耗材较多，因此制订公称压力标准的意义就是方便合理选材，避免“大材小用”。公称压力的表示方法。在前导符号“PN”（我国过去曾用“Pg”作为公称压力前导符号）后用数字注明公称压力的兆帕值。例如PN1.6 表示公称压力为 1.6MPa。工程上常用的公称压力等级有：PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.0 等。试验压力管材的试验压力，是指管材出厂前，厂家为检验其强度和密封性能所做试验的压力值。通常该试验压力值为公称压力值的1.5 2 倍。也可按以下公式计算取值。SDSPws22式中：S管材壁厚(mm)管材许用应力(MPa)wD 管材外径(mm)管道工程的试验压力，是指管道工程安装完工后，依据国家有关规范进行强度及密闭性试验时必须达到的压力值。通常管道工程的试验压力大于管道工程的设计压力。工作压力管材的工作压力，是指管材在特定温度条件下的“许用压力”。该工作压力与公称压力的关系，为 P工作KP公称。这里系数 K通常小于 1，与工作温度相关。管道工程的工作压力，又称管道工程的 设计压力，是指管道在使用过程中可能出现的最大压力值。必须指出，本课程今后提到的试验压力和工作压力，如无特指，则是今后我们从事专业施工技术工作经常遇到的，管道系统的试验压力和工作压力；而教材 P4P5所指的试验压力和工作压力，则是针对管材和附件的。三、管道工程分类 分类方法：管道安装工程分类方法有多种，各专业所关心也不尽相同，主要有：按介质压力分类：低压管道，介质工作压力1.6MPa；中压管道，1.6MPa介质工作压力 10MPa；高压管道，10MPa 介质工作压力。按介质温度分类：低温管道，介质工作温度-40；常温管道，-40介质工作温度 120；中温管道，120介质工作温度 450；高温管道，450介质工作温度。按介质的性质分类：一般介质（水、蒸汽、空气等）管道；腐蚀性介质管道；易燃易爆及可燃介质管道；剧毒及有毒介质管道；,对于本专业而言：与空调水系统相关的管道工程大都属于常温低压管道；而与制冷剂系统相关的管道工程大都属于常温（少量管道可能涉及低温或中温范围）中压管道，对于氨制第 页 共 60 页冷剂管道，还属于可燃及有毒介质管道；盐水溶液及酒精溶液等载冷剂管道属于腐蚀性介质管道。管道工程分类的主要目的是：在各类施工及验收规范中对不同类别（或级别）的管道工程分别明确相应的质量检测及验收标准。在安装工程预算定额的说明中对不同类别（或级别）的管道工程分别明确套用相应的定额子目。在为施工企业划分及审核资质等级时，对不同资质等级的施工企业分别明确可以承揽哪些类别（或级别）的管道工程。四、管螺纹管螺纹是管道采用丝扣连接形式时的通用标准螺纹。其构造形式有圆柱形和圆锥形两种，前者适用于非螺纹密封的连接场合（现已不常采用），而后者适用于以螺纹密封的连接场合。圆柱形管螺纹（GB7307-87）几何尺寸。其构造为英制三角（牙形角55）螺纹，主要参数如下：n：每英吋螺纹牙数。共有 28、19、14、11 四种标准牙数，前两种用于管径小于DN15规格，由于工程上常用管材或附件的规格大都在DN15及以上，故为后两种牙数，即每英寸14 牙或 11 牙。t：螺距。t=25.4/nmm H：理论牙高。H=(t/2)2 ctg(27.5)=0.960491tmm b：实际牙高。b=(2/3)H=0.640327tmm d 或 D：螺纹大径，即外螺纹的齿顶圆直径或内螺纹的齿根圆直径。一般比同规格管材的外径略微小些（以便使管材加工螺纹略有加工余量）。d2 或 D2：螺纹中径。d2=d-b=d-0.640327tmm d1 或 D1：螺纹小径，即外螺纹的齿根圆直径或内螺纹的齿顶圆直径。d1=d-2b=d-1.280654tmm r：齿顶及齿根圆弧半径。r=0.137329tmm 规格表示方法。圆柱形管螺纹规格的表示方法，是在前导符号“G”后用数字注明公称通径的英吋值。例如G114表示公称通径为 DN32的圆柱形管螺纹。圆锥形管螺纹（GB7306-87）几何尺寸。其构造同样是英制三角（牙形角55）螺纹，区别是螺纹齿顶连线与螺纹中轴线不平行，成一锥角。主要参数大多数与圆柱形管螺纹相同，补充说明如下：d、d1、d2 分别表示 基面上的螺纹大径、小径和中径。这里基面是指内、外螺纹连接时，外螺纹上与内螺纹端面（或内螺纹上与外螺纹端面）理论假想的重合断面。：圆锥半角。其值由 2tg=1/16 确定，即=147?24?。L1：自螺纹端面至最后一牙完整螺纹的距离，即加工时必须保证的螺纹有效长度。L2：自螺纹端面至基面的距离，即螺纹的理论啮合长度。规格表示方法。圆锥形管螺纹规格的表示方法，是在前导符号“Rc”（表示圆锥管内螺纹）或“R”（表示圆锥管外螺纹）后用数字注明公称通径的英吋值。例如Rc114表示公称通径为 DN32的圆锥管内螺纹，而R112表示公称通径为 DN40的圆锥管外螺纹。有关圆锥形管螺纹的加工尺寸，详见下表：第 页 共 60 页第二节钢管及其管件一、常用钢管及其管件低压流体输送用钢管（又称“水煤气输送钢管”）管材材质及外观特征。材质为低碳软钢（便于套丝加工），俗称“熟铁”；管壁面有一条纵向焊缝；根据管材表面是否镀锌，可分为镀锌钢管（俗称“白铁管”）和非镀锌钢管（俗称“黑铁管”）两种类型；根据管材壁厚又可分为普通管和加厚管两种系列。公称压力。普通管为PN1.0；加厚管为 PN1.6。连接方式。通常DN50以下以螺纹连接（丝接）为主，DN50以上以焊接为主。对于镀锌钢管，如采用焊接方式，应对焊缝进行防腐处理。规格尺寸及单位长度质量。采用公称通径表示方法，详见下表。第 页 共 60 页管件材质及外观特征。大都为可锻铸铁材质，表面有镀锌和不镀锌两种，为便于连接作业时有效施力，外表中段做成六角凸台形或设有对称凸棱。品种及用途。（按教材 P8图 1-1 逐一简介）外接头。又称管箍、束结、内丝接头。两端口为圆锥管内螺纹（不通丝）或圆柱管内螺纹（通丝），外表设有四条凸棱。用于直线连接同规格的管材或外螺纹管件。内接头。又称外丝接头或简称外丝。两端口均为圆锥管外螺纹，中段为六角凸台。用于直线连接同规格的内螺纹管件或阀门。三通。三端口均为圆锥管内螺纹，其中一端轴线与另两端轴线垂直。用于分支连接三根同规格管段。异径三通。构造及作用与三通基本相同，只是分支端口规格与主轴端口规格不同。如分支端口规格较小，则称为中小三通；反之称为中大三通。（选用时必须指明）四通及异径四通。构造及作用与三通及异径三通基本类似，但无“中小”和“中大”之分。弯头及异径弯头。两端口不同轴，其轴线交角有 90和 135两种，前者一般无须特指，而后者必须注明为45弯头，如两端口规格不同则为异径弯头。用于管道的拐弯连接处。锁紧螺母。又称根母、纳之。两端口为通丝圆柱管内螺纹，外形很短，为六角凸台。与其它内螺纹管件配合使用起防松作用。活接头。又称由任。两端口和中间段由三个单件以公制螺纹连接组合成整体，因而便于拆卸。作用即相当于便于拆卸的外接头。内外螺丝。又称补心、内外螺母。其一端为较大规格的外螺纹接口，另一端为较小规格的内螺纹接口。用于直线连接较大规格的内螺纹管件与较小规格的管材或外螺纹管件。异径外接头。又称异径管箍、异径束结、大小头。构造及作用与外接头基本相同，区别在于两端口内螺纹规格不同。管堵。又称丝堵、闷头。一端为实心方榫头，另一端为圆锥管外螺纹。用于堵住同规格的内螺纹管件。管帽。又称盖头、管子盖。构造像封住一端的外接头，作用与管堵类似。规格表示方法。对于等径管件，规格表示方法与管材相同。如DN20、DN32等。对于异径管件，规格表示方法为DN（大规格）3DN（小规格）。如 DN50 3 DN32。理论上各种规格组合都有，但当大、小规格较悬殊时（如DN80 3 DN15），市场上不常见实物。无缝钢管管材材质及外观特征。材质大都为优质碳素结构钢（如10#、20#等）或低合金结构钢（如16Mn钢）。无缝钢管是由实心钢锭轧制而成，故表面无缝。根据轧制工艺的不同可分为热轧管和冷轧管两种类型。一般冷轧管的强度和韧性较好些，价格也较高些。规格表示及常用规格无缝钢管一般不用公称通径和公称压力的概念，其规格表示方法是在前导符号“D”或“”后用数字注明外径的毫米值，再接“3”号以及壁厚的毫米值。例如D89 3 4.0 表示管材外径为 89mm；壁厚为 4.0mm。无缝钢管的常用规格见教材P9表 1-5。这里需要补充说明几点：A表中的“公称直径”栏一般不用于无缝钢管的规格表示，而是作为其对应管道附件的公称通径值（例如外径为 57mm的无缝钢管只能与DN50规格的管道附件配套连接）；B 表中某些公称直径对应的无缝钢管外径有两个，其中上一个为市场常见的外径规格，下一个是市场不大常见的外径规格，一般用来加工管螺纹接头；C 表中的“壁厚”栏仅给出相应外径规格的几个代表值，实际上该表不可能列全，一般只要是0.5mm的整数倍，各种壁厚规格通常都有；D 是每米管理论质量还可按钢材密度 7850/m3计算求得。第 页 共 60 页连接方式。通常以焊接为主，或（焊接）法兰连接，也可（焊接）螺纹接头连接。管件材质。多为优质碳素结构钢（如10#、20#等）或普通碳素结构钢（如Q235等）。其中成品管件是由专业厂家以实心钢锭冲压或挤压制成（表面无缝）。非成品管件则是由施工企业以钢管或钢板经卷制、焊接、金加工等工艺加工制成。品种及用途。主要有弯头、三通、异径管接头、外螺纹管接头等等。与管材连接方式均为焊接。规格表示方法。与管材规格相同。有缝焊接钢管（卷板钢管）管材材质及外观特征。材质大多为普通碳素结构钢（如Q215、Q235等）或优质碳素结构钢（如 10#、20#等）。电焊钢管是由钢板卷制后再焊接而成，故表面有一条焊缝。根据卷制电焊工艺的不同可分为螺旋缝电焊管和直缝电焊管两种类型。一般前者在专业厂家生产，大都采用自动焊接，螺旋形焊缝的受力性能又较后者好，因此强度较后者好，价格也较高。规格表示及常用规格。规格表示方法与无缝钢管相同。为了便于卷制，常用外径规格大都在 D108以上。（教材 P10表 1-6 所列规格仅供参考，并不完全。）管件无专用成品管件，可采用无缝钢管成品管件，也可现场制作弯头、三通、变径等管件。其规格及表示方法与管材规格相同。二、钢管的连接螺纹连接连接形式。见教材 P11，主要有三种方式。其中最常用为第3 种，即 圆锥形管螺纹相互连接，因其密封性最好。管螺纹加工手工套（加工）螺纹以管子绞板（又称绞丝板，见教材 P12图 1-4）为工具，加工注意事项有：绞板及 板牙（刀具）应正确选用（见教材P11）。板牙安装必须按顺序对号入座，确保 4 块板牙的径向运动同心。转动 前卡板确定板牙定位 时，可一次对准相应刻度（适用于加工小管径）加工；也可先留少许加工余量，等第二次加工（适用于加工较大管径）再对准相应刻度。板牙定位后必须拧紧前卡板压紧螺钉。套丝过程中应 在板牙上加少量机油以利散热和润滑，转动绞板时注意用力均匀，不得使用爆发力。管螺纹加工的一般 质量要求：A 外观应光滑，无毛刺、裂纹；B 螺纹实际加工长度 不得少于前述锥管螺纹标准规定的有效加工长度；C 加工完后，用标准内螺纹管件做手拧紧试验，实际啮合长度不得超过前述锥管螺纹标准规定的理论啮合长度。机械套螺纹采用套丝机 作为加工设备，加工效率高，精度好。加工原理与手工套丝一样。管螺纹连接连接工具。主要采用管钳（教材P13图 1-6），有时也采用链钳。接口填料。主要采用聚四氟乙烯生料带、麻丝铅油等。连接方法。将填料顺时针缠绕在外螺纹端口数圈；顺时针将外螺纹拧进内螺纹，当手拧不动时再用管钳加力，注意用力均匀；当手感较吃力时，应注意正确的连接方位，争取一次到位，不得因拧过头而回退。法兰连接第 页 共 60 页首先将法兰焊接（或采用螺纹等其它连接方式）在管材上，再通过螺栓、螺帽、垫片将两片（又称一副）法兰连接起来。法兰连接的特点是 拆卸方便，密封性好，强度高，但成本也较高。主要 适用于管子与设备、法兰阀门或附件的连接，以及经常需要拆卸处的管材相互连接。法兰及其种类法兰的材质多为 Q235或 20#结构钢，先从钢板上割下毛坯料，再经过机床加工成型。其零件图样参见教材P8图 1-1 所示的 法兰盘。按与管材连接的方式分有平焊法兰、对焊法兰、松套法兰及螺纹法兰。本专业工程所涉及管道使用最多的是 平焊法兰 及对焊法兰。按密封面形式分有光滑式、凹凸式、榫槽式、梯形槽式等。本专业工程所涉及管道使用最多的是 平台式法兰 和榫槽式法兰。见教材 P15图 1-11。一般管道（如空调工程水系统管）常用前者；而对介质密封要求较高的管道（如制冷剂管道）常用后者。按公称压力分有PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0等各种系列。一般空调工程的水系统管道常用 PN1.6 系列法兰盘；而制冷剂管道常用PN2.5 系列法兰盘。公称通径。有 DN15及以上各种规格。法兰与管材的焊接与管材的焊接形式见教材P13图 1-7、图 1-8。焊接时注意事项有：对于平焊式法兰，管材应插入法兰孔约2/3 深度。焊接前应先 点焊，校验 管轴线与法兰密封端面基本垂直后再全面施焊，工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）规定允许垂直度的偏差为1.5?。施工时通常采用校验方法是：用特制的弯角尺靠紧管壁及法兰密封面，无间隙即认为合格。平焊法兰焊接时不仅要焊外圈，还应焊法兰孔内圈，但应注意 内圈焊缝高度不超过管壁厚。法兰与法兰相互连接垫片选用法兰垫片呈圆环薄片状，其材质有几种，见教材P15 表 1-7。本专业工程主要采用 低压或中压橡胶石棉板。垫片制作与垫入通常中压法兰阀门或附件会附带成品垫片，而低压管道施工通常要从整块的橡胶石棉板上剪取（制作）法兰垫片。剪垫片时应注意：垫片尺寸应与法兰密封端面尺寸相符，尤其是榫槽式法兰，垫片尺寸应恰好放进凹槽内。对于 平台式法兰用垫片，宜在圆环外延伸出一个“手把”，以便于插入定位。对于平台式法兰，插入垫片时应注意不要遮住法兰孔或螺栓孔，摆正后利用预先涂抹的黄油或冷冻油贴附在法兰密封面上。每副法兰只能垫 1 片垫片，不得以增加片数方式增加厚度。连接螺栓的选用及拧紧通常采用 初制或半精制六角螺栓，螺栓直径比法兰上螺栓孔直径略小，螺栓长度以拧紧后伸出螺帽约1/2 倍直径 为宜。将所有 螺栓从同一方向穿入螺栓孔后，先用手拧紧 所有螺帽至拧不动。用扳手加力拧紧时，应按对角方向顺序，用力大小应均匀一致。钢管的焊接基本概念焊接工艺主要适用于无缝钢管或有缝电焊钢管（还包括工程塑料管），镀锌钢管不宜焊接。其原理是通过加热手段使两部分材料熔融合成一个整体。管道焊接连接的优点是：强度高、密封性好、接口形式简单、工效高、占用空间少。缺点是接口不便拆卸。第 页 共 60 页焊接方式焊接方式主要有电弧焊和气焊两种，对于钢管应优先采用电焊，气焊通常适用于壁厚在3mm 以内的钢管。气焊还适用于铜管的焊接、铜管与钢管的互焊。气焊气焊器材。主要包括氧气瓶、乙炔瓶。均为钢制压力容器，容量约40 升。前者略高，满瓶压力为 15PMa；后者略粗，满瓶压力为 1.5PMa。氧气减压阀（氧气表）、乙炔减压阀（乙炔表）。可测量瓶内压力、工作压力，并可调节工作压力。射吸式焊炬（焊枪）。构造类似于教材 P22图 1-22 所示割炬。皮管连接方法与割炬也相同。焊条。本专业主要涉及：A、碳钢气焊条，又称焊丝。适用于薄壁钢管焊接，直径有2mm、3mm 等规格，长度不定尺，无外包药皮。B、铜焊条。适用于铜管焊接，以及铜管与钢管相互焊接。本专业常用黄铜焊条或铜银焊条，直径约 1mm。气焊工艺。对于 钢管通常采用对接焊，无需坡口；铜管焊口则通常采用承插接口形式，应根据介质流向确定承插方向，采用专用扩管器加工扩口。焊接时先对管口预热，待管材透红时将焊条伸入焊口熔化并与母材融为一体。对于铜焊，焊条应蘸少许硼砂粉作为焊剂。电弧焊接电焊工艺原理。利用焊条与母材间“弧光放电”产生的高温，将焊条与母材迅速融化、固结在一起，形成高强度的焊缝。电弧焊接工艺分类：按其电弧燃烧条件可分为明弧焊接、埋弧焊接、气体保护焊 等；按其采用的电源设备可分为交流电弧焊、直流电弧焊。本专业工程目前主要涉及明弧、交流或直流焊，但对制冷工程管道，氩弧焊接是发展趋势。电焊设备及器材焊接电源（电焊机）交流电焊机。实际上是交流降压变压器。通常工作电压约30V，空载电压约6080V，其工作电流可在较宽范围调节。输入电源为单相交流电，电压为380V或 220V。直流电焊机。实际上是焊接用直流发电机。通常工作电压约30V，空载电压约 5090V，其工作电流可在较宽范围调节。输入电源为三相交流电，电压为220V 或 380V。直流电焊机的工作电流不受供电网电压波动影响，电弧比交流焊机稳定，尤其适用于薄壁管材的小电流焊接。电焊条。由金属焊条芯和外包药皮组成。作用有三：A、作为产生“弧光放电”的电极；B、熔化后作为填充焊缝的金属材料；C其外包药皮可保护熔池避免与空气接触。电焊条的分类、型号较多，本专业工程主要采用结422 焊条，直径（芯材直径）有2.5mm、3.2mm、4mm、5mm 等规格。电焊软线。即连接电焊机与焊钳、电焊机与工件的导线。内部为纯铜绞线，外包绝缘橡胶皮。防护用品。主要有电焊面罩：起保护操作人员面部和眼睛作用，有手持式、头戴式两种，其视屏框中装有防紫外镜片和白玻璃片。另有绝缘皮手套、绝缘皮脚套等。管道电焊工艺主要操作工序包括：切断及断面处理、坡口、对（接焊）口、电焊、校正、施焊。焊缝 对口形式及管材坡口管材焊口形式有不坡口和坡口两种，见教材P17表 1-8。坡口的作用是保证焊缝的熔池深度和填充金属量。坡口加工目前主要采用火焰切割方法，切割后必须 修除氧化铁割渣。有条件的企业，可采用 机械坡口工艺（如上车床加工）。对口、点焊及校正对口是指将待焊的两段管材基本摆正位置，见教材 P17图 1-12 及图 1-13。对口时 轴向间隙可用废锯条或钢板校验，对于焊制钢管，对口时 应尽可能错开管壁螺旋缝或直缝。对口基本正确后，应立即 沿接口四周点焊35 点，进一步用 直尺或角尺校验待焊管材第 页 共 60 页的同轴度，必要时打掉焊点重新对口，直到符合要求为止。施焊焊接电流选用。可按公式210Id参考选用。式中d 是焊条直径 mm，一般根据管材壁厚选取相近值。如电流过大，易产生咬边和烧穿等缺陷；反之若电流过小，易产生夹渣和未焊透等缺陷。电焊工艺及注意事项基本操作包括 引弧、运条（施焊）、灭弧 三个阶段。其中 引弧和灭弧阶段的时间短，焊口温度变化大，易出现焊瘤、弧坑、气泡、夹渣、裂纹等缺陷。而运条阶段应注意控制运条速度、运条方向（根据焊缝所处空间位置确定），力求保证焊缝应有的尺寸。对于壁厚较厚的管材焊接，通常分23遍施焊，故有所谓底层、中间层和面层之说。为保证焊缝质量，在管道安装前的预制组装过程中，应考虑尽可能减少在安装现场施焊的固定焊口数量，并使固定焊口位置处于便于施焊（避免仰焊）的场所。焊缝应自然冷却，不得浇水。室外焊接时应注意防雨、防风。焊缝质量检验外观几何尺寸检验焊缝的几何尺寸要求，见教材P18表 1-9 及表 1-10。通常用直尺检验。焊缝质量无损检验（又称无损探伤）检验方法。主要有X-射线透视检验、超声波检验。均采用专门设备检验，必须由持证专业人员检验，做好检验记录作为工程验收资料之一。国家规范要求首选X-射线透视方法检验，如征得建设单位（甲方）同意，也可采用超声波方法检验。检验数量。根据现行国家规范有关本专业工程管道焊缝检验的规定：A对于设计温度低于-29的管道，所有焊缝全部进行X-射线透视检验；B其它管道当 1MPa 设计压力 4MPa时，应按全部焊缝数量不少于5比例抽检，进行X-射线透视检验；C、当按上述比例抽检时，每发现一条不合格焊缝，增加抽检同一焊工施焊的2 条焊缝，如增加抽检焊缝中发现有不合格焊缝，则每条不合格焊缝再增加抽检同一焊工施焊的2 条焊缝，如增加抽检焊缝中又发现有不合格焊缝，则对该焊工施焊的所有焊缝全额检验；D、对于已发现的不合格焊缝，经补焊修复后必须再次检验，如复检仍不合格，最多还可补焊修复一次。换句话说，经复检 2 次不合格的焊缝，不得再补焊，必须割除。检验结果应及时填写检验记录，由甲方、乙方、及监理方三方签字认可，存档作为工程验收资料之一。管道施工规范中有关焊缝位置注意事项直管段上两焊缝间距，对于 DN值150mm 管，应不少于 150mm；对于 DN值150mm 管，应不少于 DN值。焊缝距离弯管的起弯点，对于DN值100mm 管，应不少于 100mm；对于 DN值100mm管，应不少于 DN值。焊缝距离管道支架，不得少于50mm。不得在管道焊缝上开孔接支管。三、钢管的预制加工钢管的调直管材调直管材的 弯曲变形检查有目测检查 和滚动检查 两种方法。见教材18。变形管材的 校正主要有 冷态校正 和热态校正 两种方法。见教材P19。另外对于变形较严重的管材，还可第 页 共 60 页采用残缺割除 的方法。钢管的下料绘制 管段配管草图通常，在管道安装前，施工负责人（或工种班组长）应根据设计施工图 和现场 建筑具体尺寸绘制出各安装管段的 配管草图，即使对于不必绘草图的简单管段，也应做到“心中有图”。草图样例见教材 P19图 1-17。实际工作中草图宜绘制成轴测图 形式，单（管轴）线即可。下料长度计算根据管段配管草图，以及标准管件的装配尺寸，即可计算出各段管材下料尺寸。例如对于教材 P19图 1-17 的两段管材，下料尺寸分别是：（注意：教材印刷有误）2211lLababAAB22lLbcbc式中,a b c尺寸见教材 P20表 1-11。当安装较简单管道时，下料长度也可不经计算，直接逐段比量下料 安装。具体方法参见教材 P21图 1-18 所示。钢管切割管材切割工艺 基本质量要求：切口断面平整，无裂纹、毛刺、割渣、缩口等缺陷，切口断面几何特征 基本符合预期要求。常用切割方法有：锯割。主要以手工钢锯（教材P21图 1-19）为工具，也可采用专用锯床。其优点是切口无收缩，无毛刺，切割余量小，断面与管轴线夹角在一定精度内可人为控制。缺点是 断面平整性 随操作人的技能水平变化而无保证，且工作效率低。锯割时 注意事项：锯割前应在管材壁面上拟切割处画出切割相贯线，适当留有 切割余量约 1mm；正确选用、安装锯条（参见教材P21）；锯割时注意 控制施力方向，施力大小应均匀，尽量避免损坏锯条。刀割。采用手工滚刀切管器（教材P21图 1-21）为工具。其优点是 断面与管轴线垂直度高，切口无毛刺，工作效率比锯割高，几乎 无切割余量。缺点是 断面缩口较大，必要时应用刮刀修整，只能垂直切断，不能切割斜断面及其它复杂断面。刀割时 注意事项：切割前只须在管材壁面上拟切割处画出短线记号，不必留有切割余量；切割前及切割过程中应在管材壁面上拟切割处抹适量黄油，以利散热和润滑；切割时注意 控制进刀量，施力大小应均匀，尽量避免损坏刀片。砂轮切割机切割。采用砂轮切割机（教材P23图 1-24）为设备。其优点是 断面与管轴线夹角在一定范围内可人为控制，切口无收缩，工作效率较高，断面较平整。缺点是 切割余量较大，且切口锐边毛刺较多，必须用刮刀修整。砂轮切割时 注意事项：切割前应在管材壁面上拟切割处画出切割相贯线 或记号线，适当留有 切割余量约 34mm；切割机前方不得有人员及易燃易爆物质。氧炔火焰切割。采用氧炔割炬（教材 P22图 1-22）为工具。其优点是 断面形状在一定精度内可人为控制，切口几乎无收缩。缺点是 工作效率较差，断面平整性较差，切割成本较高，切割余量较大，且切口氧化铁融渣（俗称割渣）较多，必须用錾子修整。氧炔火焰切割的步骤及注意事项如下：用专用皮管连接氧气和乙炔钢瓶、氧气和乙炔减压阀、阻火器、氧炔割炬。注意：通常情况下，氧气皮管为红色，但由于各生产厂家未必执行统一的颜色标准，因此还是应仔细观察皮管壁厚或内径来区分氧气或乙炔皮管，不得搞错；氧气皮管及接头上不得沾有油污；安装割炬时应检查一下装置的安全可靠性，即（见教材 P22图 1-22）先接通氧气皮管，第 页 共 60 页打开割炬上乙炔阀，再打开氧气调节阀，此时用手指抵住割炬上乙炔皮管接口，如有吸力感觉则为正常，否则应检查装置故障（此时如点火容易引起“回火”事故）。根据切割壁厚选用合适割嘴，并分别调好氧气和乙炔的工作压力。切割操作步骤为先稍开割炬上 氧气调节阀（见教材 P22图 1-22），再打开 乙炔阀 即可点火（注意割炬喷口不要对人）。火点着后如黑烟过浓可适当关小乙炔阀。调整氧气调节阀和乙炔阀的开启度，使火焰的焰心齐整，长短适宜。切割时，先使火焰对准切割线预热，待切割部位红热后即可打开高压氧气阀 开始切割。切割过程中双手应把稳割炬使喷嘴对准切割线，避免抖动。切割完毕后，先关闭割炬上高压氧气阀，再关闭乙炔阀使割炬熄火，最后关闭氧气调节阀。如较长时间不用切割装置，还应关闭氧气钢瓶和乙炔钢瓶的总阀。另外，管材切割还有 錾切和等离子气割 等方法，参见教材P22。管材的弯曲管材弯曲时的受力分析如教材 P23图 1-25，管材弯曲后：从纵断面看，管壁内侧受挤压母线变短，壁厚增加，导致内侧易起皱褶；管壁外侧受拉伸母线变长，壁厚减少，导致外侧强度降低。从横断面看，从弯曲前的圆形变为椭圆形，截面上仅有四点仍在原来圆周位置上，并导致弯管外侧管壁（图中H I段）更加变薄。弯管的质量要求弯管表面无裂纹、折皱、重皮、鼓包等现象。弯管壁最薄处的减薄量不超过原壁厚的15（中、低压管道）。弯管断面椭圆率（椭圆长、短轴之差与长轴之比），应在规定范围内（见教材P24）。为保证达到上述质量要求，弯管的弯曲半径必须满足以下规定。热煨弯：R3.5Dw；冷煨弯：R 4Dw。热煨弯管下料（预热）长度修正计算以上弯管受力变形分析仅是纯理论的，由于工程上实际进行弯管加工时，受工艺约束条件（如胎具、充砂等）影响，管材整体会略有拉长，下料时必须扣减这一伸长量L。具体计算见教材 P25 公式（1-5）。尤其是对于 热煨弯管 工艺，必须较准确地计算管材预热长度，否则将会使弯制工艺过程中弯过头。注意：公式（1-5）仅是前人的经验总结，实际工作中最好应先做试验，再批量弯制。弯管制作工艺人工冷弯工艺采用简易弯管板制作。见教材P26图 1-26。采用手动弯管器制作。见教材P26图 1-27。采用油压顶管器制作。见教材P26图 1-28。人工热弯工艺热煨弯原理及特点。采用管内充砂、预热后再弯制。可使弯管变形小，施力少。但也增加了工艺的复杂性和加工成本。适用于较大管材的煨弯，以及对弯管质量要求较高的场合。工序简介。其顺序为：充砂捣实并封堵端口；预热至约900；设置胎具、机具；施力弯制（应适当弯过头，留有冷却回弹余量）；自然冷却、清砂。具体可见教材P27P28。机械冷、热弯管工艺采用各类弯管机制作，具体操作工艺参见教材P28P29（没必要细讲）。其优点是可提高工效。其中有芯弯管工艺还可进一步减少弯管的变形。常见弯管的尺寸计算及制作要点来回弯。其构造见教材P30图 1-34，两弯之间的直管段长度计算见公式（1-6）。第 页 共 60 页勺弯。其实就是小偏角转折弯。通常采用现场放样确定偏折角，弯曲段长度约为3 倍管材外径。半圆弯。其构造见教材P30图 1-35，弯曲段展开长度计算见公式（1-7）。半圆弯制作。（参见教材 P31）管件的现场加工制作焊制弯头制作构造形式及特点由若干个带有斜截面的直管段对接焊制而成。见教材P37图 1-37。其主要优点是：弯曲角度和弯曲半径可根据流程需要灵活设计确定，和成品冲压弯头相比价格较低。缺点是：焊缝多因而易渗漏，弹性较差，故不宜用作补偿弯头。构造尺寸参数节数（n+1）：由 n 个全（中间）节和两个半节组成。理论上节数越多弯头越光滑因而阻力小，但节数越多制作成本也越大。工程上一般规定每节对应的弯曲角最大不宜超过30。例如对于直角焊接弯头，节数至少为3，即全节与半节各为两节。弯曲半径 R：理论上弯曲半径越大弯头阻力越小且管道系统越省材，但弯曲半径越大越占用安装空间位置。工程上一般规定焊接弯头的最小弯曲半径为管材外径Dw。半背长 A/2 和半腹长 B/2：根据初等几何知识可求得tan2221wDARntan2221wDARn式中为弯头的总弯曲角度，wD 为管材外径。样板制作通常在油毛毡上画线制作样板。所谓样板就是待下料管件（如焊接弯头）在圆周表面的展开图，绘制该展开图的过程又称 放样。对于焊接弯头的样板制作，放样过程 分如下步骤（见教材 P33图 1-38）：画一条直线，截取长度为Dw的线段，并以该线段为直径在其下部作半圆。将此半圆分成 2k（一般 k3）等分，各等分点连同端点依此命名为1、2、,（2k+1）。过上述各点分别作原始直线的垂线。在线段 Dw两端的垂线上分别截取距垂足为半腹长B/2 和半背长 A/2 的线段，这两线段除垂足外的另一端点分别与各自垂足对应命名为1?和（2k+1）?，用直线段连接这两点与前述各分点垂线的交点则依次对应命名为2?、3?、,2k?。在线段 Dw一端的延长线上，截取长度为 （Dw+）的线段 EF，这里是样板材料（油毛毡）的厚度，并将该线段分成 4k 等分。各等分点连同端点依此命名为1、2、,2（k+1）、,2、1。过上述各点分别作原始直线的垂线。（只要不引起误会，这些垂线的命名不妨与对应各分点命名相同）在线段 L 的各条垂线上依此分别截取11?=11?、22?=22?、,。将上述 1?、2?、,各点用光滑曲线连接起来。如此便得出焊接弯头一半节的展开放样图，如要得到全节的展开图，只需将该曲线对称画到原