鹤管是石油、化工储运装卸环节中用来连接储罐或栈桥管线与槽车、船舶的专用设备,行业里也常叫流体装卸臂、装卸油鹤管。它用刚性的金属管道和可旋转的接头替代传统橡胶软管,管体像鹤颈一样可以伸缩摆动,因此得名。关于它的分类、结构和原理,下面按几个方面说清楚。
鹤管属于哪类设备
鹤管是石化行业液体和液化气体装卸作业中的活动管道设备,主要用在汽车槽车、铁路罐车和槽船的装卸环节,输送原油、汽油、柴油、润滑油等石油产品,也输送液化天然气、液化石油气、液氨、强酸、强碱等化工介质。它的基本价值在于:用刚性连接加旋转接头替代软管,降低软管爆裂、脱落和静电积聚带来的风险,同时让装卸过程更容易做到密闭,减少挥发和泄漏。
鹤管的分类
鹤管的分类方式并不单一,常见的分法有以下几种。
- 按装卸位置分:顶部装载鹤管和底部装载鹤管。顶装从罐车罐口上方接入,通用性强;底装对接槽车底部接口,操作位置低、接管方便,密闭性设计上更侧重防喷溅和减少油气挥发。
- 按服务对象分:汽车装卸鹤管、火车装卸鹤管、飞机装卸鹤管、桶装鹤管,以及码头用的船用装卸臂。
- 按介质和工况分:常温装卸臂、低温装卸臂(如LNG鹤管)、衬氟鹤管、重油装车鹤管等。低温鹤管要解决深冷条件下的密封问题,衬氟鹤管则用于强腐蚀介质。
- 按是否带气相回收分:普通装车鹤管和密闭装车鹤管。密闭装车鹤管在普通鹤管基础上增设密封盖、回气管线等装置,把装卸过程中产生的油气集中处理,降低外泄风险。
- 按自动化程度分:手动操作臂和带电动、气动或液压辅助操作的自动化装车系统。更进一步的智能鹤管可集成传感器、视觉识别和控制系统,实现远程操作和自动对接。
另外,按结构还可分为单管和双管等形式,双管型可同时具备液相装卸和气相回收通路。
鹤管的结构组成
一套陆用鹤管通常由以下部分构成:
- 立柱:安装在装卸栈桥或平台上,起支撑作用,承受臂体展开时的翻转力矩。
- 旋转接头:鹤管的关键活动部件,一般用锻钢、不锈钢或合金钢制造,内部装有多列球轴承和密封圈,能在多个角度转动的同时保持密封。密封件常用增强聚四氟乙烯等材料,耐磨损、耐腐蚀。
- 内臂与外臂:内臂连接立柱一侧,外臂向外延伸,负责支撑和导流,承载介质压力。
- 垂管:末端与槽车罐口对接的管段,部分具备伸缩、密闭或回气功能。
- 平衡机构:用弹簧缸、配重、扭簧、气缸或液压等形式抵消臂体自重,使外臂和垂管能在任意位置悬停,单人即可完成对位和收臂。
- 安全与控制附件:视需要配置快速接头、紧急脱离装置(拉断阀)、防溢流系统、静电接地装置、伴热保温系统和油气回收管路等。用于液化烃等高危介质的充装接头,规范还要求具备锁定、防脱落和脱落自封闭功能。
鹤管的工作原理
鹤管的工作过程可以分成对位和输送两个环节。
对位环节依靠多组旋转接头的组合。每组接头可实现水平旋转和上下俯仰,多个关节串联起来,臂体就具备了在三维空间内调整位置的能力。槽车停靠位置前后、左右有偏差,或者罐口高度不同,操作人员手扶臂体即可把垂管移动到罐口上方完成对接。平衡机构在这个过程中始终抵消臂体自重,让操作省力,松手后臂体能在当前位置停住,不会自行掉落。
输送环节依靠刚性管道形成密闭通道。介质从库区管道进入鹤管,依次经过立柱内通道、旋转接头、内臂、外臂和垂管,最后流入槽车。旋转接头内部设有耐介质、耐腐蚀的密封件,在反复转动和摆动中仍保持密封,避免介质渗漏和油气挥发。装卸结束后断开连接,将臂体复位固定即可。
不同类型的鹤管在这个基本逻辑上是一致的,区别主要在结构和材料:低温鹤管在旋转接头和管材上采用耐低温材料和动态密封技术;衬氟鹤管在内壁增加防腐衬层;密闭装车鹤管多出一条气相回收管路,把罐车内的油气引回处理系统。
执行标准和规格范围
鹤管在国内常参照《石油库设计规范》GB 50074等石油库相关标准进行设计和选用,陆用流体装卸臂有HG/T 21608等行业标准可依。用于液化烃、液氨、液氯等介质充装时,还要满足危险化学品充装环节的安全管理要求,例如《化工企业液化烃储罐区安全管理规范》AQ 3059-2023对充装接头的锁定、防脱落、脱落自封闭功能提出了细化要求。按《陆用液体装卸臂检验规程》,这类设备应定期检验,通常每2年至少一次。
规格方面,鹤管以公称直径标注口径,从常见的DN50、DN80、DN100等中小口径,到LNG船用装卸臂可达16英寸的大口径。设计压力范围可覆盖负压到较高正压的工况,适用温度从LNG等深冷介质的低温到沥青等高温介质,具体参数因产品和介质而异,选型时应以厂家技术资料和相应标准为准,不宜套用统一数字。
常见材质牌号
鹤管的管道和接头材质主要根据介质特性选择。碳钢用于普通油品和多数化工液体;不锈钢用于腐蚀性介质和需要较高洁净度的场合;铝合金用于要求轻量化的臂体;低温工况采用低温钢;强腐蚀介质可采用内衬聚四氟乙烯(PTFE)的管道,密封件则按介质选用耐油丁腈橡胶、氟橡胶或增强PTFE等。旋转接头多采用不锈钢、合金钢锻造,以保证承力和密封性能。具体牌号需结合介质、温度和压力由设计确定,没有适用于所有工况的统一牌号。
主要应用领域
鹤管的应用集中在需要频繁装卸液体或液化气体的场所:
- 石油储运:油库、炼厂、加油站配送环节的汽油、柴油、原油、润滑油装卸。
- 化工行业:液碱、浓硫酸、盐酸、二甲醚、无水氟化氢等化工介质的汽车和火车槽车装卸。
- 液化气体:液化石油气、液氨、液氯、液化天然气等易燃易爆或有毒介质的充装作业,这类场合对密闭性和安全附件要求更高。
- 港口码头:船用装卸臂用于油品、化学品和LNG的船岸装卸。
- 其他:食用油、水煤浆、水泥等流体物料的装卸也能使用相应型式的装卸臂。
总的来说,鹤管是一类以旋转接头和刚性臂体为核心、以安全密闭装卸为目的的通用设备。分类看装卸位置、介质工况和自动化程度,结构看立柱、接头、臂体、垂管和平衡系统,原理则是多关节对位加密闭管路输送。选型时把介质特性、温度压力、装卸方式和相关标准对应起来,比记住某一个型号更有用。