管道介紹
管道是指用管子、管子聯接件和閥門等聯接成的用於輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經鼓風機、壓縮機、泵和鍋爐等增壓後，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農業灌溉、水力工程和各種工業裝置中。
管道
英文原義：PipingSymbol
中文釋義：鍵盤字元|（典型101鍵鍵盤的Enter鍵上面反斜槓的上檔字元）
註解：經常用來將某個命令或程式的輸出提供給另一個命令或程式。例如，history|grepmcopy（用history命令）將.bash_history檔案的內容傳送到grep程式，以搜尋字元串“mcopy”。
Linux進程間通信的幾種主要手段。其中管道和有名管道是最早的進程間通信機制之一，管道可用於具有親緣關係進程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關係進程間的通信。認清管道和有名管道的讀寫規則是在程式中套用它們的關鍵。
管道分類
1、按材料分類：金屬管道和非金屬管道。
2、按設計壓力分類：真空管道、低壓管道、高壓管道、超高壓管道。
3、按輸送溫度分類：低溫管道、常溫管道、中溫和高溫管道。
4、按輸送介質分類：給排水管道、壓縮空氣管道、氫氣管道、氧氣管道、乙炔管道、熱力管道、燃氣管道、燃油管道、劇毒流體管道、有毒流體管道、酸鹼管道、鍋爐管道、製冷管道、淨化純氣管道、純水管道。
考慮因素
管道-管徑的確定當流體的流量已知時，管徑的大小取決於允許的流速或允許的摩擦阻力（壓力降）。流速大時管徑小，但壓力降值增大。因此，流速大時可以節省管道基建投資，但泵和壓縮機等動力設備的運行能耗費用增大。此外，如果流速過大，還有可能帶來一些其他不利的因素。因此管徑應根據建設投資、運行費用和其他技術因素綜合考慮決定。
管道-管道的聯接管子、管子聯接件、閥門和設備上的進出接管間的聯接方法，由流體的性質、壓力和溫度以及管子的材質、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋聯接、法蘭聯接、承插聯接和焊接等4種方法:①螺紋聯接：主要適用於小直徑管道。聯接時，一般要在螺紋聯接部分纏上氟塑膠密封帶或塗上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時，一般在管子端面加墊片密封。這種聯接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當地方安裝活接頭，以便於拆裝。②法蘭聯接：適用的直徑範圍較大。聯接時根據流體的性質、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封。在需要經常拆裝的管段處和管道與設備相聯接的地方大都採用法蘭聯接。③承插聯接：用於鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其聯接件之間的聯接，只適用於在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。聯接時，一般在承插口的槽內先填入麻絲、棉線或石棉繩，然後再用石棉水泥或鉛等材料填實，還可在承插口內填入橡膠密封環，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動。④焊接聯接：這種聯接的強度和密封性最好，適用於各種管道，省工省料，但拆卸時必須切斷管子和管子聯接件。
管道-管道的敷設城市裡的給水、排水、供熱、供煤氣的管道的幹線和長距離的輸油輸氣管道大多敷設在地下，而工廠里的工藝管道為便於操作和維修多敷設在地上。管道的通行、支承、坡度與排液排氣、補償、保溫與加熱、防腐與清洗、識別與塗漆和安全等，無論對於地上敷設還是地下敷設都是重要的問題。
通行問題
地面上的管道應儘量避免與道路、鐵路和航道交叉。在不能避免交叉時，交叉處跨越的高度也應能使行人和車船安全通過。地下的管道一般沿道路敷設，各種管道之間保持適當的距離，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設在地溝或保護管內，應避免被土壓壞和使管子能膨脹移動。
支承問題
管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量（管子、閥門、管子聯接件、保溫層和管內流體的重量）、流體的壓力作用在管端的推力、風雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應力、振動載荷和地震災害等。為了保證管道的強度和剛度，必須設定各種支（吊）架，如活動支架、固定支架、導向支架和彈簧支架等。支架的設定根據管道的直徑、材質、管子壁厚和載荷等條件決定。固定支架用來分段控制管道的熱伸長，使膨脹節均勻工作。導向支架使管子僅作軸向移動。
坡度和排液排氣
為了排除凝結水，蒸汽和其他含水的氣體管道應有一定的坡度，一般不小於千分之二。對於利用重力流動的地下排水管道，坡度不小於千分之五。蒸汽或其他含水的氣體管道在最低點設定排水管或疏水閥，某些氣體管道還設有氣水分離器，以便及時排去水液，防止管內產生水擊和阻礙氣體流動。給水或其他液體管道在最高點設有排氣裝置，排除積存在管道內的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運行失常。
補償問題
管道如不能自由地伸縮，就會產生巨大的附加應力。因此，在溫度變化較大的管道和需要有自由位移的常溫管道上，需要設定膨脹節，使管道的伸縮得到補償而消除附加應力的影響。
保溫和加熱
對於蒸汽管道、高溫管道、低溫管道以及有防燙、防凍要求的管道，需要用保溫材料包覆在管道外面，防止管內熱（冷）量的損失或產生凍結。對於某些高凝固點的液體管道，為防止液體太粘或凝固而影響輸送，還需要加熱和保溫。常用的保溫材料有水泥珍珠岩、玻璃棉、岩棉和石棉硅藻土等。
防腐和清洗
為防止土壤的侵蝕，地下金屬管道表面應塗防鏽漆或焦油、瀝青等防腐塗料，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蝕性較強的低電阻土壤中的管道須設定陰極保護裝置，防止腐蝕。地面上的鋼鐵管道為防止大氣腐蝕，在表面上塗覆以各種防鏽漆。各種管道在使用前都應清洗乾淨，某些管道還應定期清洗內部。為了清洗方便，在管道上設定有過濾器或吹洗清掃孔。在長距離輸送石油和天然氣的管道上，須用清掃器定期清除管內積存的污物，為此要設定專用的傳送和接收清掃器的裝置。
識別塗漆
當管道種類較多時，為了便於操作和維修，在管道表面上塗以規定顏色的油漆，以資識別。例如，蒸汽管道用紅色，壓縮空氣管道用淺藍色等。
安全問題
為了保證管道安全運行和發生事故時及時制止事故擴大，除在管道上裝設檢測控制儀表和安全閥外，對某些重要管道還採取特殊安全措施，如在煤氣管道和長距離輸送石油和天然氣的管道上裝設事故泄壓閥或緊急截斷閥。它們在發生災害性事故時能自動及時地停止輸送，以減少災害損失。
相關介紹
管道關鍵概念
管道是Linux支持的最初UnixIPC形式之一，具有以下特點：管道是半雙工的，數據只能向一個方向流動；需要雙方通信時，需要建立起兩個管道；只能用於父子進程或者兄弟進程之間（具有親緣關係的進程）；單獨構成一種獨立的檔案系統：管道對於管道兩端的進程而言，就是一個檔案，但它不是普通的檔案，它不屬於某種檔案系統，而是自立門戶，單獨構成一種檔案系統，並且只存在與記憶體中。數據的讀出和寫入：一個進程向管道中寫的內容被管道另一端的進程讀出。寫入的內容每次都添加在管道緩衝區的末尾，並且每次都是從緩衝區的頭部讀出數據。
1管道的實現機制
管道就是指用於連線一個讀進程和一個寫進程,以實現它們之間通信的已分享檔案,又稱pipe檔案。Linux中實現了兩種管道,一種是無名管道,一種是命名管道。無名管道沒有磁碟節點,它僅作為一個記憶體對象存在,用完後就銷毀了。因為沒有檔案名稱和路徑,也沒有磁碟節點,因此無名管道沒有顯式的打開過程,實際上它是在創建時就自動打開的,並且生成記憶體inode節點、dentry目錄項對象和兩個檔案結構對象(一個讀操作、一個寫操作),其記憶體對象和普通檔案的一致,所以讀寫操作使用的是同樣的檔案接口,當然讀寫函式是專用的。因為無名管道不能顯式打開,因此只能由父子進程之間、兄弟進程之間或者其他有親緣關係並且都繼承了祖先進程的管道檔案對象的兩個進程間通信使用。命名管道是有檔案名稱和磁碟i節點的,因此可由任意兩個或多個進程間通信使用,它的使用方法和普通檔案類似,都遵循打開、讀、寫、關閉這樣的過程,但是讀寫的內部實現和普通檔案不同,而和無名管道一樣。
2無名管道的工作方式
管道以先進先出方式保存一定數量的數據。使用管道的時候一個進程從管道的一端寫,另一個進程從管道的另一端讀。在主進程中利用fork()函式創建一個子進程,這樣父子進程同時擁有對同一管道的讀寫句柄,因為管道沒有提供鎖定的保護機制,所以必須決定數據的流動方向,然後在相應進程中關閉不需要的句柄。這樣,就可以使用read()和write()函式來對它進行讀寫操作了。使用無名管道進行進程間通信的步驟概述如下:
①創建所需的管道;
②生成(多個)子進程;
③關閉/複製檔案描述符,使之與相應的管道末端相聯繫;
④關閉不需要的管道末端;
⑤進行通信活動;
⑥關閉所有剩餘的打開檔案描述符
⑦等待子進程結束。
由於read()函式和write()函式對管道操作自身帶有阻塞作用,能夠保證一個進程必須先進行寫操作,然後另外的進程才能進行讀操作,從而實現父子進程的同步。
2.2 無名管道的建立和使用
2.2.1 管道的創建pipe函式
#include<unistd.h>intpipe(intfd[2])
函式的參數中有兩個檔案描述符:fd[0]用於管道的read端,fd[1]用於管道的write端。創建成功則返回值0,否則返回-1值。
2.2.2 寫管道write函式
ret=write(fd[1],buf,n)
若管道已滿,則被阻塞,直到管道另一端read將已進人管道的數據取走為止。
2.2.3 讀管道read函式ret=read(fd[0],buf,n)
若管道為空,且寫端檔案描述字未關閉,則被阻塞。若管道寫端已關閉,則返回0。若管道不為空,分兩種情況:(設管道中實際有m個位元組),如n>=m,則讀m個;如果n<m則讀取n個。實際讀取的數目作為read的返回值。
2.2.4 關閉管道close函式
關閉寫端則導致讀端read調用返回0;關閉讀端,則導致寫端write調用返回-1,errno被設為EPIPE,在寫端write函式退出前,進程還會收到SIGPIPE信號(默認處理是終止進程,該信號可以被捕捉)。
2.2.5 檔案描述符的複製dup2
intdup2(intfdl,intfd2);
複製檔案描述符fdl到fd2。fd2可以是空閒的檔案描述符,如果fd2是已打開檔案,則關閉fd2;如果fd1不是有效的描述符,則不關閉fd2,調用失敗。
2.3 關於無名管道需要注意的幾個問題
①管道是半雙工方式,數據只能單向傳輸。如果要在兩個進程之間相互傳送數據,就要建立兩條管道。
②pipe()調用必須在調用fork()以前進行,否則子進程將無法繼承檔案描述符。
③使用無名管道互相連線的任意進程必須位於一個相關的進程家族裡。因為管道必須受到核心的限制,所以如果進程沒有在管道創建者的家族裡面,則該進程將無法訪問管道。
3命名管道
在Linux系統中,可以識別命名管道檔案。例如:$ls-lfilenameprw-r--r--lrootroot0sep2719:40filename|filename檔案名稱後跟著一個“|”符號表明該檔案是管道檔案。
3.1 命名管道的工作方式
無名管道套用的一個重大限制是只能用於具有親緣關係的進程間通信,在命名管道提出後,該限制得到了克服。命名管道提供一個路徑名與之關聯,以FIFO的檔案形式存在於檔案系統中。這樣,即使與FIFO的創建進程不存在親緣關係的進程,只要可以訪問該路徑,就能夠彼此通過FIFO相互通信。因此,通過FIFO,不相關的進程也能交換數據。FIFO管道的打開方式與普通管道有所不同,普通管道包括兩個檔案數據結構:對應的VFS索引節點以及共享數據頁,在進程每次運行時都會創建一次,而FIFO是一直存在的,需要用戶打開和關閉。Linux必須處理讀進程先於寫進程打開管道、讀進程在寫進程寫入數據之前讀入這兩種情況。除此之外,FIFO管道的使用方式與普通管道完全相同,都使用相同的數據結構和操作。
3.2 FIFO檔案的創建
命名管道的創建有兩種常見的方法:在shell提示符下使用mknod命令或在程式中使用mknod()系統調用。
3.2.1 shell命令行方式
shell命令行方式如下
$mknodfilenamep
$mkfifoa=rwfilename
這兩個命令行均可創建FIFO檔案filename。mkfifo提供了直接改變檔案讀寫許可權的功能。mknod創建的檔案通過chmod可以改變許可權。其中參數p表示所建立的節點,即特殊檔案的類型為命名管道。
4管道的不足
管道提供了從一種進程向另一種進程傳輸數據的有效方法,但是,管道還是存在一些不足:
①因為讀數據的同時也將數據從管道移去,因此管道不能用來對多個接受者廣播數據。
②如果一個管道有多個讀進程,那么寫進程不能傳送數據到指定的讀進程。同樣,如果有多個寫進程,那么沒有方法來判別是它們中的哪一個傳送的數據。
管道前景
管材通稱
當流體的流量已知時，管徑的大小取決於允許的流速或允許的摩擦阻力
(壓力降)。流速大時管徑小，但壓力降值增大。因此，流速大時可以節省管道基建投資，但泵和壓縮機等動力設備的運行能耗費用增大。此外，如果流速過大，還有可能帶來一些其他不利的因素。因此管徑應根據建設投資、運行費用和其他技術因素綜合考慮決定。
管道管子、管子聯接件、閥門和設備上的進出接管間的聯接方法，由流體的性質、壓力和溫度以
及管子的材質、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋聯接、法蘭聯接、承插聯接和焊接等四種方法。
螺紋聯接主要適用於小直徑管道。聯接時，一般要在螺紋聯接部分纏上氟塑膠密封帶，或塗上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時，一般在管子端面加墊片密封。這種聯接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當地方安裝活接頭，以便於拆裝。
法蘭聯接適用的管道直徑範圍較大。聯接時根據流體的性質、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封，在需要經常拆裝的管段處和管道與設備相聯接的地方，大都採用法蘭聯接。
管道承插聯接主要用於鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其聯接件之間的聯接，
只適用於在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。聯接時，一般在承插口的槽內先填入麻絲、棉線或石棉繩，然後再用石棉水泥或鉛等材料填實，還可在承插口內填入橡膠密封環，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動。
焊接聯接的強度和密封性最好，適用於各種管道，省工省料，但拆卸時必須切斷管子和管子聯接件。
城市裡的給水、排水、供熱、供煤氣的管道幹線和長距離的輸油、氣管道大多敷設在地下，而工廠里的工藝管道為便於操作和維修，多敷設在地上。管道的通行、支承、坡度與排液排氣、補償、保溫與加熱、防腐與清洗、識別與塗漆和安全等，無論對於地上敷設還是地下敷設都是重要的問題。
地面上的管道應儘量避免與道路、鐵路和航道交叉。在不能避免交叉時，
交叉處跨越的高度也應能使行人和車船安全通過。地下的管道一般沿道路敷設，各種管道之間保持適當的距離，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設在地溝或保護管內，應避免被土壓壞和使管子能膨脹移動。
管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量、流體作用在管端的推力、風雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應力、振動載荷和地震災害等。為了保證管道的強度和剛度，必須設定各種支(吊)架，如活動支架、固定支架、導向支架和彈簧支架等。支架的設定根據管道的直徑、材質、管子壁厚和載荷等條件決定。固定支架用來分段控制管道的熱伸長，使膨脹節均勻工作；導向支架使管子僅作軸向移動，
為了排除凝結水，蒸汽和其他含水的氣體管道應有一定的坡度，一般不小於千分之二。對於利用重力流動的地下排水管道，坡度不小於千分之五。蒸汽或其他含水的氣體管道在最低點設定排水管或疏水閥，某些氣體管道還設有氣水分離器，以便及時排去水液，防止管內產生水擊和阻礙氣體流動。給水或其他液體管道在最高點設有排氣裝置，排除積存在管道內的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運行失常。
管道如不能自由地伸縮，就會產生巨大的附加應力。因此，在溫度變化較大的管道和需要有自由位移的常溫管道上，需要設定膨脹節，使管道的伸縮得到補償而消除附加應力的影響。
對於蒸汽管道、高溫管道、低溫管道以及有防燙、防凍要求的管道，需要用保溫材料包復在管道外面，防止管內熱(冷)量的損失或產生凍結。對於某些高凝固點的液體管道，為防止液體太粘或凝固而影響輸送，還需要加熱和保溫。常用的保溫材料有水泥珍珠岩、玻璃棉、岩棉和石棉硅藻土等。
為防止土壤的侵蝕，地下金屬管道表面應塗防鏽漆或焦油、瀝青等防腐塗料，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包復。埋在腐蝕性較強的低電阻土壤中的管道須設定陰極保護裝置，防止腐蝕。地面上的鋼鐵管道為防止大氣腐蝕，多在表面上塗復以各種防鏽漆。
各種管道在使用前都應清洗乾淨，某些管道還應定期清洗內部。為了清洗方便，在管道上設定有過濾器或吹洗清掃孔。在長距離輸送石油和天然氣的管道上，須用清掃器定期清除管內積存的污物，為此要設定專用的傳送和接收清掃器的裝置。
當管道種類較多時，為了便於操作和維修，在管道表面上塗以規定顏色的油漆，以資識別。例如，蒸汽管道用紅色，壓縮空氣管道用淺藍色等。
為了保證管道安全運行和發生事故時及時制止事故擴大，除在管道上裝設檢測控制儀表和安全閥外，對某些重要管道還採取特殊安全措施，如在煤氣管道和長距離輸送石油和天然氣的管道上裝設事故泄壓閥或緊急截斷閥。它們在發生災害性事故時能自動及時地停止輸送，以減少災害損失。
管材選用
1.壓力管道金屬材料的特點
壓力管道涉及各行各業，對它的基本要求是“安全與使用”，安全為了使用，使用必須安全，使用還涉及經濟問題，即投資省、使用年限長，這當然與很多因素有關。而材料是工程的基礎，首先要認識壓力管道金屬材料的特殊要求。壓力管道除承受載荷外，由於處在不同的環境、溫度和介質下工作，還承受著特殊的考驗。
（1）金屬材料在高溫下性能的變化
① 蠕變：鋼材在高溫下受外力作用時，隨著時間的延長，緩慢而連續產生塑性變形的現象，稱為蠕變。鋼材蠕變特徵與溫度和應力有很大關係。溫度升高或應力增大，蠕變速度加快。例如，碳素鋼工作溫度超過300～350℃，合金鋼工作溫度超過300～400℃就會有蠕變。產生蠕變所需的應力低於試驗溫度鋼材的屈服強度。因此，對於高溫下長期工作的鍋爐、蒸汽管道、壓力容器所用鋼材應具有良好的抗蠕變性能，以防止因蠕變而產生大量變形導致結構破裂及造成爆炸等惡性事故。
② 球化和石墨化：在高溫作用下，碳鋼中的滲碳體由於獲得能量將發生遷移和聚集，形成晶粒粗大的滲碳體並夾雜於鐵素體中，其滲碳體會從片狀逐漸轉變成球狀，稱為球化。由於石墨強度極低，並以片狀出現，使材料強度大大降低，脆性增加，稱為材料的石墨化。碳鋼長期工作在425℃以上環境時，就會發生石墨化，在大於475℃更明顯。SH3059規定碳鋼最高使用溫度為425℃，GB150則規定碳鋼最高使用溫度為450℃。
③ 熱疲勞性能 鋼材如果長期冷熱交替工作，那么材料內部在溫差變化引起的熱應力作用下，會產生微小裂紋而不斷擴展，最後導致破裂。因此，在溫度起伏變化工作條件下的結構、管道應考慮鋼材的熱疲勞性能。
④ 材料的高溫氧化 金屬材料在高溫氧化性介質環境中（如煙道）會被氧化而產生氧化皮，容易脆落。碳鋼處於570℃的高溫氣體中易產生氧化皮而使金屬減薄。故燃氣、煙道等鋼管應限制在560℃下工作。
（2）金屬材料在低溫下的性能變化
當環境溫度低於該材料的臨界溫度時，材料衝擊韌性會急劇降低，這一臨界溫度稱為材料的脆性轉變溫度。常用低溫衝擊韌性（衝擊功）來衡量材料的低溫韌性，在低溫下工作的管道，必須注意其低溫衝擊韌性。
（3）管道在腐蝕環境下的性能變化
石油化工、船舶、海上石油平台等管道介質，很多有腐蝕性，事實證明，金屬腐蝕的危害性十分普遍，而且也十分嚴重，腐蝕會造成直接或間接損失。例如，金屬的應力腐蝕、疲勞腐蝕和晶間腐蝕往往會造成災難性重大事故，金屬腐蝕會造成大量的金屬消耗，浪費大量資源。引起腐蝕的介質主要有以下幾種。
① 氯化物 氯化物對碳素鋼的腐蝕基本上是均勻腐蝕，並伴隨氫脆發生，對不鏽鋼的腐蝕是點腐蝕或晶間腐蝕。防止措施可選擇適宜的材料，如採用碳鋼-不鏽鋼複合管材。
② 硫化物原油中硫化物多達250多種，對金屬產生腐蝕的有硫化氫（H2S）、硫醇（R-SH）、硫醚（R-S-R）等。我國液化石油氣中H2S含量高，造成容器出現裂縫，有的投產87天即發生貫穿裂紋，事後經磁粉探傷，內表面環縫共有417條裂紋，球體外表面無裂紋，所以H2S含量高引起應力腐蝕應值得重視。日本焊接學會和高壓氣體安全協會規定：液化石油中H2S含量應控制在100×10-6以下，而我國液化石油氣中H2S含量平均為2392×10-6，高出日本20多倍。
③ 環烷酸 環烷酸是原油中帶來的有機物，當溫度超過220℃時，開始發生腐蝕，270～280℃時腐蝕達到最大；當溫度超過400℃，原油中的環烷酸已汽化完畢。316L（00Cr17Ni14Mo2）不鏽鋼材料是抗環烷酸腐蝕的有效材料，常用於高溫環烷酸腐蝕環境。
2. 壓力管道金屬材料的選用
① 滿足操作條件的要求。首先應根據使用條件判斷該管道是否承受壓力，屬於哪一類壓力管道。不同類別的壓力管道因其重要性各異，發生事故帶來的危害程度不同，對材料的要求也不同。同時應考慮管道的使用環境和輸送的介質以及介質對管體的腐蝕程度。例如插入海底的鋼管樁，管體在浪濺區腐蝕速度為海底土中的6倍；潮差區腐蝕速度為海底土中的4倍。在選材及防腐蝕措施上應特別關注。
② 可加工性要求。材料應具有良好的加工性和焊接性。
③ 耐用又經濟的要求 壓力管道，首先應安全耐用和經濟。一台設備、一批管道工程，在投資選材前，必要時進行可行性研究，即經濟技術分析，擬選用的材料可制定數個方案，進行經濟技術分析，有些材料初始投資略高，但是使用可靠，平時維修費用省；有的材料初始投資似乎省，但在運行中可靠性差，平時維修費用高，全壽命周期費用高。
API標準
早在1926年，美國石油學會（API）發布API-5L標準，最初只包括A25、A、B三種鋼級，以後又發布了數次，見表4。表4 API發布的管線鋼級
註：1972年API發布U80、U100標準，以後改為X80、X100。
2000年以前，全世界使用X70，大約在40%，X65、X60均在30%，小口徑成品油管線相當數量選用X52鋼級，且多為電阻焊直管（ERW鋼管）。
我國冶金行業在十餘年來為發展管線鋼付出了極大的辛勞，目前正在全力攻關X70寬板，上海寶山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司等X70、X80化學成分、力學性能分別列於表5～表9。表5 武鋼X80卷板性能表6 X70級鋼管的力學性能表7 X70級鋼管彎曲性能檢測結果表8 X70級鋼管的夏比衝擊韌性表9 高強度輸送管的夏比衝擊韌性
我國在輸油管線上常用的管型有螺鏇埋弧焊管（SSAW）、直縫埋弧焊管（LSAW）、電阻焊管（ERW）。直徑小於152mm時則選用無縫鋼管。
我國20世紀60年代末至70年代，螺鏇焊管廠迅速發展，原油管線幾乎全部採用螺鏇焊鋼管，“西氣東輸”管線的一類地區也選用螺鏇焊鋼管。螺鏇焊鋼管的缺點是內應力大、尺寸精度差，產生缺陷的機率高。據專家分析認為，應採用“兩條腿走路”的方針，一是對現有螺鏇焊管廠積極進行技術改造，還是大有前途的；二是大力發展我國直縫埋弧焊管制管業。
ERW鋼管具有外表光潔、尺寸精度高、價格較低等特點，在國內外已廣泛套用。
焊接技術
我國的油氣資源大部分分布在東北和西北地區，而消費市場絕大部分在東南沿海和中南部的大中城市等人口密集地區，這種產銷市場的嚴重分離使油氣產品的輸送成為油氣資源開發和利用的最大障礙。管輸是突破這一障礙的最佳手段，與鐵路運輸相比，管道運輸是運量大、安全性更高、更經濟的油氣產品輸送方式，其建設投資為鐵路的一半，運輸成本更只有三分之一。因此，我國政府已將“加強輸油氣管道建設，形成管道運輸網”的發展戰略列入了“十五”發展規劃。根據有關方面的規劃，未來10年內，我國將建成14條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，總長超過萬公里的油氣管輸格局。這預示著我國即將迎來油氣管道建設的高峰期。
我國正在建設和計畫將要建設的重點天然氣管道工程有：西氣東輸工程，全長4176公里，總投資1200億元，2000年9月正式開工建設，2004年全線貫通；澀寧蘭輸氣管道工程，全長950公里，已於2000年5月開工建設，已接近完工，天然氣已送到西寧；忠縣至武漢輸氣管道工程，全長760公里，前期準備工作已獲得重大進展，在建的11條隧道已有4條貫通；石家莊至涿州輸氣管道工程，全長202公里，已於2000年5月開工建設，已完工；石家莊至邯鄲輸氣管道工程，全長約160公里；陝西靖邊至北京輸氣工程複線；陝西靖邊至西安輸氣管道工程複線；陝甘寧至呼和浩特輸氣工程，全長497公里；海南島天然氣管道工程，全長約270公里；山東龍口至青島輸氣管道工程，全長約250公里；中俄輸氣管道工程，中國境內全長2000公里；廣東液化天然氣工程，招商引資工作已完成，計畫2005年建成。在建和將建的輸油管道有：蘭成渝成品油管道工程，全長1207公里，已於2000年5月開工建設；中俄輸油管道工程，中國境內長約700公里；中哈輸油管道工程，中國境內長800公里。此外，由廣東茂名至貴陽至昆明長達2000公里的成品油管線和鎮海至上海、南京的原油管線也即將開工建設。除主幹線之外，大規模的城市輸氣管網建設也要同期配套進行。
面對如此巨大的市場，如此難得的發展機遇，對管道施工技術提出了新的挑戰。在同樣輸量的情況下，建設一條高壓大口徑管道比平行建幾條低壓小口徑管道更為經濟。例如一條輸送壓力為7.5MPa，直徑1 400mm的輸氣管道可代替3條壓力5.5MPa，直徑1 000mm的管道，但前者可節省投資35%，節省鋼材19%，因此，擴大管道的直徑已成為管道建設的科學技術進步的標誌。在一定範圍內提高輸送壓力可以增加經濟效益。以直徑1 020mm的輸氣管道為例，操作壓力從5.5MPa提高到7.5MPa，輸氣能力提高41%，節約材料7%，投資降低23%。計算表明，如能把輸氣管的工作壓力從7.5MPa，進一步提高到10～12MPa，輸氣能力將進一步增加33～60%。美國橫貫阿拉斯加的輸氣管道壓力高達11.8MPa，輸油管道達到8.3MPa，是目前操作壓力最高的管道。
管徑的增加和輸送壓力的提高，均要求管材有較高的強度。在保證可焊性和衝擊韌性的前提下，管材的強度有了很大提高。由於管道敷設完全依靠焊接工藝來完成，因此焊接質量在很大程度上決定了工程質量，焊接是管道施工的關鍵環節。而管材、焊材、焊接工藝以及焊接設備等是影響焊接質量的關鍵因素。
我國在70年代初開始建設大口徑長輸管道，著名的“八三”管道會戰建設了大慶油田至鐵嶺、由鐵嶺至大連、由鐵嶺至秦皇島的輸油管道，解決了困擾大慶原油外輸問題。
該管道設計管徑φ720mm，鋼材選用16MnR，埋弧螺鏇焊管，壁厚6～11mm。焊接工藝方案為：手工電弧焊方法，向上焊操作工藝；焊材選用J506、J507焊條，焊前烘烤400℃、1小時，φ3.2打底、φ4填充、蓋面；焊接電源採用鏇轉直流弧焊機；坡口為60°V型，根部單面焊雙面成型。
東北“八三”會戰所建設的管道已運行了30年，至今仍在服役，證明當年的工藝方案正確，並且施工質量良好。
80年代初開始推廣手工向下焊工藝，同時研製開發了纖維素型和低氫型向下焊條。與傳統的向上焊工藝比較，向下焊具有速度快、質量好，節省焊材等突出優點，因此在管道環縫焊接中得到了廣泛的套用。
90年代初開始推廣自保護藥芯焊絲半自動手工焊，有效地克服了其他焊接工藝方法野外作業抗風能力差的缺點，同時也具有焊接效率高、質量好且穩定的特點，現成為管道環縫焊接的主要方式。
管道全位置自動焊的套用已探索多年，現已有了突破性進展，成功地用西氣東輸管道工程，其效率、質量更是其他焊接工藝所不能比的，這標誌著我國油氣管道焊接技術已達到了較高水平。
管道施工用鋼管
2.1 管線鋼的發展歷史
早期的管線鋼一直採用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，在冶金上側重於性能，對化學成分沒有嚴格的規定。自60年代開始，隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大，開始採用低合金高強鋼（HSLA），主要以熱軋及正火狀態供貨。這類鋼的化學成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。隨著管線鋼的進一步發展，到60年代末70年代初，美國石油組織在API 5LX和API 5LS標準中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼。這種鋼突破了傳統鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，並通過控軋工藝使鋼的力學性能得到顯著改善。到1973年和1985年，API標準又相繼增加了X70和X80鋼，而後又開發了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當量相應地降到0.35以下，真正出現了現代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。
我國管線鋼的套用和起步較晚，過去已鋪設的油、氣管線大部分採用Q235和16Mn鋼。“六五”期間，我國開始按照API標準研製X60、X65管線鋼，並成功地與進口鋼管一起用於管線敷設。90年代初寶鋼、武鋼又相繼開發了高強高韌性的X70管線鋼，並在澀寧蘭管道工程上得到成功套用。
2.2 管線鋼的主要力學性能
管線鋼的主要力學性能為強度、韌性和環境介質下的力學性能。
鋼的抗拉強度和屈服強度是由鋼的化學成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材時，應選用屈服強度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但並非屈服強度越高越好。屈服強度太高會降低鋼的韌性。選鋼種時還應考慮鋼的屈服強度與抗拉強度的比例關係—屈強比，用以保證制管成型質量和焊接性能。
鋼在經反覆拉伸壓縮後，力學性能會發生變化，強度降低，嚴重的降低15%，即包申格效應。在定購制管用鋼板時必須考慮這一因素。可採取在該級別鋼的最小屈服強度的基礎上提高40-50MPa。
鋼材的斷裂韌性與化學成分、合金元素、熱處理工藝、材料厚度和方向性有關。應儘可能降低鋼中C、S、P的含量，適當添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素，採用控制軋制、控制冷卻等工藝，使鋼的純度提高，材質均勻，晶粒細化，可提高鋼韌性。採取方法多為降C增Mn。
管線鋼在含硫化氫的油、氣環境中，因腐蝕產生的氫侵入鋼內而產生氫致裂紋開裂。因此輸送酸性油、氣管線鋼應該具有低的含硫量，進行有效的非金屬夾雜物形態控制和減少顯微成份偏析。管線鋼的硬度值對HIC也有重要的影響，為防止鋼中氫致裂紋，一般認為應將硬度控制在HV265以下。
2.3 管線鋼的焊接性
隨著管線鋼碳當量的降低，焊接氫致裂紋敏感性降低，為避免產生裂紋所需的工藝措施減少，焊接熱影響區的性能損害程度降低。但由於焊接時管線鋼經歷著一系列複雜的非平衡的物理化學過程，因而可能在焊接區造成缺陷，或使接頭性能下降，主要是焊接裂紋問題和焊接熱影響區脆化問題。
管線鋼由於碳含量低，淬硬傾向減小，冷裂紋傾向降低。但隨著強度級別的提高，板厚的加大，仍然具有一定的冷裂紋傾向。在現場焊接時由於常採用纖維素焊條、自保護藥芯焊絲等含氫量高的焊材，線能量小，冷卻速度快，會增加冷裂紋的敏感性，需要採取必要的焊接措施，如焊前預熱等。
焊接熱影響區脆化往往是造成管線發生斷裂，誘發災難性事故的根源。出現局部脆化主要有兩個區域，即熱影響區粗晶區脆化，是由於過熱區的晶粒過分長大以及形成的不良組織引起的，多層焊時粗晶區再臨界脆化，即前焊道的粗晶區受後續焊道的兩相區的再次加熱引起的。這可以通過在鋼中加入一定量的Ti、Nb微合金化元素和控制焊後冷卻速度獲得合適的t8/5來改善韌性。
2.4 西氣東輸管道工程用鋼管
西氣東輸管道工程用鋼管為X70等級管線鋼，規格為Φ1 016mm×14.6～26.2mm，其中螺鏇焊管約占80%，直縫埋弧焊管約占20%，管線鋼用量約170萬噸。
X70管線鋼除了含Nb、V、Ti外，還加入了少量的Ni、Cr、Cu和Mo，使鐵素體的形成推遲到更低的溫度，有利於形成針狀鐵素體和下貝氏體。因此X70管線鋼本質上是一種針狀鐵素體型的高強、高韌性管線鋼。鋼管的化學成分及力學性能見表1和表2。
焊接工藝
現場焊接的特點
由於發現和開採的油氣田地處邊遠地區，地理、氣候、地質條件惡劣，社會依託條件較差，給施工帶來很多困難，尤其低溫帶來的麻煩最大。
現場焊接時，採用對口器進行管口組對。為了提高效率，一般是在對好的管口下放置基礎梁木或土堆，在對前一個對接口進行焊接的同時，開始下一個對接準備工作。這將產生較大的附加應力。同時由於鋼管熱脹冷縮的影響，在碰死口時最容易因附加應力而出問題。
現場焊接位置為管水平固定或傾斜固定對接，包括平焊、立焊、仰焊、橫焊等焊接位置。所以對焊工的操作技術提出了更高、更嚴的要求。
當今管道工業要求管道有較高的輸送壓力和較大的管線直徑並保證其安全運行。為適應管線鋼的高強化、高韌化、管徑的大型化和管壁的厚壁化出現了多種焊接方法、焊接材料和焊接工藝。
管道施工焊接方法
國外管道焊接施工經歷了手工焊和自動焊的發展歷程。手工焊主要為纖維素焊條下向焊和低氫焊條下向焊。在管道自動焊方面，有前蘇聯研製的管道閃光對焊機，其在前蘇聯時期累計焊接大口徑管道數萬公里。它的顯著特點就是效率高，對環境的適應能力很強。美國CRC公司研製的CRC多頭氣體保護管道自動焊接系統，由管端坡口機、內對口器與內焊機組合系統、外焊機三大部分組成。到目前為止，已在世界範圍內累計焊接管道長度超過34000km。法國、前蘇聯等其他國家也都研究套用了類似的管道內外自動焊技術，此種技術方向已成為當今世界大口徑管道自動焊技術主流。
我國鋼質管道環縫焊接技術經歷了幾次大的變革，70年代採用傳統焊接方法，低氫型焊條手工電弧焊上向焊技術，80年代推廣手工電弧焊下向焊技術，為纖維素焊條和低氫型焊條下向焊，90年代套用自保護藥芯焊絲半自動焊技術，到今天開始全面推廣全位置自動焊技術。
手工電弧焊包括纖維素焊條和低氫焊條的套用。手工電弧焊上向焊技術是我國以往管道施工中的主要焊接方法，其特點為管口組對間隙較大，焊接過程中採用息弧操作法完成，每層焊層厚度較大，焊接效率低。手工電弧焊下向焊是80年代從國外引進的焊接技術，其特點為管口組對間隙小，焊接過程中採用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，適合於流水作業，焊接效率較高。由於每層焊層厚度較薄，通過後面焊層對前面焊層的熱處理作用可提高環焊接頭的韌性。手工電弧焊方法靈活簡便、適應性強，其下向焊和上向焊兩種方法的有機結合及纖維素焊條良好的根焊適應性在很多場合下仍是自動焊方法所不能代替的。
自保護藥芯焊絲半自動焊技術是20世紀90年代開始套用到管道施工中的，主要用來填充和蓋面。其特點為熔敷效率高，全位置成形好，環境適應能力強，焊工易於掌握，是管道施工的一種重要焊接工藝方法。
隨著管道建設用鋼管強度等級的提高，管徑和壁厚的增大，在管道施工中逐漸開始套用自動焊技術。管道自動焊技術由於焊接效率高，勞動強度小，焊接過程受人為因素影響小等優勢，在大口徑、厚壁管道建設的套用中具有很大潛力。但我國的管道自動焊接技術正處於起步階段，根部自動焊問題尚未解決，管端坡口整形機等配套設施尚未成熟，這些都限制了自動焊技術的大規模套用。
管道清洗
管道清洗是採用化學方法或者物理方法對管道內表面污垢進行清除，達到清洗目的，保證管道內表面恢復原來表明材質的過程。
管道清洗原因
長期管內的油泥、銹垢固化造成原管徑變小；
長期的管內淤泥沉澱產生硫化氫氣體造成環境污染並易引起燃爆；
廢水中的酸、鹼物質易對管道壁產生腐蝕； 管道內的異物不定期的清除造成管道堵塞；
管道清洗的意義
管道在原材料鋼管、鋼板、不鏽鋼等在軋制時會形成軋皮；管道在製造、儲運及安裝過程中會形成鐵鏽、焊渣和為防腐塗復在管道上的油質防鏽劑，塵土、砂子、水泥、保溫材料等雜質。上述的軋皮、鐵鏽、焊渣、防鏽劑和泥沙等各種雜質嚴重影響管道的正常使用，因此對管道進行清洗，使管道內恢復材質本身表面。 清洗後，在乾淨的金屬表面形成一層緻密的化學鈍化膜，鈍化膜可以有效的防止污垢的再次產生，並且能有效的對設備進行保護。使設備不受腐蝕或者其他化學破壞作用。能有效的保證設備的安全和延長設備的使用壽命。
管道清洗的方法
1、化學清洗：化學清洗管道是採用化學藥劑，對管道進行臨時的改造，用臨時管道和循環泵站從管道的兩頭進行循環化學清洗。該技術具有靈活性強，對管道形狀無要求，速度快，清洗徹底等特點。
2、高壓水清洗：採用50Mpa以上的高壓水射流，對管道內表面污垢進行高壓水射流剝離清洗。該技術主要用於短距離管道，並且管道直徑必須大於50cm以上。該技術具有速度快，成本低等特點。
3、PIG清管：PIG工業清管技術是依靠泵推動流體產生的推動力驅動PIG（清管器）在管內向前推動，將堆積在管線內的污垢排出管外，從而達到清洗的目的。該技術被廣泛用於各類工藝管道、油田輸油輸汽管道等清洗工程，特別是對於長距離輸送流體的管道清洗，具有其他技術無法替代的優勢。
套用領域
管道因其自身獨特的特點，廣泛套用與多行業，多領域。
超高分子聚乙烯管材套用領域
固體顆粒、粉體的輸送、漿體輸送、流體輸送、氣體輸送
特性及優勢：極高的耐磨特性、極高的耐衝擊性、耐腐蝕性、良好的自潤性、對生物無毒性、獨特的耐低溫性、不易結垢性、壽命長、安裝簡便、其他特性。
超高分子聚乙烯複合管套用領域
礦山行業：礦粉輸送、礦漿輸送、尾礦排放
煤炭行業:供排水系統管線、通風和瓦斯排放管線、噴漿或注水沙管線
電力行業：煤粉、粉煤灰、水煤漿輸送、循環水管線、化學水管線、煙道和排灰管線
石油化工：原油及廢渣輸送、化工原料、廢氣、廢水輸送、腐蝕性介質管線
公用事業：污水處理、生活供水、煤氣、開燃氣集輸管線
海湖化工：海鹽輸送、滷水輸送
海洋工程：海水淡化（海水輸送管線）、港口、碼頭疏浚管線特性及優勢：具有了超高分子量聚乙烯管的所有特性、極高的耐衝擊性、保溫性好、使用壽命長、安裝簡便、可循環使用
寸膠管道的套用領域
1、火電廠、煤焦化廠
2、礦山冶金 洗煤廠 工藝管道
3、石化、電廠、化工廠 水處理管道
（1）溫度低於50度，弱酸弱鹼，內襯使用天然半硬橡膠
（2）排水、廢液處理裝置、污水處理裝置：混凝土槽、中和槽襯膠
4、鋁業公司：氫氧化鈉貯槽內襯採用氯丁橡膠。
5、化學工業：氯鹼裝置、鹽水槽染料、化學品等設備及管道襯膠。
6、鋼鐵廠：鹽酸回收裝置、焦炭爐脫硫裝置、酸洗裝置及配套管道襯膠內襯採用丁基橡膠。
相關連線
化工、石油、天然氣
管道（二）：Linux 作業系統中的概念
計算機用語
在Linux中，管道是一種使用非常頻繁的通信機制。從本質上說，管道也是一種檔案，但它又和一般的檔案有所不同，管道可以克服使用檔案進行通信的兩個問題，具體表現為：
· 限制管道的大小。實際上，管道是一個固定大小的緩衝區。在Linux中，該緩衝區的大小為1頁，即4K位元組，使得它的大小不像檔案那樣不加檢驗地增長。使用單個固定緩衝區也會帶來問題，比如在寫管道時可能變滿，當這種情況發生時，隨後對管道的write()調用將默認地被阻塞，等待某些數據被讀取，以便騰出足夠的空間供write()調用寫。
· 讀取進程也可能工作得比寫進程快。當所有當前進程數據已被讀取時，管道變空。當這種情況發生時，一個隨後的read()調用將默認地被阻塞，等待某些數據被寫入，這解決了read()調用返回檔案結束的問題。
注意：從管道讀數據是一次性操作，數據一旦被讀，它就從管道中被拋棄，釋放空間以便寫更多的數據。
我們可以使用管道符|來連線進程.在Linux系統中,由管道連線起來的進程可以自動運行,就如同在他們有一個數據流一樣.在下面的這個例子中,我們要使用sort命令來排序ps的輸出.而如果我們不使用管道,我們就要分幾步來完成:
$ ps > psout.txt
$ sort psout.txt >pssort.out
一個更好的辦法就是可以用管道來處理:
$ ps | sort > pssort.out
因為我們要在螢幕上看到他們,我們要使用第三個進程:
$ ps | sort | more
使用的管道數並沒有一個量的限制.如果我們要看到正在運行的除了shell以外的不同名字的進程,我們可以用下面的命令:
$ ps -xo comm | sort | uniq | grep -v sh | more
在這個命令中,使用了ps的輸出,將這個輸出以字母的順序進行排序,使用uniq來解壓進程,使用grep -v sh來移除名為sh的進程,最後在螢幕上顯示結果.
在這裡我們就可以看到,這樣的方式式要比單個執行的命令好得多.在這裡我們要注意的一點點就是,在這個命令中我們不要兩次使用同一個檔案.如下面的命令:
$ cat mydate.txt | sort | uniq | >mydate.txt
這樣我們就會得到一個空檔案,因為在我們讀取這個之前已經改寫了這個檔案.
pipe
Linux C 中的管道函式pipe
#include
函式原型： int pipe(int fd)
返回值： 成功為 0 ， 出錯為 -1
管道只能用於有親緣關係進程間的通信。要實現獨立進程間的通信可參照有名管道（FIFO）。
管道命令
用unix所謂的管道 可以把一個進程的標準輸出流與另一個進程的標準輸入流連線起來
unix中許多命令被設計為過濾器 從標準輸入中讀取輸入 將輸出傳送到 標準輸出
bash用“|” 在兩個命令之間創建管道
管道C語言實現父子進程間通信
管道只能半雙工通信，即某一時刻只能單向傳輸。要實現父子進程雙方互動通信，需要定義兩個管道。
下面只提供單一管道父進程向子進程傳送“Hello!”。
管道的讀寫規則
管道兩端可分別用描述字fd以及fd來描述，需要注意的是，管道的兩端是固定了任務的。即一端只能用於讀，由描述字fd表示，稱其為管道讀端；另一端則只能用於寫，由描述字fd來表示，稱其為管道寫端。如果試圖從管道寫端讀取數據，或者向管道讀端寫入數據都將導致錯誤發生。一般檔案的I/O函式都可以用於管道，如close、read、write等等。 從管道中讀取數據：如果管道的寫端不存在，則認為已經讀到了數據的末尾，讀函式返回的讀出位元組數為0；當管道的寫端存在時，如果請求的位元組數目大於PIPE_BUF，則返回管道中現有的數據位元組數，如果請求的位元組數目不大於PIPE_BUF，則返回管道中現有數據位元組數（此時，管道中數據量小於請求的數據量）；或者返回請求的位元組數（此時，管道中數據量不小於請求的數據量）。註：（PIPE_BUF在include/Linux/limits.h中定義，不同的核心版本可能會有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少為512位元組，redhat7.2中為4096）。
關於管道的讀規則驗證：
*readtest.c*
#include
#include
#include
main()
{
intpipe_fd;
pid_tpid;
charr_buf;
charw_buf;
char*p_wbuf;
intr_num;
intcmd;
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
p_wbuf=w_buf;
if(pipe(pipe_fd)0)
{
close(pipe_fd);//read
strcpy(w_buf,"111");
if(write(pipe_fd,w_buf,4)!=-1)
printf("parentwriteovern");
close(pipe_fd);//write
printf("parentclosefdovern");
sleep(10);
}
}
程式輸出結果：
*parentwriteover
*parentclosefdover
*readnumis4thedatareadfromthepipeis111
附加結論：管道寫端關閉後，寫入的數據將一直存在，直到讀出為止。
