PSK线：
铁碳合金加热时珠光体向奥氏体转变的温度线（Ac1），或者冷却时奥氏体向珠光体转变的温度线（Ar1）。
1.1.3碳钢的热处理
● 热处理：
就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却以改变其组织，获得所要求的性能。
按照热处理的操作及其过程所发生的组织变化的不同，将热处理分为淬火、回火、退火及化学热处理。
淬火：
是将钢加热至超过临界温度以上，保温一定时间后,以快速冷却,使其得不到稳定的组织。
目的：
是为了获得马氏体以提高工件的硬度和耐磨度。
回火：
是将淬火后的钢重新进行不超过临界温度（GS线）时加热，使之得到较为稳定的组织。
根据对零件机械性能的具体要求回火的加热温度分为低、中、高温三种。
目的：
消除淬火后工件的内应力，并降低材料的脆性。
钢件在淬火后，几乎总是跟着回火。
退火：
退火处理时用来消除钢材在焊接、铸造或锻造后遗留下来的粗晶组织和内应力，降低硬度，增加塑性和韧性，消除偏析。
完全退火—将钢加热到GS线以上20～30℃，经保温后随炉缓冷或埋在保温灰中缓冷。
低温退火—加热至小于临界点PSK的温度而后缓慢冷却。
目的是消除工件在焊接过程中所形成的内应力，以防脆裂。
正火：
是退火的一种变态，它与退火不同之处是在静止空气中冷却。
1.1.4常用压力管道材料使用的热处理状态
1.2金属材料的基本性能
金属材料的基本性能一般包括:
机械性能、耐腐蚀性能、物理性能、制造工艺性能和经济性。
l.2.1机械性能（5.13/P168）
材料的机械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和过度变形的能力。
它包括材料的强度指标、弹性指标、塑性指标、韧性指标、疲劳强度、断裂韧度和硬度等。
1.2.2．耐腐蚀性能（化学性能）
腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全。
事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。
◆材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;
◆选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效。
等等。
1.2.3物理性能
材料的物理性能主要是指：
密度ρ（kg/m3）、导热系数、比热、熔点Tm（℃）、线膨胀系数、弹性模量E、比重
1.2.4.制造工艺性能
材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：
1）切削加工性能;2）可铸性;3）可锻性;4）可焊性;5）热处理性能;
1.2.5材料的经济性
材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的显著标志。
选材的原则：
1） 设计选材既要可靠，又要经济，能用低等级材料时就不要选用高等级材料。
2） 对材料的制造要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。
3） 对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。
1.3 温度对金属材料性能的影晌
1.3.1金属材料在高温下的性能变化
1）材料的蠕变及应力松弛
材料的蠕变：
当材料的使用温度超过其熔点的（0.25～0.35）倍时，金属性能已处于不稳定状态，此时若在外力的作用下，会出现这样一种现象:
虽然材料的应力不再增加，但其变形却随着时间的增加而继续增大，而且出现了不可恢复的塑性变形。
◆一般情况下，对碳钢，考虑蠕变发生的起始温度为300～350℃，对铬钼合金钢则为400～450℃。
应力松弛：
与蠕变现象相反，当材料受高温和外力的持续作用时可能会出现：
材料的总应变量不变，使其中部分弹性变形转化成了塑性变形，从而导致弹性应力降低，即意味着金属材料被"放松"了。
2）材料的球化和石墨化
材料的球化：
在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量而将发生迁移和聚集，形成晶粒粗大的渗碳体并夹在铁素体内，尤其是对于珠光体碳钢，其渗碳体会由片状逐渐转变成球状。
这种现象称为材料的球化。
球化的结果：
使得材料的抗蠕变能力和持久强度下降，而塑性增加。
◆一般情况下，碳钢长期处于450℃以上温度环境时，就有明显的球化现象。
材料的石墨化：
对于碳钢和一些低合金钢，在高温作用下，其组织中会出现这样一种现象:
其过饱和的碳原子发生迁移和聚集，并转化为石墨（石墨为游离的碳原子）。
由于石墨强度极低，并以片状存在于珠光体内，将使材料的强度大大降低，而脆性增加。
这种现象称为材料的石墨化。
◆一般情况下，碳钢长期处于425℃以上温度环境时，就有石墨化发生，而在475℃以上时则明显出现。
SH3059标准规定，碳钢的最高使用温度为425℃，而GB150规范则规定其最高使用温度为450℃。
3）材料的高温氧化
金属的氧化金属材料处于高温和氧化性介质（如空气）的环境中时，将会被氧化。
氧化产物为疏松的非金属物质，容易脱落，故有时也称其金属的氧化为脱皮。
1.3.2金属材料在低温下的性能变化
在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力和“粘结力”减弱而使金属呈现脆性。
一般情况下，对于每种材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低。
通常将这一临界温度称为材料的脆性转变温度。
为了衡量材料在低温下的韧性，常用低温冲击韧性〈冲击功〉来衡量.1.4常见元素对金属材料性能的影晌黑色金属材料的基本元素是铁（Fe），所以对材料性能的影响主要是指铁以外的其它元素。
1.4.1常用碳素钢中各元素对其性能的影响
碳素钢中，其主要影响元素是碳（C）。
除此之外，尚有硅（Si）、硫（S）、氧（0）、磷（P）、砷（b）、锑（Sb）等杂质元素
a碳（C）在碳素钢中的作用
b硅（S）在碳素钢中的作用
c硫（S）、氧（0）在碳素钢中的作用
d磷（P）、砷（As）、锑（Sb）在碳素钢中的作用
1.4.2．常用低合金钢中各元素对其性能的影响
管道中除螺栓材料外，常用的低合金钢为含碳量小于0.20％的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25％～0.45％的铬钢和铬钼钢。
主要影响元素：
碳（C）、锰（Mn）、铬（Cr）、Mo、V、Si、Al
杂质元素：
S、O、P、As、Sb、
a碳（C）在低合金钢中的作用同碳素钢部分。
b锰（Mn）在低合金钢中的作用
c铬（Cr）在低合金钢中的作用
d钼（Mo）在低合金钢中的作用
e钒（V）在低合金钢中的作用
f硅（st）在低合金钢中的作用
g铝（AL）在低合金钢中的作用
h硫（S）、氧（0）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）等杂质元素同在碳素钢中的作用。
1.4.3常用高合金钢中各元素对其性能的影响
压力管道中常用的高合金钢为含碳量小于0.10％的铬钼、铬镍、铬镍钼耐热钢和不锈钢。
高合金钢中，其主要影响元素：
碳（C）、铬（Cr）、钼（Mo）、镍（Ni）、钛（TI）、硅（Si）等；
杂质元素：
硫（S）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）等。
a碳（C）在高合金钢中的作用
b钼在高合金钢中的作用与在低合金钢中的作用相似。
c镍（Ni）在高合金钢中的作用
d钛（Ti）在高合金钢中的作用
e硅（S）在高合金钢中的作用2常用金属材料
铸铁、碳素钢及合金钢。
2.1铸铁
铸铁：
含碳量大于2.06％的铁碳合金。
性能特点：
是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差,一般不能锻,但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性能,价格便宜。
用途：
常用作泵机座、低压阀体等材料；地下低压管网的管子和管件。
根据铸铁中石墨的形状不同可将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁三类。
铸铁命名：
根据GB9439的规定铸铁的牌号表示方法：
QT400-15QT450-10
15延伸率（％）
400最低抗拉强度（MPa）
QT“球铁”汉语拼音第一个字母2.2碳素钢
碳素钢：
含碳量小于等于2.06%的铁碳合金称为碳素钢。
2.2.1.碳素钢的分类
a.按化学成分
普通碳素钢（P≤0.05％S≤0.05%）
b.按品质分类优质碳素钢（P≤0.04％S≤0.04%）10，15，20，25高级优质钢（P≤0.03％S≤0.02%）
平炉钢普碳钢、低合金钢、优质碳素钢 冶炼设备转炉钢普碳钢
电炉钢优质钢和合金钢
c.冶炼方法
沸腾钢A3F
脱氧程度
镇静钢A3半镇静钢18Nbb（18铌半）
结构钢
d.按用途承压用钢（压力容器用、锅炉用钢）
工具钢
特种用途钢
铸钢
锻钢用锻造方法生产的各种锻材和锻件。
锻钢的质量和机械性能都优于铸钢，能承受大冲击力的作用，用于重要的受力零件。
e.按成型方法
热轧钢
轧钢
冷轧钢
冷拔钢
2.2.2普通碳素钢
◆普通碳素钢不宜用在较重要的场合,但普通碳素钢价格便宜,故工程上常用于各种钢构架、支吊架等,而流体输送管道上使用时常给与一定的限制。
◆普通碳素钢根据其冶炼过程的脱氧程度不同可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。
沸腾钢：
在浇铸前不用硅和铝脱氧,钢液中含氧量多,浇注及凝固时会产生大量CO气泡，在钢锭模内产生沸腾现象,这类钢叫沸腾钢。
镇静钢：
而脱氧较完全,浇铸时钢水在钢锭模内不产生CO气体,这类钢叫镇静钢。
半镇静钢：
进行中等程度脱氧,介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。
普通碳素钢的表示方法和代号按GB700标准
Q235AF
F沸腾钢，b半镇静钢，镇静钢省略
质量等级号,A级不做冲击试验,B级做常温V形缺口冲击试验;
C、D两级常用在重要场合下
材料的屈服强度,MPa。
分别为195、215、235、255、275五个等级
“屈”字汉语拼音第一个字母。
2.2.3优质碳素钢
◆优质碳素钢中的有害杂质元素S、P比普通碳素钢低,脱氧较好,杂质含量较低,故其综合机械性能、耐蚀性等均优于普通碳素钢。
优质碳素钢与高级优质碳素钢相比,价格不高,且是工程上应用最广泛的碳素钢。
◆ 优质碳素钢的表示方法和代号按GB221标准：
XXXXXXX
特殊用途标记，R压容用钢；g锅炉用钢；D低温用钢
如为沸腾钢或半镇静钢,尚应加“F”或"b"
含锰元素的量达到0.7％以上时,或特意加入的其它元素，为该元素的化学符号，如Mn、Si等（16MnR）
两位数字,表示钢中平均含碳量的万分之几如：
10、20、25、35等
“ZG”表示铸钢,铸钢以外的生产方法不表示。
2.2.4高级优质碳素钢
其各方面性能略优于优质碳素钢,但价格较高，高级优质碳素钢在优质碳素钢的牌号后加A
2.3合金钢
合金钢：
为了提高钢的机械性能、工艺性能或物理化学性能,通常有意识地向钢中加入一些合金元素,由此得到的钢就叫合金钢。
合金钢的优点
合金钢与碳素钢相比,它具有较高的强度,较好的耐热性,较好的耐低温性能,较好的耐腐蚀性能等优点,甚至有些生产环境采用碳素钢是满足不了要求的。
故合金钢是压力管道中常用的也是很重要的材料。
2.3.1合金钢分类
2.3.2常用合金钢
压力管道中常用的合金钢有低合金钢、调质钢、不锈钢、耐热钢和低温钢。
a.低合金钢
低碳型合金钢，合金元素总量一般≯3％；强度明显高于碳素钢，有较好的塑性和韧性，可焊性尚可；低合金钢有碳锰系、碳锰钒系、铬钼系、铬钼钒系
◆碳锰系和碳锰钒系
◆铬钼系和铬钼钒系
XXXXXXXXX
特殊用途标记,同优质碳钢部分。
对高级优质合金钢,在其后加“A”.主要合金元素符号及其含量,其中前两位为元素符号,后两位数字为该合金元素的平均百分比含量。
数字为一位数时则用一个数字表示,含量不足1.5％时可省略不注。
有多个合金元素时则依次按此规则填写。
两位数字,表示钢中平均含碳量的万分之几。
两个字母“ZG”铸钢,铸钢以外的生产方法不表示。
b.调质合金钢
c.不锈钢
◆分类（按常温的组织不同）
奥氏体型；奥氏体-铁素体双相型；铁素体型；马氏体型；沉淀硬化型
◆表示方法
1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni900Cr18Ni18合金元素表示方法同低合金钢含碳量千分之几（一位数表示）
C<0.1%用“0”表示“低碳”
<0.03%用“00”表示“超低碳”
◆常用不锈钢
1）奥氏体不锈钢
2）奥氏体一铁素体型不锈钢
3）铁素体型不锈钢
4）马氏体不锈钢
5） 沉淀硬化型不锈钢
d.耐热钢
e.低温用钢（镍钢）
2.4常用金属材料技术条件标准
3常用金属材料的基本限制条件
工程上的实际应用环境条件是十分复杂的，不同的介质、介质温度、介质压力等操作条件的组合，构成了无数个选材条件。
3.1一般限制条件
在进行工程材料选用时，首先应遵循下列一些原则。
3.1.1满足操作条件的要求
3.1.2满足材料加工工艺和工业化生产的要求
3.1.3符合既适用又经济的要求
a.腐蚀方面
b.材料标准及制造方面
c.新材料、新工艺应用方面
3.2常用材料的应用限制
3.2.1铸铁
一般限制条件：
1）使用在介质温度为-29～343℃的受压或非受压管道；
2）不得用于输送介质温度高于150℃或表压大于2.5MPa的可燃流体管道；
3）不得用于输送任何温度压力条件的有毒介质；
4）不得用于输送温度和压力循环变化或管道有振动的条件下。
实际上，可锻铸铁经常被用于不受压的阀门手轮和地下管道；球墨铸铁经常被用于工业用管道中的阀门阀体。
3.2.2普通碳素钢
限制条件：
a. 沸腾钢
1） 应限用在设计压力≤0.6MPa，设计温度为0～250℃的条件下；
2） 不得用于易燃或有毒流体的管道；
3） 不得用于石油液化气介质和有应力腐蚀的环境中；
b. 镇静钢
1） 限用在设计温度为0～400℃范围内。
2） 当用于有应力腐蚀开裂敏感的环境时，本体硬度及焊缝硬度应不大于HB200，并对本体和焊缝进行100％无损探伤；
c. 用于压力管道的沸腾钢和镇静钢
1）含碳量不得大于0.24%。
2）Q235A（F、b），Q235B（F、b）、Q235C、Q235D适用范围（5.34/P177）
3.2.3优质碳素钢
优质碳素钢是压力管道中应用最广的碳钢，对应的材料标准有：
GB/T699、GB/T8163、GB3087、GB5310、GB9948、GB6479等。
这些标准是根据不同的使用工况而提出了不同的质量要求。
它们共性的使用限制条件：
a.输送碱性或苛性碱介质时应考虑有发生碱脆的可能，锰钢（如16Mn）不得用于该环境；
b.在有应力腐蚀开裂倾向的环境中工作时，应进行焊后应力消除热处理，锰钢（如16Mn）不宜用于有应力腐蚀开裂倾向的环境中；
c.在均匀腐蚀介质环境下工作时，应根据腐蚀速率、使用寿命等进行经济核算;
d.碳素钢、碳锰钢和锰钒钢在425℃及以上温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的可能性.
e.临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性。
f.含碳量大于0.24%的碳钢不宜用于焊连接的管子及其元件；
g.用于-20℃及以下温度时，应做低温冲击韧性试验；
h.用于高压临氢、交变载荷情况下的碳素钢材料宜是经过炉外精炼的材料。
3.2.4铬钼合金钢
常用的铬钼合金钢材料标准有GB9948、GB5310、GB6479、GB3077、GB1221等，其使用限制条件如下：
a.碳钼钢（C-0.5Mo）在468℃温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的倾向；
b.在均匀腐蚀环境下工作时，应根据腐蚀速率、使用寿命等进行经济核算，同时给出足够的腐蚀余量；
c.临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性；
d.在高温H2+H2S介质环境下工作时，应根据Nelson曲线和Couper曲线确定其使用条件；
e.应避免在有应力腐蚀开裂的环境中使用；
f．在400-550℃温度区间内长期工作时，应考虑防止回火脆性问题。
g.铬钼合金钢一般应是电炉冶炼或经过炉外精炼的材料。
3.2.5不锈耐热钢
压力管道中常用的不锈耐热钢材料标准主要有GB/T14976、GB4237、GB4238、GB1220、GB1221等。
其共性的使用限制条件如下：
升级会员 