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压力管道材料选用

压力管道材料-管道器材选用

6.1.2无缝钢管

无缝钢管是采用穿孔热轧等热加工方法制造的不带焊缝的钢管。

必要时,热加工后的管子还可以进一步冷加工至所要求的形状、尺寸和性能。

目前,无缝钢管(DN15—600)是石油化工生产装置中应用最多的管子。

a.碳素钢无缝钢管

材料牌号:

10、20、09MnV、16Mn共4种

标准:

GB8163《流体输送用无缝钢管》

GB/T9711.1—佃97《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》

GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB/T8163:

材料牌号:

10、20、09MnV、16Mn

适用范围:

设计温度小于350C、压力低于10MPa的油品、油气和公用介质

GB6479:

材料牌号:

10、20G、16Mn共3种

适用范围:

设计温度—40〜400C、设计压力10.0〜32.0MPa的油品、油气

GB9948:

材料牌号:

10、20共2种

适用范围:

不宜采用GB/T8163钢管的场合。

GB3087:

材料牌号:

10、20共2种

适用范围:

低中压锅炉的过热蒸汽、沸水等

GB5310:

材料牌号:

20G1种

适用范围:

高压锅炉的过热蒸汽介质

检验:

一般流体输送用钢管必须进行化学成分分析、拉力试验、压扁试验和水压试验。

GB5310、GB6479、GB9948三种标准的钢管,除了流体输送用钢管必须进行的试验外,还要求进行扩口试验和冲击试验;这三种钢管的制造检验要求是比较严格的。

GB6479标准还对材料的低温冲击韧性做出了特殊要求。

GB3087标准的钢管,除了流体输送用钢管的一般试验要求外,还要求进行冷弯试验。

GB/T8163标准的钢管,除了流体输送用钢管的一般试验要求外,据协议要求进行扩口试验和冷弯试验。

这两种管子的制造要求不如前三种严格。

制造:

GB/T/8163和GB3087标准的钢管多采采用平炉或转炉冶炼,其杂质成分和内部缺陷相对较多。

GB9948多采用电炉冶炼。

大多加入了炉外精炼工艺,成分和内部缺陷相对较少。

GB6479和GB5310标准本身规定了炉外精炼的要求,其杂质成分和内部缺陷最少,材料质量最咼。

上述几个钢管标准的制造质量等级从低到高的顺序:

GB/T8163

选用:

一般情况下,GB/T8163标准的钢管适用于设计温度小于350E、压力低于10.0MPa的油品、油气和公用介质条件下;

对于油品、油气介质,当其设计温度超过350E或压力大于10.0MPa时,宜选用GB9948或GB6479标准的钢管;

对于临氢操作的管道,或者在有应力腐蚀倾向环境中工作的管道,也宜使用GB9948或GB6479标准。

凡是低温下(小于-20C)使用碳素钢钢管应采用GB6479标准,只有它规定了对材料低温冲击韧性的要求。

GB3087和GB5310标准是专门为锅炉用钢管而设置的标准。

《锅炉安全监察规程》强调指出,凡与锅炉相连的管子都属监察范围,其材料与标准的应用都应符合《锅炉安全监察规程》的规定,故锅炉、电站、供暖以及石化生产装置中用到的公用蒸汽管道(由系统供给)等都应采

用GB3087或GB5310标准。

**值得注意的是,质量好的钢管标准,钢管的价格也比较高,女口GB9948比GB8163材料的价格高近1/5,因此,在选用钢管材料标准时,应依据使用条件综合考虑,既要可靠又要经济。

b.铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管

石油化工生产装置中,常用的铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管标准有

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB9948包含的铬钼钢材料牌号:

12CrMo、15CrMo、1Cr2Mo、1Cr5Mo共4种

GB6479包含的铬钼钢材料牌号:

12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo共3种

GB5310包含的铬钼钢和铬钼钒钢材料牌号:

15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG共6种

c.不锈钢无缝钢管

常用的不锈钢无缝钢管标准有:

GB/T14976、GB13296、GB9948、GB6479、GB5310共五个

标准。

其中,后三个标准中仅列出了两三个不锈钢材料牌号,而且是不常用的材料牌号。

因此,当工程上选用不锈钢无缝钢管标准时,基本上都选用GB/T14976和GB13296标准。

GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》:

材料牌号:

0Cr18Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)、0Cr18Nil0Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347)、0Cr25Ni20(310)等共19种适于一般流体的输送。

GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》:

材料牌号:

0Cr18Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)、0Cr18Nil0Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347)、0Cr25Ni20(310)等共25种

探“304”号为ASTM标准中的对应牌号

探其中超低碳不锈钢(00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10)具有优良的抗腐蚀性能,在一定条件下,可代替稳定型不锈钢(0018Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb)用于抗介质的腐蚀;

探超低碳不锈钢高温机械性能较低,一般仅用于温度低于525E的条件下;

探稳定型奥氏体不锈钢既具有较好的抗腐蚀性能,又有较高的高温机械性能,但0Cr18Ni10Ti

中的Ti在焊接过程中易被氧化而失掉,从而降低了其抗腐蚀性能,其价格较高,这类材料一般用在较重要的场合。

探0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2具有一般的抗腐蚀性能,价格便宜,因此被广泛应用。

6.2管件

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。

管道的拐弯以前由现场煨制,该方法劳动强度大、效率低,,材料的组织状态和性能也不好,而且往往因管壁厚减薄而导致拐弯处成为整个管道的薄弱环节;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•焊缝一般为角焊缝,受力状况不好,焊缝质量也不易控制,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。

6.2.1连接形式

管件之间、管件和管子之间常用的连接型式有对焊连接、承插焊连接、螺纹连接和法兰连接。

a.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DNC40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:

1)对于DN<40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件,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,故也常用对焊连接;

2)有缝隙腐蚀介质(如氢氟酸介质)存在的情况下,即使DNC40、壁厚小于SCH160,也采用对焊连接,以避免缝隙腐蚀的发生,此时在焊接施工时常采用小焊丝直径、小焊接电流的氩弧焊而不用一般的电弧焊;

3)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;

b.承插焊连接

它多用于DNK40管壁较薄的管子和管件之间的连接。

承插焊连接必定为一个是插口,另一个则为承口管件。

一般异径短节、螺纹短节等为插口管件;

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。

C.螺纹连接

螺纹连接也多用于D隔40的管子及其元件之间的连接。

常用于不宜焊接或需要可拆卸的场合。

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,因此其使用时,常受下列条件的限制:

1)螺纹连接的管件应采用锥管螺纹;

2)螺纹连接不推荐用在大于200C及低于—45C的温度下;

3)螺纹连接不得用在剧毒介质管道上;

4)螺纹连接不推荐用在可能发生的腐蚀、缝隙腐蚀或振动、压力脉动及温度变化可能产生交变载荷的管道上;

5)用于可燃气体管道上时,宜采用密封焊进行密封。

常用的锥管螺纹可分为:

550锥管螺纹(多用于欧洲)

60°锥管螺纹(多用于美国)

(ISO7/1)为550锥管螺纹。

日本标准同时包含550锥管螺纹和60°锥管螺纹两种。

GB7306为550锥管螺纹等同采用(ISO7/1)

螺纹锥度为:

1:

16;

牙型角:

550

尺寸范围:

1/16”~6”

螺纹标志代号:

R(圆锥外螺纹)

Rc(圆锥内螺纹)

GB12716为600锥管螺纹等同采用(ANSI/ASMEB1.20.1)

螺纹锥度为:

1:

16;

牙型角:

600

尺寸范围:

1/16”~12”

标识:

NPT

两种圆锥管螺纹不能互换。

622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。

a.弯头

长半径弯头(R=1.5DN):

—般情况下,应优先采用;

短半径弯头(R=1.0DN):

多用于尺寸受限制的场合。

其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。

弯管(R=nDN):

用于缓和介质在拐弯处的冲刷和动能,可用到R=3DN、6DN、10DN、20DN根据制造方法不同又分为推制弯头、挤压弯头和焊制斜接弯头

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:

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。

b.三通

同径三通

异径三通

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

c.异径管(大小头)…通常有同心异径管偏心异径管

d.管帽(封头)..

有平盖封头

标准椭圆封头

平封头制造较容易,价格也较低,但其承压能力不如标准椭圆封头,故它常用于DNC100、

介质压力低于1.0MPa的条件下。

标准椭圆封头为一带折边的椭圆封头,椭圆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,管帽都由法兰代替,以便于管子的吹扫和清洗。

623承插焊和螺纹连接管件

它一般是指DNC40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。

6.2.4常用管件标准

国家标准:

GB12459—90钢制对焊无缝管件DN=10—500mmA、B系列

GB/T13401-9

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