工业管道材料选用规定.docx

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工业管道材料选用规定

1目的

为了贯彻质量监视检验检疫总局"压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则"、劳动部颁发的"压力管道平安管理与监察规定"及中国石油化工集团公司"压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则实施细则"，加强石油化工工艺装置及公用物料系统中金属压力管道材料设计的规和管理，确保石油化工工艺装置及公用物料系统中金属压力管道材料的设计质量，特制订本制度。

2围

本规定适用于石油化工工艺装置及公用物料系统中，金属管道设计根底条件确实定和设计压力不大于35.OMPa，设计温度不超过材料允许使用温度围的石油化工压力管道组成件的材料选用。

本规定不适用于有色金属管道,

3职责

本规定由镇海石化工程**公司设计部负责实施。

4本规定引用标准

"钢制压力容器"GB150

"优质碳素构造钢"GB／T699

"碳素构造钢"GB700

"不锈钢棒"GB1220

"耐热钢棒"GB1221

"低合金高强度构造钢"GB／TI591

"合金构造钢技术条件"GB3077

"输送流体用无缝钢管"GB／T8163

"低中压锅炉用无缝钢管"GB3087

"高压锅炉用无缝钢管"GB5310

"石油裂化用无缝钢管"GB9948

"化肥设备用高压无缝钢管"GB6479

"流体输送用不锈钢无缝钢管"GB／T14976

"流体输送用不锈钢焊接钢管"GB12771

"低压流体输送用镀锌焊接钢管"GB／T3091

"低压流体输送用焊接钢管"GB／T3092

"石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1局部：

A级钢管"GB／T9711.1

"无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差"GB／T17395

"不锈钢晶间腐蚀试验方法"GB／T4334.1～4334.5

"工业金属管道工程施工及验收规"GB50235

"职业性接触毒物危害程度分级"GB5044

"石油化工企业设计防火规"GB50160〔1999年版〕

"用螺纹密封的管螺纹"GB／T7306

"60°圆锥管螺纹"GB／T12716

"钢制对焊无缝管件"GB／T12459

"钢板制对焊管件"GB／T13401

"锻钢制承插焊管件"GB／T14383

"锻钢制螺纹管件"GB／T14626

"石棉橡胶板"GB／T3985

"耐油石棉橡胶板"GB／T539

"石油化工企业配管工程术语"SH3051

"管法兰用石棉橡胶板垫片"SH3401

"管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片"SH3402

"管法兰用金属环垫"SH3403

"管法兰用紧固件"SH3404

"石油化工企业钢管尺寸系列"SH3405

"石油化工钢制管法兰"SH3406

"管法兰用缠绕式垫片"SH3407

"钢制对焊无缝管件"SH3408

"钢板制对焊管件"SH3409

"锻钢制承插焊管件"SH3410

"石油化工钢制阀门选用、检验及验收"SH/T3064

"石油化工企业管道支吊架设计规"SH3073

"石油化工钢制压力容器材料选用标准"SH3075

"加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则"SH／T3096。

"加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则"SH／T3129。

"石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规"SH3501，

"石油化工企业非埋地管道抗震设计通则"SH3039

"石油化工企业管道柔性设计规"SH3041

"钢制管法兰、垫片、紧固件"HG20592～20635

"化工金属管道工程施工及验收规"HG20225

"锻钢制承插焊、螺纹和对焊接收台"HG／T21632

"钢制化工容器材料选用规定"HG20581

"化工装置管道材料设计规定"HG／T20646

"压力容器用碳素钢和低合金钢锻件"4726

"低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件"4727

"压力容器用不锈钢锻件"4728

"压力容器无损检测"4730

"钢制压力容器焊接工艺评定"4708

"钢制压力容器焊接规程"／T4709

5管道级别

5.1石油化工管道的级别，应根据输送介质的危险程度和设计条件划分。

5.2管道分级按表5.2-1进展。

5.3管道级别，应在管道表、单线图或相关的技术文件上逐根加以注明，作为设计、施工和检验的依据。

5.4除设计另有规定外，石油化工管道应按现行"石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规"SH3501的要求进展施工和验收。

管道分级〔按SH3059-2001〕表5.2-1

管道级别

适用围

SHA

1毒性程度为极度危害介质管道（苯管道除外）

2毒性程度为高度危害介质的丙烯晴、光气、二硫化碳和氟化氢管道

3设计压力大于或等于10.0MPa的介质管道

SHB

1毒性程度为极度危害介质的苯管道

2毒性程度为高度危害介质管道〔丙烯晴、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外

3甲类、乙类可燃气体和甲A类、乙A类可燃液体介质管道

SHC

1毒性程度为中度、轻度危害介质管道

2乙A类、丙类可燃液体介质管道

SHD

设计温度低于-29℃的低温管道

SHE

设计压力小于10.0MPa且设计温度高于或等于-29℃的无毒、非可燃介质管道

注：

1混合物料应以其主导物料作为分级依据。

2常见毒性介质、可燃介质见"加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则"SH／T3129附录A．

6管道设计条件

6.1设计压力

6.1.1管道组成件的设计压力，不应低于正常操作过程中，由压〔或外压〕与温度构成的最苛刻条件下的压力。

注：

最苛刻条件是指导致管道组成件最大壁厚或最高压力等级的条件。

6.1.2与设备和容器连接的管道，其设计压力不应低于所连接设备或容器的设计压力，并应符合以下要求：

6.1.2.1管道系统有平安泄压装置时，设计压力不应低于平安泄压装置的设定压力与静液柱压力之和。

6.1.2.2管道系统未设平安泄压装置时，设计压力不应低于压力源可能引起的最高压力与静液柱压力之和。

6.1.3无平安泄压装置的离心泵排出管道的设计压力，应取以下两项中的较高值：

6.1.3.1离心泵的正常吸入压力加泵进出口额定压差的1.2倍；

6.1.3.2离心泵的最大吸人压力加泵进出口额定压差。

6.1.4真空系统管道的设计压力，应取0.1MPa外压。

6.2设计温度

6.2.1管道组成件的设计温度，不应低于正常操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的温度。

6.2.2无隔热层管道组成件的设计温度，应按以下要求确定：

6.2.2.1SHA级管道组成件，应取介质温度作为设计温度。

当取其他温度作为设计温度时，必须经计算或试验确定。

6.2.2.2其余级别管道组成件的设计温度，当介质温度低于65℃时，取介质温度；当介质温度等于或高于65℃时，可按以下原则确定：

（1）管子、对焊管件、承插焊或对焊端阀门及壁厚与管子相近的其他管道组成件，不应低于95％的介质温度。

（2）法兰、垫片及带法兰的阀门，不应低于90％的介质温度；

（3）螺栓、螺母等紧固件，不应低于90％的介质温度。

6.2.3带外隔热层管道，除经计算、试验或测定证明可采用其他温度外，应取介质温度作为设计温度。

6.2.4带衬里或隔热层管道的设计温度，应经传热计算或实测确定。

6.2.5带夹套或外伴热的管道，当工艺介质温度高于伴热介质温度时，应取工艺介质温度作为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，带夹套管道应取伴热介质温度作为设计温度，带外伴热管道应取伴热介质温度减10℃与工艺介质温度二者中较高值作为设计温度。

6.2.6平安泄压管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为设计温度。

6.2.7需吹扫管道的设计温度，应根据具体条件确定。

6.3环境影响

6.3.1由于环境影响可能形成真空的气体或蒸汽管道，应有耐真空能力或采取防止产生真空的措施。

6.3.2由于环境影响可能造成压力升高的管道，应能承受升高后的压力或采取消除升压的措施。

6.4动力影响

6.4.1对可能承受冲击作用〔水击、液体或固体物料冲击等〕的管道，在设计时应考虑动荷载影响。

6.4.2室外架空管道，应考虑风荷载的影响。

6.4.3对于抗震设防烈度为6至9度的非埋地管道，应按现行"石油化工企业非埋地管道抗震设计通则"SH/T3039进展设计。

6.4.4承受机械振动、压力脉动的管道，应考虑振动影响。

6.4.5管道应能承受由于介质突然减压或排放时产生的反作用力。

6.5重力荷载影响

6.5.1管道设计，应考虑以下荷载影响：

6.5.1.1输送介质或试验介质以及冰雪等活荷载；

6.5.1.2管道组成件、隔热材料以及加在管道上的其他固定荷载；

6.5.1.3其他原因产生的荷载。

6.6热膨胀和冷收缩的影响

6.6.1管道设计，应考虑以下影响：

6.6.1.1由于管道被约束或固定，不能自由膨胀和收缩而产生的推力和力矩：

6.6.1.2由于管壁温度急剧变化或温度分布不均匀而产生的热应力；

6.6.1.3由于材料的热膨胀性能不同而产生的热应力，如复合钢管、夹套管等。

6.7支架及管端位移的影响

6.7.1管道设计，应考虑支架及与管端相连接的设备由于热胀、根底沉降或其他外部因素影响可能产生的位移。

6.8材料韧性降低的影响

6.8.1管道设计，应考虑由于焊接、热处理、弯曲成形以及由于低温或高挥发性流体突然减压急冷所造成的材料韧性降低的影响

6.9管道介质的影响

6.9.1管道设计，应考虑原油中高硫及酸值对管道的影响,并针对性的进展选材。

6.9.1.1高硫原油

总含硫量大于或等于1.0%（重量比）的原油，包括高硫低酸值原油和高硫高酸值原油。

6.9.1.2高硫低酸值原油

总含硫量大于或等于1.0%（重量比），酸值小于等于0.5mgKOH/g的原油。

6.9.1.3高硫高酸值原油

总含硫量大于或等于1.0%（重量比），酸值大于0.5mgKOH/g的原油。

6.9.2对高硫低酸和高硫高酸的管道选材应符合以下原则:

6.9.2.1设计选材应以装置正常操作条件下原（料）油中的含硫量和酸值为依据，并考虑最苛刻操作条件下可能到达的最大含硫量与最高酸值组合时对管道造成的腐蚀；

6.9.2.2对于均匀腐蚀环境，应防止出现管道元件壁厚急剧减薄的"材料一介质环境组合〞，所选材料的均匀腐蚀速率不宜大于O.25mm／a；

6.9.2.3宜防止出现严重局部腐蚀（如：

点蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀、磨损腐蚀等）的"材料一介质环境组合〞的出现。

当不可防止时，应采取其它有效的防止措施；

6.9.2.4宜防止出现应力腐蚀开裂的"材料一介质环境组合〞：

6.9.2.5对于有工艺氢存在的介质环境，宜防止出现氢损伤的"材料一介质环境组合〞；

6.9.2.6中选用低等级材料均匀腐蚀速率较大而改选用高等级材料时，应考虑可能出现的其它更加危险的腐蚀类型，如：

局部腐蚀或应力腐蚀开裂；

6.9.2.7高温环境下，应充分考虑可能出现的材料变性问题，如材料的石墨化、回火脆性、脱碳等，并防止由此可能带来的管道元件破坏；

6.9.2.8具有同样操作条件的各管道元件应选取一样或性能相当的材料。

与主管相接的分支管道、吹扫蒸汽管道等的第一道阀门及阀前管道，均应选取与主管一样或性能相当的材料，并取一样的腐蚀裕量。

7管道设计基准

7.1管道组成件的压力温度参数

7.1.1以压力等级或公称压力表示，并规定了压力温度参数的标准管道组成件，其压力温度参数应按该标准确定。

7.1.2以钢管壁厚系列〔包括壁厚、表号或重量级别等表示方法〕表示，但未规定压力温度参数的标准管道组成件，其压力温度参数，应根据与其许用应力一样的材料的无缝钢管减去附加裕量后的壁厚确定。

7.2许用应力

7.2.1管道组成件的材料许用应力，应按现行"钢制压力容器"GB150的规定选用。

7.2.2管道柔性设计的应力限制，应符合现行"石油化工企业管道柔性设计规"SH3041的规定。

7.2.3计算临时荷载用的材料许用应力，应符合以下要求:

7.2.3.1当在操作条件下的压力、重力及其他持续荷载产生的纵向应力与风荷载或地震荷载等临时荷载产生的应力组合时，材料许用应力不应大于现行"钢制压力容器"GB150规定值的1.33倍；

进展应力组合时，风荷载和地震荷载不应同时考虑；

7.2.3.2除另有规定外，在试验条件下管道中产生的应力，不应超过管道在该试验温度下许用应力的1.5倍；

计算试验条件下产生的应力时，不考虑风荷载、地震荷载等临时荷载的影响。

7.2.4当管道在操作压力或操作温度或两者同时发生偶然变化并能同时满足以下要求时，可按7.2.5条规定，允许操作参数有适当波动：

7.2.4.1管道中无铸铁或其他非韧性金属材料制成的管道组成件；

7.2.4.2考虑临时荷载的管道，其纵向组合应力能满足7.2.3条的要求；

7.2.4.3管道在全部运行期间，总的应力循环次数不超过7000次；

8.2.4.4在任何情况下，提高后的管道压力不得超过管道的系统试验压力，且阀门及管道连接点处的密封元件，不得由于压力、温度的变化，降低或失去其应有的密封性能。

7.2.5符合7.2.4要求的管道，其超出设计条件的非经常性的压力、温度变动所产生的应力值，应符合以下要求：

7.2.5.1当任何一次压力、温度变化持续时间不超过10h，且全年累计不超过100h时,在提高的压力、温度条件下，其压力设计用许用应力可在7.2.1条规定的根底上提高33%;

7.2.5.2当任何一次压力、温度变化持续时间不超过50h，且全年累计不超过500h时，在提高的压力、温度条件下，其压力设计用许用应力可在7.2.l条规定的根底上提高20%。

7.3其他

7.3.1管道设计寿命宜为15年。

7.3.2除另有规定外，对于有毒、可燃介质管道的法兰连接最低公称压力，应符合以下规定：

7.3.2.1SHA级管道的公称压力，不宜低于5.0MPa。

7.3.2.2SHB，SHC级管道的公称压力，不宜低于2.OMPa。

8管道器材选用

8.1一般规定

8.1.1管道材料，应根据管道级别、设计温度、设计压力和介质特殊要求等设计条件，以及材料加工、工艺性能、焊接性能和经济合理性等选用。

8.1.2标准管道组成件的压力温度参数，应符合管道设计温度和设计压力的要求。

8.1.3在设计条件下，非标准管道组成件的计算应力，不应超过管道设计温度下材料的许用应力。

8.1.4当管道在操作过程中存在压力温度波动时，管道组成件的压力温度允许变动围，应符合本通则7.2.4条及7.2.5条的规定。

8.1.5压力管道受压元件用钢，应采用平炉、电炉或纯氧顶吹转炉冶炼。

钢材的技术要求应符合标准、行业标准和有关技术条件的规定。

8.1.6受压元件以及直接与受压元件焊接的非受压元件用钢材，必须有钢厂的钢材质量证明书。

8.1.7采用未形成或行业标准的新材料时，应经过适当级别的技术鉴定，并根据设计条件核对材料的各项性能指标。

8.1.8压力管道受压元件采用国外材料时，应选用国外规允许使用的材料，其使用围应符合相应规的规定，并有该材料的质量证明书。

8.1.9输送极度危害介质、高度危害介质及液化烃的压力管道应采用优质钢制造；输送可燃介质的管道不得采用沸腾钢制造。

合碳量大于0.24％的材料，不宜用于焊制管子及管件。

8.1.10选择材料时，应考虑不同材料间相互连接或接触，在工艺过程中可能产生的有害影响。

8.1.11输送腐蚀性介质管道用材料应有耐腐蚀能力。

除晶间腐蚀和其他局部性腐蚀需按具体情况考虑外，一般可根据介质对金属材料的腐蚀速率选用。

8.1.12管道金属材料的耐腐蚀能力根据介质对金属材料的腐蚀速率，可分为以下四类：

8.1.12.1年腐蚀速率不超过0.05mm的材料为充分耐腐蚀材料；

8.1.12.2年腐蚀速率为0.05～0.lm的材料为耐腐蚀材料；

8.1.12.3年腐蚀速率超过0.1～0.5mm的材料为尚耐腐蚀材料；

8.1.12.4年腐蚀速率超过0.5m的材料为不耐腐蚀材料。

8.1.13对于尚耐腐蚀材料，可根据技术经济比较，确定是在较大腐蚀裕量的条件下应用或者另选用较高级别的耐腐蚀材料。

8.1.14常用钢材使用温度，不宜超过表8.1.14-1规定。

常用钢材使用温度表8.1.14-1

钢类

钢号

使用温度

碳素构造钢

Q235A·F

250

Q235-A、Q235-B

350

Q235-C

400

优质碳素构造钢

10

-30～425

20

-20～425

20G

-20～450

低合金钢

16Mn

-40～450

16MnD

-40～350

09MnD

-50～350

09Mn2VD

-50～100

09MnNiD

-70～350

12CrMo

≤525

15CrMo

≤550

12Cr12MoVG

≤575

12Cr2Mo

≤575

1Cr5Mo

≤600

高合金钢

0Cr13

≤400

0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti

-196～700

0Cr17Ni12Mo2

-196～700

0Cr18Ni12Mo2Ti

-196～500

0Cr19Ni13Mo3

-196～700

00Cr19Ni10

-196～425

00Cr17Ni14Mo2

-196～450

00Cr19Ni13Mo3

-196～450

8.1.15高温管道钢材，应符合以下要求：

8.1.15.1受压元件的钢材使用温度，不应超过现行"钢制压力容器"GB150中材料许用应力值所对应的温度上限；

8.1.15.2非受压元件的钢材使用温度，不应超过钢材的极限氧化温度；

8.1.15.3长期使用在高温条件下，碳素钢的使用温度不应超过425℃，0.5Mo钢不应超过468℃；

8.1.15.4含铬12％以上的铁素体不锈钢受压元件。

，使用温度不宜超过370℃；

8.1.15.5奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量不应小于0.04%。

8.1.16奥氏体不锈钢使用于可能引起晶间腐蚀的环境时，应按"不锈钢晶间腐蚀试验方法"GB4334.1～4334.5进展晶间腐蚀倾向性试验。

奥氏体不锈钢除以下情况外，应以供货状态的试样进展晶间腐蚀倾向试验：

8.1.16.1焊接构造〔包括焊缝〕用钢材应以供货状态经敏化处理的试样进展试验，焊接接头以焊态试样进展试验；

8.1.16.2凡在制造和使用过程中需经历400℃以上温度加热（固溶处理和稳定化处理除外）的奥氏体不锈钢，应以供货状态经敏化处理的试样进展试验。

敏化处理的制度一般为650℃保温0.5～2h；双相不锈钢为650℃保温0.5h。

8.1.17设计温度低于或等于-20℃的低温管道用钢材，除含碳量小于和等于O.10％且符合标准的铬镍奥氏体不锈钢在材料温度不低于-196℃时不做低温冲击试验外，其余钢材均应作夏比〔V型缺口〕低温冲击试验。

试验要求应符合现行"钢制压力容器"GB150的规定。

8.1.18湿酸性腐蚀环境下的选材

8.1.18.1对于以湿硫化氢为主要腐蚀介质的环境，主材选用应符合以下要求：

（1）对于有少量凝结水出现的气相介质环境，当气相硫化氢分压小于0.00035MPa时，主材应选用碳钢；当气相硫化氢分压大于或等于0.00035MPa时，主材宜选用碳钢，并满足抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）要求；

（2）对于液相或气液混相的介质环境，主材的选用应符合以下要求：

1）当介质中的硫化氢含量小于50μg／g时，主材可选用碳钢；

2）当介质中的硫化氢含量为50～l0000μg／g时，如果液相的pH值为5.5～7.5，主材可选用碳钢；如果液相的pH值小于5.5或大于7.5，无缝钢管宜选用碳钢，并满足抗SSCC

要求，而钢板焊制钢管宜选用"抗氢诱导开裂（HIC）碳钢〞；

3）当介质中的硫化氢含量大于10000μg／g时，无论介质的液相呈中性、酸性或碱性，钢板焊制钢管均宜选用"HIC碳钢〞,而无缝钢管可选用碳钢，并满足抗SSCC要求；

4）当所选材料的均匀腐蚀速率火于O.25mm／a时，应考虑提高材料，或采取其它措施。

5）当介质中同时有氨或胺存在时，应考虑氨或胺对材料均匀腐蚀速率的影响以及胺的应力腐蚀裂纹的影u向。

8.1.18.2当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有氯化氢时，主材选用应符合以下要求：

1）应满足本导则8.1.18.1条要求；

2）对于有少量凝结水出现的气相介质环境，在无法设置"三注〞或其他工艺防腐措施的部位，主材可选用双相不锈钢、蒙乃尔合金或其他材料；

3）对于液相或气液混相介质的腐蚀环境，在设置"三注〞或其它工艺防腐措施条件下，主材可选用碳钢；对于严重腐蚀部位，主材也可选用更高级的耐蚀材料。

8.1.18.3当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有氢氰酸时，主材选用应符合以下要求：

1）应满足本导则8.1.18.1条要求；

2）对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求；

3）对于液相或气液混相介质环境，当液相中的氢氰酸含量小于20μg／g时，主材按本导则8.1.18.1条规定选用；当液相中的氢氰酸含量大于或等于20μg／g时，主材宜选用"抗HIC碳钢〞；

4）对于液相或气液混相介质环境，当可预见会发生较严重的均匀腐蚀时，宜设置注氨／胺系统或"注水〞系统，或加大管道元件的腐蚀裕量。

8.1.18.4当湿硫化氢腐蚀环境中含有乙醇胺并以其作为脱硫剂时，主材选用应符合以下要求：

1）对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求。

2）对于液相介质环境，主材的选用视以下情况分别处理：

当介质温度小于等于110℃时，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC和抗碱应力腐蚀开裂（ASCC）要求；

当介质温度大于110℃时，主材宜选用超低碳奥氏体不锈钢。

8.1.18.5当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有二氧化碳和乙醇胺并以乙醇胺作为脱硫剂时，主材选用应符合以下要求：

1）对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求：

2）对于液相介质环境，主材选用按8.1.18.4条2〕项进展，但应取较大的腐蚀裕量。

尤其当介质流速大于1m／s时，应考虑二氧化碳对均匀腐蚀速率产生的严重影响。

8.1.19高温硫、高温硫化物腐蚀环境下的选材

8.1.19.1对于介质温度大于或等于240℃且含活性硫化物腐蚀介质的管道，均应考虑高温硫化物腐蚀对材树选用的影响。

一般情况下，应以介质中的总硫含量和介质操作温度为参数，按附录A估算预选材料的腐蚀速率，然后按以下规定确定主材材料：

1）结合温度分布情况，适当将整个装置的高温油品管道划分为几个温度段，在每个温度段选择适宜的材料；

2）应优先选用碳钢、1Cr5Mo，必要时可选用1Cr9Mo材料：

3）对大口径管道，宜选用碳钢+不锈钢复合板卷制钢管。

8.1.19.2当介质的流速大于或等于30m／s时，应考虑采用耐冲刷腐蚀的材料。

8.1.20高温硫化物和环烷酸共同存在环境下的选材

8.1.20.1对于蒸馏装置，应以介质中的总硫含量、酸值、介质流速、介质操作温度为参数，按以下规定确定主材材料：

1）介质温度小于240℃时，可选