压力管道材料选用.docx

1、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(DN15600)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。11997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、09

2、MnV、16Mn适用范围：设计温度小于350、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40400、设计压力10。032。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：20G 1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

3、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

4、缺陷最少，材料质量最高.上述几个钢管标准的制造质量等级从低到高的顺序:GB/T8163GB3087GB9948GB5310GB6479选用：一般情况下，GB/T8163标准的钢管适用于设计温度小于350、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350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20)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

5、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，如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GB

6、9948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GB13

7、296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）、0

8、Cr25Ni20（310）等 共25种 “304代号为ASTM标准中的对应牌号 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； 超低碳不锈钢高温机械性能较低，一般仅用于温度低于525的条件下; 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。 0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2具有一般的抗腐蚀性能,价格便

9、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

10、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DN50的管道及其元件常用的一种连接型式。对于DN40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DN40、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DN40、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

11、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DN40、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DN40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

12、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200及低于45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）600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600锥管螺纹两种。GB7306为550锥管螺纹 等同采用（ISO7/1）螺

13、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/ASME B 1.20。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。6.2.2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

14、验证.a.弯头长半径弯头（R1。5DN）：一般情况下，应优先采用；短半径弯头(R1.0DN)：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（RnDN）：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450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

15、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DN100、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。6.2。3承插焊和螺纹连接管件它一般是指DN40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、

16、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:GB1245990 钢制对焊无缝管件 DN=10500mm A、B系列GB/T1340192钢板制对焊无缝管件 DN=3501200mm A、B系列GB/T1438393锻钢制承插焊管件 DN=1580mm A、B系列GB/T1462693 锻钢制螺纹管件 DN=8100GB/T171851997 钢制法兰管件 DN=25600mm PN 2。0，5。0，11.0，15.0,26。0MPa中石化标准: SH 34081996 钢制对焊无缝管件 DN15500mmSH 34091996 钢板制对焊管件 DN2001200mmS

17、H 34101996锻钢制承插焊管件 DN=1080mm化工部标准:HG/T216341990锻钢制承插焊管件 1/2”11/2”,3000及6000磅HG/T216351990碳钢、低合金钢无缝对焊管件DN=50600mm PN 25，40，64,100kg/cm2HG/T216311990钢制有缝对焊管件 DN=3001000mm 石油部标准:SY/T05101998钢制对焊管件 DN=15600mm各种管件标准，对焊无缝和钢板制对焊管件均等有效采用ANSI B16.9和ANSIB16.28。锻钢制承插焊和螺纹管件均等有效采用ANSI B16。11.但各标准同类管件的结构尺寸不尽相同。6.

18、3法兰及紧固件法兰、垫片及螺栓三者组成管道中可拆卸的连接结构，压力管道中应用很普遍也是一种很重要的连接形式.通常，法兰、螺栓与垫片三者共同构成一个密封副,三者共同作用，相辅相承，才能保证接头的良好密封。盲板、8字盲板、限流孔板、混合孔板等与法兰、垫片及螺栓关系比较密切,常与它们配合使用,一起进行介绍.6。3。1法兰法兰是确定管道公称压力等级的基准件。由前面的介绍可知,法兰的种类很多,不同型式的法兰,其密封性能不同，适用场合也不同。在这里仅讨论不同型式的法兰应如何选用，仅供参考。a. 法兰种类 结构型式 管道法兰按与管子的连接方式分为以下六种基本类型：平焊、对焊法、承插焊、松套、螺纹法兰和整体法

19、兰,如图61。 图61 管道法兰与管子的连接方式密封面型式 法兰密封面有全平面、凸台面、凹凸面、榫槽面、环槽面等五种。见图62。 图62 法兰密封面型式 法兰代号不同的标准其法兰的密封面及型式的名称、代号略有区别。见表61、表62。表61 密封面名称及代号对照表序号SH 340696HG205922063597JB/T749094GB911220001全平面（FF）全平面（FF）平面（FF）2凸台面（RF）突面（RF）凸面突面(RF)3凹凸面(MF)凹凸面(MFM）凹凸面凹凸面（MF）4榫槽面（TG）榫槽面(TG）榫槽面榫槽面（TG）5榫槽面（TG）环连接面（RJ)环连接面环连接面(RJ)表6

20、2 结构型式代号对照表序号SH 340696HG205922063597JB/T749094GB911220001对焊（WN)对焊（WN）对焊（）对焊(）2承插焊（SW）承插焊（SW）承插焊(）3平焊(SO）平焊(SO)平焊（）平焊（）4螺纹（PT)螺纹（Th)螺纹（）5松套（LJ）松套（PJ/LF）松套（）松套(）6法兰盖（）法兰盖(BL)法兰盖（）法兰盖（）7整体法兰（IF）整体法兰(）整体法兰（）b结构型式的选用：平焊法兰：多用于介质条件比较缓和的情况下,如低压非净化压缩空气、低压循环水,它的优点是价格比较便宜；对焊法兰：最常用的一种，它与管子为对焊连接，焊接接头质量比较好,而且法兰的颈

21、部利用锥度过渡，可以承受较苛刻的条件;承插焊法兰：常用于PN10.0MPa，DN40的管道中；松套法兰：常用于介质温度和压力都不高而介质腐蚀性较强的情况。当介质腐蚀性较强时，法兰接触介质的部分(翻边短节)为耐腐蚀的高等级材料如不锈钢等材料,而外部则利用低等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧它以实现密封;整体法兰：常常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体，这种型式在设备和阀门上常用。b.密封面型式的选用：全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰；凸台面密封面：是应用最广的一种型式，它常与对焊和承插焊型式配合使用,在美式法兰

22、中，常用在PN2.0、PN5。0和部分PN10.0MPa压力等级中；在”欧式法兰中则常用在PN1.6、PN2.5MPa压力等级；凹凸面密封面：常与对焊和承插型式配合使用，在”美式法兰中不常采用，在欧式法兰中常用在PN4。0、PN6。4MPa等级中。但它不便于垫片的更换;榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在美式法兰中，常用在PN10。0(部分）、PN15。0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在”欧式法兰中常用在PNl0。0、PN16.0、PN25.0、PN32。0、PN42.0。6。3。

23、2螺栓/螺母选择法兰连接用紧固件材料时，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。垫片类型和操作压力、操作温度一样,都直接对紧固件材料强度提出了要求.例如，采用缠绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接,尽管管道的操作压力和温度都不高，但因为使缠绕式垫片形成初始密封时所需要的比压力较大，从而要求紧固件的承受载荷也大,因此，在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢材料。合金钢螺柱均应采用高级优质钢.即材料牌号后均应加字母A，如35CrMoA、25CrMoVA根据结构型式的不同，螺栓可分为六角头螺栓和双头螺栓（又称为螺柱）两类，而双头螺栓又分为通丝和非通丝两种。六角头螺栓：常与平

24、焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下.六角头螺栓常用材料是BL3或者是Q235B；双头螺栓:常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下，其中，因为通丝型双头螺栓上没有截面形状的变化，故其承载能力强。而非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。螺母材料常根据与其配合的螺栓材料确定,这些组合在一般的标准中都有规定。一般情况下，螺母材料应稍低于螺栓材料，并保证螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右.6。3。3垫片垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧,使其发生弹塑性变形，填充法兰密封面与垫片间的微观几何间隙，增加介质的流动阻力,从而达到阻止或减少介质的泄漏的目的。垫片性能的好坏以及选用的合适与否

25、对密封副的密封效果影响很大。常用的垫片可以分为三大类,即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片.a。非金属垫片：石棉橡胶垫片，它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国，很多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用.但在世界范围内，石棉仍以其弹性好、强度高、耐油性好、耐高温、易获得等优点而得到广泛应用.适用范围：T260，PN2.0MPa（SH 3401）T400，PN4.0MPa（国标)用于水、空气、氮气、酸、碱、油品等介质工况下。聚四氟乙烯（PTFE)包覆垫片：适用范围：T180200，PN4.0MPa常用于低温或者要求干净的场合下 b。半金属垫片半金属垫片有缠绕式垫片、金属包覆垫片和柔性石墨

26、缠绕垫三大类.缠绕式垫片：是半金属垫片中最理想、也是应用最普遍的垫片。特点：压缩回弹性好、强度高，有利于适应压力和温度的变化，能在高温、低温、冲击、振动及交变载荷下保持良好的密封性能。缠绕钢带：20、1Cr13、0Cr19Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2等材料非金属缠绕带：特制石棉、柔性石墨带和聚四氟乙烯带，适用范围:PN2.010。0MPa表63缠绕式垫片的型式及代号形式适用密封面型式垫 片 型 式 代 号SH340796HG2061097JB/T90-94GB4622。193基本型榫槽面AAAA带内环 凹凸面CBBC带外环凸台面BCCB内外环凸台面PN5。0MPa、

27、T350时。DDDD表64 常用缠绕式垫片的使用条件 垫 片 材 料法兰公称压力（MPa）温 度 范 围 奥氏体不锈钢/特制石棉25.050500奥氏体不锈钢/柔性石墨25。0196600奥氏体不锈钢/聚四氟乙烯10。0196200铁包式垫片：密封性能不如缠绕式垫片，故压力管道中用的不多，它常用在换热器封头等大直径的法兰连接密封副上。柔性石墨复合垫 由冲齿或冲孔金属芯板与膨胀石墨粒子复合而成。适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。c.金属垫片金属垫片常用在高压力等级法兰上，以承受比较高的密封比压。常用的金属垫片有平垫、八角形垫和椭圆型垫三种。金属平垫片:常与凸台面、凹凸面、榫槽面法兰使用.八角形金属

28、垫片和椭园形金属垫片：常与环槽面法兰使用。与椭圆形金属垫片相比八角形金属垫片容易加工,故其应用比较多。金属垫片的材料应配合法兰材料选用，且要求垫片硬度比法兰密封面硬度低(不少于HB30).6.3.4盲板、8字盲板、限流孔板和混合孔板它们常被夹在两片法兰之间以实现不同用途。它们都应有两个和匹配法兰同样的密封面。例：某工程把下列条件的管道编在一个管道等级中，管道材料为20： 蒸汽 设计压力为1。6 MPa，设计温度为330 C 蒸汽 设计压力为2.6 MPa，设计温度为260 C 如果不考虑法兰选用的温度-压力问题，请写出该管道等级的最小压力级别,并写出两种以上的法兰、垫片的组合形式.答：1)压力

29、级为:4。0MPa；2） a、HG法兰 PN4.0 WN-MFM；垫片：PN4。0带内环缠绕垫。 PN4.0 WN-MFM；垫片：PN4。0柔性石墨复合垫b、GB法兰 PN4。0 WN-MF;垫片:PN4.0 带内环缠绕垫. PN4.0 SO-RF；垫片：PN4。0 带外环缠绕垫c、JB法兰PN4.0 WN-MFM；垫片:PN4.0带内环缠绕垫。6.4阀门及其它管道设备工程上应用的阀门种类很多,常用的阀门：有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、疏水阀、安全阀、调节阀等.常用的其它管道设备：如膨胀节、过滤器、视镜、阻火器等如何正确选用阀门及其它管道设备是一个比较复杂的问题，内容较多，这里只作简单的介绍.6.4.1阀门的质量要求a.内漏问题是否有内漏或内漏的大小是衡量一个阀门质量的主要技术指标，对于压力管道来说，处理的介质大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介质，阀门关闭时，希望通过阀板的泄漏(内漏)越少越好,甚至有些介质的泄漏要求为零.常用的评判阀门内漏的标准有API598、ANSI B16.104和JB/T9092.b。外漏问题外漏是指