第一章 壓力管道基礎(chǔ)知識(shí)

第一章壓力管道基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)壓力管道基本概念

一、壓力管道的定義、工作原理及用途

1、壓力管道的定義

人們?cè)谏a(chǎn)、生活中廣泛利用管道來(lái)輸送介質(zhì)，管道輸送已經(jīng)成為與鐵

路、公路、水運(yùn)、航運(yùn)并列的運(yùn)輸行業(yè)之一。在生產(chǎn)、生活中所使用的管道

中的部分管道是壓力管道，它作為一種特殊承壓設(shè)備越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于石油、

石化、化工、電力等行業(yè)及城市燃?xì)夂凸峁こ讨小?/p>

《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》對(duì)壓力管道做了明確定義：壓力管道是指利用

一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力

大于或者等于O.IMPa(表壓)的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有

毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱(chēng)直徑

大于25mm的管道。壓力管道包括其附屬的安全附件、安全保護(hù)裝置和與安全保

護(hù)裝置相關(guān)的設(shè)施。

2、壓力管道的工作原理及用途

對(duì)單條壓力管道而言，其工作原理就是依靠外界的動(dòng)力或者是介質(zhì)本身的驅(qū)動(dòng)

力將該條壓力管道源頭的介質(zhì)輸送到該條壓力管道的終點(diǎn)。

壓力管道的主要用途就是輸送流體介質(zhì)，而除此用途之外還可以延伸出以下一

些功能，如儲(chǔ)存功能(主要用于長(zhǎng)輸管道)和熱交換(主要用于工業(yè)管道)

等。

二、壓力管道的壓力與溫度

1、壓力

垂直作用于物體表面單位面積上的力則應(yīng)稱(chēng)為壓強(qiáng)，人們習(xí)慣于將壓強(qiáng)稱(chēng)

為壓力，以后所說(shuō)的壓力實(shí)際上就是壓強(qiáng)。

P=F/S

式中：P：壓強(qiáng)F：壓力S：受力面積

(2)、絕對(duì)壓力：管道內(nèi)介質(zhì)的實(shí)際壓力稱(chēng)為絕對(duì)壓力，用符號(hào)“Pa”來(lái)

表?

(3)、用各種壓力表測(cè)量管道介質(zhì)的壓力得到的壓力數(shù)值稱(chēng)為表壓力或表

壓用“MPa”表示。

①、當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)的壓力等于大氣壓力時(shí)，壓力表的指針指在零位，即表

壓為零。

②、當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)的壓力大于大氣壓力時(shí)，壓力表的指針才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，表上

才有讀數(shù)。此時(shí)壓力表的讀數(shù)就是管道內(nèi)介質(zhì)壓力超出大氣壓力的部分，即表

壓為正壓力。

③、當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)的壓力低于外界大氣壓力時(shí)，真空表的壓力值即為介質(zhì)

的壓力低于大氣壓力的部分，表壓為負(fù)壓力或真空，簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)壓。

④、絕對(duì)壓力、表壓力及大氣壓力三者之間的關(guān)系為：

P絕二P表+P大氣

⑤、人們通常所說(shuō)的容器壓力或介質(zhì)壓力均指表壓力。

(4)、常見(jiàn)壓力單位

①、兆帕(MPa)：千帕(kPa)：帕(Pa)

②、千克力/厘米2(kgf/cm2)

③、巴和毫巴符號(hào)為bar和mbar

(4)、常見(jiàn)壓力單位換算：

1兆帕(MPa)=10千克力/厘米,(kgf/cm2)=lObar

2、溫度

(1)、溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的

居IJ烈程度。

“'(2)、目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)(°F)、攝氏溫標(biāo)(°C)、型

力學(xué)溫標(biāo)(K)

(3)、我國(guó)使用攝氏度，其結(jié)冰點(diǎn)是0°C,沸點(diǎn)為100。C。

(4)、華氏度結(jié)冰點(diǎn)是32°F,沸點(diǎn)為212°Fo

(5)、絕對(duì)零度：當(dāng)達(dá)到這一溫度時(shí)所有的原子和分子熱運(yùn)動(dòng)都將停止。是

溫度的最低極限，相當(dāng)于一273.15C,

(6)、使用溫度：系指管道運(yùn)行時(shí)，用測(cè)溫儀表測(cè)得工作介質(zhì)的溫度。

(7)、設(shè)計(jì)溫度：管道在正常工作過(guò)程中，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的管道

壁金屬溫度，其值略高于管道壁金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度。

三、壓力管道輸送的介質(zhì)

1、概述

壓力管道輸送的介質(zhì)均為流體介質(zhì)，如上所述，包括氣體、液化氣體、蒸

汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的

液體。

氣體的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有空氣、氮?dú)狻⒀鯕?、氯氣、天然氣等。蒸汽介質(zhì)

則特指水蒸汽。液化氣體常見(jiàn)的有液化燒(液化天然氣、液化乙烯、液化環(huán)氧乙

烷、液化石油氣等)及液氯、液氨、液氧、液氮等。

具備下述5種特性之一的液體屬于壓力管道介質(zhì)范圍。

(1)、可燃

可燃液體：《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16-19872001年版)中所定義的乙

類(lèi)液體和丙類(lèi)液體的曾用名稱(chēng)。乙類(lèi)液體指閃點(diǎn)大于或者等于28c至閃點(diǎn)小于

60C的液體;丙類(lèi)液體指閃點(diǎn)大于或者等于60C的液體?！妒突て髽I(yè)設(shè)計(jì)防

火規(guī)范》(GB50516-19921999年版)中直接使用可燃液體的概念，指的是除液

化煌外的閃點(diǎn)小于28c的可燃液體和閃點(diǎn)大于或者等于28℃的可燃液體。

需要說(shuō)明的是易燃液體是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16—19872001年版)

中所定義的甲類(lèi)液體的曾用名稱(chēng)，指閃點(diǎn)小于28c的液體。在《石油化工企業(yè)

設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50516-19921999年版)中沒(méi)有提出易燃液體的概念，只是

對(duì)液化煌專(zhuān)門(mén)做出定義，而將除液化燒外的閃點(diǎn)小于28c的液體歸于可燃液

體。

⑵、易爆

在后險(xiǎn)、有害物質(zhì)識(shí)別時(shí)，常將易燃、易爆物質(zhì)定義為引燃、引爆后在短

時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量的物質(zhì)。易爆液體屬于易燃、易爆物質(zhì)的范疇。

常用的“爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)”的定義為：氣體或液體蒸汽、薄霧與空氣混合形

成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%,或爆炸上限與下限的差值大于或者等

于20%的介質(zhì)。

(3)、有*毒

有毒液體是呈液態(tài)的有毒物質(zhì)的總稱(chēng)。有毒物質(zhì)是指以較小劑量作用于生

物體,能使生物體的生理功能或者機(jī)體正常結(jié)構(gòu)發(fā)生暫時(shí)或永久性病理改變、甚

至死亡的物質(zhì)。工業(yè)有毒物質(zhì)的危害程度按照《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》

GB5044—1985）分極度危害（I級(jí)）、高度危害（II級(jí)）、中度危害（ID級(jí)）和輕度危

害（IV級(jí)）。常說(shuō)的劇毒流體，即相當(dāng)于極度危害物質(zhì)。壓力管道定義中所說(shuō)的

有毒液體，包括四種危害程度的有毒物質(zhì)。但是，有些標(biāo)準(zhǔn)將這四種危害程度的

介質(zhì)分成劇毒流體和有毒流體，此時(shí)所謂的有毒流體指除劇毒物質(zhì)外的其他有

毒物質(zhì)。

（4）、有腐蝕性

有腐蝕性液體是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的液體，如：硫

酸、硝酸等。

（5）、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)

液體的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是指在1個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)，如水的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是100C。最高工

作溫度等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，如表壓力為零，則處在沸騰狀態(tài)。

2、介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性

壓力管道介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性有2種分類(lèi)方法,即《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)

范》（GB50516—19921999年版）和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ16-19872001

年版）。

（1）、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50516-19921999年版）的分類(lèi)方

法該標(biāo)準(zhǔn)按可燃?xì)怏w和液化燒、可燃?xì)怏w進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)。

①、可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)見(jiàn)表1-1o

表1-1可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

類(lèi)別可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限舉例

甲<10%（體積）乙煥、氫氣、硫化氫、乙烯、甲烷等

乙>10%（體積）一氧化碳、溟甲烷

②、液化燒、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)見(jiàn)表1—2。

見(jiàn)表1-2液化燒、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

類(lèi)別名稱(chēng)特征舉例

甲A液化煌15℃時(shí)的蒸汽壓力>0.IMPa的燃類(lèi)液體液化天然氣、液化石油氣

及其他類(lèi)似的液體

B可燃液體甲A以外，閃點(diǎn)<28℃汽油、戊烷、二硫化碳

乙A閃點(diǎn)》28c至W45C丙笨、煤油

B閃點(diǎn)>45℃W60℃35號(hào)輕柴油。環(huán)戊烷

丙A閃點(diǎn)>60℃W120℃輕柴油、重柴油

B閃點(diǎn)>120℃蠟油、100號(hào)重油

（2）、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ16-19872001年版）對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的劃

分。該標(biāo)準(zhǔn)所劃分的生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性共有甲、乙、丙、丁、戊5個(gè)生產(chǎn)類(lèi)別,

其中火災(zāi)危險(xiǎn)性特征部分涉及壓力管道介質(zhì)。

3介質(zhì)的毒性危害程度

壓力管道介質(zhì)的毒性危害程度分級(jí)方法。

空氣中最高容許濃度分別為：

極度危害（I級(jí)）<0.1mg/m3；

高度危害（II級(jí)）0.1?<1.0mg/m3；

中度危害（III級(jí)）1.0~<10mg/m3；

輕度危害(IV級(jí))210mg/m3.

四、壓力管道的主要工藝參數(shù)及特點(diǎn)

1、壓力管道的主要工藝參數(shù)

由于壓力管道種類(lèi)繁多，運(yùn)行工況多樣化和復(fù)雜化，通常認(rèn)為壓力管道的

工作參數(shù)包括以下幾個(gè)方面：

(1)、設(shè)計(jì)壓力

在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定管道及其它元件尺寸的壓力值，該壓力為

管道的內(nèi)壓力時(shí)，稱(chēng)為設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，為外部壓力時(shí)稱(chēng)設(shè)計(jì)外壓力。設(shè)計(jì)壓力不

得低于工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的由壓力與溫度形成的最苛刻條件下的壓力。

(2)、操作壓力

在穩(wěn)定操作條件下，壓力管道系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力。

(3)、最大操作壓力

在正常操作條件下，壓力管道系統(tǒng)中的最大實(shí)際操作壓力。

(4)、最大允許操作壓力

壓力管道系統(tǒng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，所能連續(xù)操作的最大壓力，等于或小

于設(shè)計(jì)壓力。

(5)、設(shè)計(jì)溫度

壓力管道在正常工作下，管壁或元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。設(shè)

計(jì)溫度不得高于(或低于)工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的由壓力與溫度形成的最苛刻條

件下的最高溫度(最低溫度)。

(6)、管輸介質(zhì)溫度

管道輸送介質(zhì)在管道內(nèi)輸送時(shí)的流動(dòng)溫度。

(7)、公稱(chēng)直徑(DN)

由字母DN和無(wú)因次整數(shù)數(shù)字組合的尺寸標(biāo)志，代表管道組成件的規(guī)格。數(shù)

字反映管道組成件連接端部的孔徑或外徑(mm)。公稱(chēng)是一種數(shù)字標(biāo)記，作為尺

寸、容積、額定值或其它特征的標(biāo)稱(chēng)，不是一種精確的度量。

(8)、公稱(chēng)壓力(PN)

是由字母PN和無(wú)因次整數(shù)數(shù)字組合的壓力標(biāo)志，代表管道組成件的壓力等

級(jí)，數(shù)字反映管道組成件的壓力等級(jí)數(shù)值(以“bar”計(jì))。

(9)、設(shè)計(jì)壁厚

在相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力和公稱(chēng)直徑下，根據(jù)選用鋼管的許用應(yīng)力,設(shè)計(jì)得出

滿(mǎn)足工藝條件的管壁厚度。

2、壓力管道的特點(diǎn)

(1k應(yīng)用廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，管道的數(shù)量越來(lái)越多。由于應(yīng)用的領(lǐng)域

不同,各個(gè)領(lǐng)域所使用的壓力管道又各有其特點(diǎn),如化工、石化系統(tǒng)有大量的壓

力道,它們的工作條件各種各樣，工作壓力由真空、負(fù)壓到300MPa以上的高壓

超高壓。而工作溫度由-200C到1000C以上，所傳載的介質(zhì)又多是有毒易燃、

易爆。

(2)、管道體系龐大。由多個(gè)組成件、支承件組成，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都

會(huì)造成整條管線(xiàn)的失效。

(3)、管道的空間變化大。要么是長(zhǎng)距離卻經(jīng)過(guò)復(fù)雜多變的地質(zhì)條件、地形

地貌、人文環(huán)境、天氣環(huán)境；要么是在一個(gè)環(huán)境里，但是其立體空間變幻莫測(cè)。

(4)、腐蝕機(jī)理與材料損傷的復(fù)雜性。易受周?chē)橘|(zhì)或設(shè)施的影響，容易受

諸如腐蝕介質(zhì)、雜散電流影響，而且還容易遭受第三方破壞。

(5)、失效的模式多樣。

(6)、載荷的多樣性。除介質(zhì)的壓力外，還有重力載荷以及位移載荷等。

(7)、材質(zhì)的多樣性?？赡芤粭l管道上就需要用幾種材質(zhì)。

(8)、安裝方式多樣。有的架空安裝，有的埋地敷設(shè)。

(9)、實(shí)施檢驗(yàn)的難度大。如對(duì)于高空和埋地管道的檢驗(yàn)始終是難點(diǎn)。

(10)、壓力管道元件數(shù)量多，標(biāo)準(zhǔn)多。

另外，我們?cè)诓僮鲏毫艿罆r(shí)，始終要注意管道是整個(gè)設(shè)備裝置系統(tǒng)的一

部分，有時(shí)還是最主要的一部分。操作管道也要從系統(tǒng)的角度去考慮問(wèn)題。

五、壓力管道的分類(lèi)

1、概述

壓力管道的用途廣泛，品種繁多。不同領(lǐng)域內(nèi)使用的管道，其分類(lèi)方法也不

同。一般可以按主體材料、敷設(shè)位置、輸送介質(zhì)特性和用途等進(jìn)行分類(lèi)，另

外，為便于安全監(jiān)督管理，還可以按照安全監(jiān)督管理的需要進(jìn)行分類(lèi)。

2、壓力管道分類(lèi)

(1)、壓力管道的一般分類(lèi)

①、按主體材料劃分，可分為金屬管道和非金屬管道。金屬管道又可分為

鑄鐵管道、碳鋼管道、低合金鋼管道、不銹鋼管道、有色金屬管道等。非金屬

管道包括塑料管道、玻璃鋼管道、金屬?gòu)?fù)合管道、非金屬?gòu)?fù)合管道。

②、按敷設(shè)位置劃分，可分為架空管道、埋地管道、地溝敷設(shè)管道。

(2)、按介質(zhì)壓力分類(lèi),通常可分為:

①、超高壓管道(>42MPa)、

②、高壓管道Q0~42Mpa)、

③、中壓管道管6~10MPa)、

④、低壓管道(<l,6MPa)。

(3)、城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿栏鶕?jù)輸氣壓力P分為:

①、高壓A(2.5MPa〈PW4.OMPa)；

②、高壓B(1.6MPa〈P<2.5MPa)；

③、次高壓A(0.8MPaVPWl.6MPa)；

④、次高壓B(0.4MPaCPWO.8MPa)；

⑤、中壓A(0.2MPaVpWO.4MPa)；

⑥、中壓B(0.01MPaWPWO.2MPa)；

⑦、低壓(P<0.01MPa)

(4)、按介質(zhì)溫度分類(lèi),一般可分為:

①、高溫管道(>200℃)、

②、常溫管道(一29~200℃)、

③、低溫管道(-29℃)。

(5)、按介質(zhì)毒性分類(lèi)，

①、劇毒管道(極度危害)、

②、有毒管道(非極度危害)、

③、無(wú)毒管道。

(6)、按介質(zhì)燃燒特性分類(lèi)，

①、分為可燃介質(zhì)管道、

②、非可燃介質(zhì)管道。

(7)、以介質(zhì)腐蝕性分類(lèi)，

①、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)管道、

②、腐蝕性介質(zhì)管道、

③、非腐蝕性介質(zhì)管道。

（8）：按毒性、燃燒特性等特征對(duì)流體進(jìn)行分類(lèi)，分為A1類(lèi)流體、A2類(lèi)流體、

B類(lèi)流體、D類(lèi)流體、C類(lèi)流體。然后根據(jù)流體分類(lèi)方便地提出內(nèi)部為相應(yīng)介質(zhì)

管道的要求。

①、A1類(lèi)流體：指劇毒流體，在輸送過(guò)程中如有極少量的流體泄漏到環(huán)境

中，被人吸入或與人體接觸時(shí)，能造成嚴(yán)重中毒，脫離接觸后，不能治愈。相當(dāng)

于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》（GB5044）中I級(jí)（極度危害）

的毒物。

②、A2類(lèi)流體：指有毒流體，接觸此類(lèi)流體后，會(huì)有不同程度的中毒,

脫離接觸后可治愈：相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》

（GB5044）中H級(jí)（高度、中度、輕度危害）的毒物。

③、B類(lèi)流體:該類(lèi)流體在環(huán)境或操作條件下是一種氣體或可閃蒸產(chǎn)生氣體

的液體,這些液體能點(diǎn)燃并在空氣中連續(xù)燃燒。

④、D類(lèi)流體：指不可燃、無(wú)毒、設(shè)計(jì)壓力小于或等于LOMPa和設(shè)計(jì)溫度

高于一20~186c之間的流體。

⑤、C類(lèi)流體：指不包括D類(lèi)流體的不可燃、無(wú)毒的流體。

《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50316-2000）采用該種分類(lèi)方法。

（9）、按管道用途分類(lèi)，

①、長(zhǎng)輸油氣管道、

②、城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿馈?/p>

③、熱力管道、

④、工業(yè)管道（包括工藝管道、公用工程管道）、

⑤、動(dòng)力管道、

⑥、制冷管道。

六方仝監(jiān)督管理的介舉

（-X壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定的分類(lèi)說(shuō)明

1、為滿(mǎn)足安全監(jiān)督管理的需要，《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》將壓力

管道按其用途劃分為長(zhǎng)輸管道（GA類(lèi)）、公用管道（GB類(lèi)）和工業(yè)管道（GC類(lèi)），并

給出了定義。長(zhǎng)輸管道是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、使用單位間的用于輸送商品介質(zhì)的

管道（具體講就是：跨越地、市輸送商品介質(zhì)的管道；跨越省、（自治區(qū)、直轄

市）輸送商品介質(zhì)的管道）；公用管道是指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)的用于公用事業(yè)或

民用的燃?xì)夤艿篮蜔崃艿?工業(yè)管道是指企業(yè)、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝

介質(zhì)的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道的工業(yè)管道。

2、在《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》之后頒布的《特種設(shè)備目錄》將壓

力管道作為一個(gè)種類(lèi)，分成長(zhǎng)輸（油氣）管道（輸油管道、輸氣管道）、公用管

道（燃?xì)夤艿馈崃艿溃┖凸I(yè)管道（工藝管道、動(dòng)力管道和制冷管道）3個(gè)類(lèi)

另!J。

3、《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》中所稱(chēng)的長(zhǎng)輸管道與《特種設(shè)備目錄》

所稱(chēng)的長(zhǎng)輸（油氣）管道的含義基本相同。油氣田集輸管道、發(fā)電廠的動(dòng)力管道

和液化石油氣儲(chǔ)配站站內(nèi)管道一般劃為工業(yè)管道的范圍。

（二）、壓力管道安全技術(shù)規(guī)范對(duì)各類(lèi)壓力管道進(jìn)行了分級(jí),具體規(guī)定如下：

1、長(zhǎng)輸（油氣）管道的分類(lèi)分級(jí)

長(zhǎng)輸(油氣)管道為GA類(lèi),分為GA1級(jí)和GA2級(jí)。

(1)、GA1級(jí)是指滿(mǎn)足符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道：

①、輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力p>1.6MPa的管道；

②、輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離L2200km,且管道公稱(chēng)

直徑DN2300mm的管道；

③、輸送漿體介質(zhì),輸送距離LN50km且管道公稱(chēng)直徑DNN150mm的管道。

注:輸送距離是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、用戶(hù)間的用于輸送商品介質(zhì)管道的直

接距離。

一(2),GA2級(jí)是指滿(mǎn)足符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道：

①、輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力p《L6MPa的管道；

②、GA1中b)范圍以外的長(zhǎng)輸管道；

③、GA1中c)范圍以外的長(zhǎng)輸管道。

2、公用管道的分類(lèi)分級(jí)

公用管道為GB類(lèi)，分為GB1級(jí)和GB2級(jí)。

①、GB1級(jí)為燃?xì)夤艿?/p>

②、GB2級(jí)為熱力管道

3、工業(yè)管道的分類(lèi)分級(jí)

工業(yè)管道為GC類(lèi)，目前有兩種分級(jí)方法，一種是《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)

單位資格許可與管理規(guī)則》的分級(jí)方法，將工業(yè)管道劃分為GC1級(jí)、GC2級(jí)。另

一種是《壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則》和《在用工業(yè)管道檢驗(yàn)規(guī)程》(試

用)的分級(jí)方法,將工業(yè)管道劃分為GC1級(jí)、GC2級(jí)和GC3級(jí)。這兩種分級(jí)方法的

主要區(qū)別是后一種分級(jí)方法中將第一種分級(jí)方法中的GC2級(jí)工業(yè)管道又劃出一

部分管道做為GC3級(jí)。

4、《在用工業(yè)管道檢驗(yàn)規(guī)程(試用)》的分級(jí)方法如下：

(1)、符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級(jí)：

①、輸送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》中規(guī)定的毒性程度為

極度危害介質(zhì)的管道；

②、輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16c《建筑設(shè)計(jì)防

火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類(lèi)可燃?xì)怏w或甲類(lèi)可燃液體，并且設(shè)計(jì)壓

力p24.OMPa的管道；

③、輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì),設(shè)計(jì)壓力P24.OMPa,且設(shè)計(jì)溫度

t2400℃的管道；

④、輸送流體介質(zhì)并且設(shè)計(jì)壓力P210.OMPa的管道。

(2)、符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC2級(jí)：

①、輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火

規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類(lèi)可燃?xì)怏w或甲類(lèi)可燃液體,并且設(shè)計(jì)壓力

p<4.OMPa的管道；

②、輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì),設(shè)計(jì)壓力P<4.OMPa,并且設(shè)計(jì)溫

度t2400℃的管道；

③、輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì),設(shè)計(jì)壓力P<10.OMPa,并且設(shè)計(jì)

溫度t2400℃的管道；

④、輸送流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<10.OMPa,并且設(shè)計(jì)溫度t<400℃的管道。

(3)、符合下列條件之一的GC2級(jí)工業(yè)管道劃分為GC3級(jí):

①、輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力pVLOMPa,并且設(shè)汁溫

度t《400℃的管道；

②、輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì),設(shè)計(jì)壓力p<4.OMPa,并且設(shè)計(jì)

溫度tV400C的管道。

壓力管道元件也是《特種設(shè)備目錄》中所列的一個(gè)種類(lèi)。在安全監(jiān)督管理

中,還對(duì)壓力管道元件進(jìn)行品種、級(jí)別的劃分以便于分級(jí)管理。

第二節(jié)壓力管道材料

一、金屬基本性能

（一）、使用性能

（力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能）決定了材料的應(yīng)用范圍，使用的可靠性

和使用的壽命

1、物理性能

（1）、重度重度是物體重量和其體積的比值；金屬的重度即是單位體積金

屬的重量，符號(hào)用Y表示，計(jì)算公式如下：

Y=G/V（克力/厘米,

式中G—物體的重量（克力）；

V一物體的體積（厘米？

Y一物體的重度（克力/厘米）

一般將重度小于6（克力/厘米，的金屬稱(chēng)為輕金屬，重度大于6（克力/厘

米9的金屬稱(chēng)為重金屬。

（2）、熔點(diǎn)

金屬或合金的熔化溫度，稱(chēng)為熔點(diǎn)。金屬都有固定的熔點(diǎn)。

屬于難熔的金屬（一般指熔點(diǎn)高于1650℃）有鴇、鋁、銘、鈕等，屬于易

熔的金屬有錫、鉛、鋅（一般指熔點(diǎn)低于1000C）等。

（3）、熱膨脹

金屬和合金受熱時(shí)，它的體積會(huì)增大，冷卻時(shí)則收縮。金屬的這種性能稱(chēng)

為熱膨脹性。熱膨脹的大小，用線(xiàn)脹系數(shù)或體脹系數(shù)來(lái)表示。線(xiàn)脹系數(shù)的計(jì)算

公式如下：

a=（LI-L0）/LOT

式中L0一膨脹前長(zhǎng)度（厘米）

L1一膨脹后長(zhǎng)度（厘米）

T一升高的溫度（C）；

a一線(xiàn)膨脹系數(shù)（厘米/厘米0C）

（4）、導(dǎo)熱性：金屬在加熱或冷卻時(shí)能夠傳導(dǎo)熱能的性質(zhì)稱(chēng)力導(dǎo)熱性。為

比較金屬的導(dǎo)熱性，設(shè)導(dǎo)熱最好的銀的導(dǎo)熱率為L(zhǎng)則銅的導(dǎo)熱率為0.9,鋁

為0.5,鐵為0.18,汞為0.02等。金屬導(dǎo)熱性的具體數(shù)值用金屬的導(dǎo)熱

系數(shù)人表示。即規(guī)定在每1厘米,的金屬面積上，以每厘米長(zhǎng)的金屬在每秒升溫

一度時(shí)所傳導(dǎo)的熱量卡作標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)熱系數(shù)的單位是卡/厘米?秒?℃導(dǎo)熱性好

的金屬散熱也好，在制造散熱器、熱交換器等零件時(shí)，就要注意選用導(dǎo)熱性好

的金屬。

（5X導(dǎo)電性金屬能夠傳導(dǎo)電流的性能，稱(chēng)為導(dǎo)電性。導(dǎo)電性的好壞，用

電阻系數(shù)表示，電阻系數(shù)越小，導(dǎo)電性就越好。導(dǎo)電性最好的是銀，其次是鋁,

（6）、磁性金屬能導(dǎo)磁的性能，稱(chēng)為磁性。具有導(dǎo)磁能力的金屬都能被磁

鐵吸引。如鐵、銀、鉆等都較高的磁性，也稱(chēng)為磁性金屬。但對(duì)于某些金屬來(lái)

說(shuō)，磁性也不是固定不變的，當(dāng)溫度升高，金屬或合金的磁性會(huì)消失，如鐵在

770C以上就沒(méi)有磁性。

2、化學(xué)性能：

（］）、耐腐蝕性

金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，稱(chēng)為耐腐蝕性。

（2）、熱安定性

金屬在高溫下對(duì)氧化的抵抗能力稱(chēng)為熱安定性。

（二）、工藝性能

對(duì)制造成本、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。

1、鑄造性

金屬能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能，包括金屬的液態(tài)流動(dòng)性，冷卻

時(shí)的收縮率和偏析傾向等。

2、鍛壓性

金屬能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。鍛壓性一般與材料的塑性及

其塑性變形抗力有關(guān)。

3、可焊性

金屬是否容易用一定的焊接方法焊成優(yōu)良接頭的性能?？珊感院玫慕饘倌?/p>

獲得沒(méi)有裂叛氣孔等缺陷的焊縫，并且焊接接頭具有一定的機(jī)械性能。

4、切削加工性

金屬材料是否易于被刀具切削的性能，稱(chēng)為切削加工性。切削加工性能

好的金屬對(duì)使用的刀具磨損量小，切削用量大，加工表面也比較光潔。

二、力學(xué)性能

承壓類(lèi)特種設(shè)備材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等

指標(biāo)。（一）、應(yīng)力和應(yīng)變

1、外力：從設(shè)備外部施加到設(shè)備上的力。

2、內(nèi)力：存在于設(shè)備內(nèi)部，大小和外力相等，方向相反的力。

3、應(yīng)力：物體在外力作用下而變形時(shí)，其內(nèi)部任一截面單位面積上的內(nèi)力

4、應(yīng)變：物體在外力作用下，其形狀尺寸發(fā)生相對(duì)變化。

5、載荷與變形：當(dāng)金屬材料受外力作用時(shí)，這種外力稱(chēng)為載荷（或稱(chēng)負(fù)荷、

負(fù)載）；受外力后形狀改變，稱(chēng)為變形。載荷因其作用性質(zhì)不同，可以分為靜載

荷、沖擊載荷和交變載荷等。

（1）、靜載荷是指大小不變或變動(dòng)很慢的載荷。

（2）、沖擊載荷是指突然增加的載荷。

（3）、交變載荷是指大小或方向作周期性變換的載荷。材料受載荷作用后

的變形，可分為拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲等。圖1-1是金屬材料在不同

載荷作用下的變形情況。圖1-2是鉀釘受剪切載荷的情況

壓縮

圖1-1金屬在受載時(shí)的變形分類(lèi)圖卜2鉀釘受剪切載荷

6、四種基本變形形式：

(1)拉伸或壓縮：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的縱向力，力的作用線(xiàn)與桿

軸線(xiàn)重合。

(2)剪切：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的橫向力，力的作用線(xiàn)靠得很近。

(3)扭轉(zhuǎn)：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面垂直于桿軸線(xiàn)。

(4)彎曲：桿受一對(duì)大小相等，方向相反的力偶，力偶作用面是包含軸線(xiàn)的

縱向面。

7.其他

(1)應(yīng)力的種類(lèi)：剪切應(yīng)力，彎曲應(yīng)力和交變應(yīng)力。

當(dāng)承壓類(lèi)特種設(shè)備殼體的形狀發(fā)生變化或厚度改變時(shí)，會(huì)在不連續(xù)出及其

附近產(chǎn)生剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。

在長(zhǎng)期交變應(yīng)力下工作的承壓類(lèi)特種設(shè)備有些會(huì)出現(xiàn)疲勞和破壞現(xiàn)象。

在承壓類(lèi)特種設(shè)備3,構(gòu)件的截面尺寸發(fā)生突變，往往是缺陷引起的。這

些缺陷統(tǒng)稱(chēng)為缺口，包括：表面損傷、焊縫咬邊、氣孔、夾渣、未焊透、未熔

合、裂紋等。應(yīng)力集中的嚴(yán)重程度和缺口的大小有關(guān)。其中以裂紋引起的應(yīng)力

集中最為嚴(yán)重。

(3)承壓類(lèi)特種設(shè)備的工作壓力

試驗(yàn)表明；對(duì)對(duì)圓筒形容器來(lái)講，環(huán)焊縫受力只是縱焊縫的一半，而對(duì)球

形容器來(lái)講由于不存在切向應(yīng)力，只有經(jīng)向應(yīng)力。故在相同壓力和直徑下，球

形容器的壁厚比圓筒形容器的壁厚大約可以減少一半。

(二)、金屬的強(qiáng)度

強(qiáng)度：金屬的強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。

抗拉強(qiáng)度6b,屈服強(qiáng)度8s是評(píng)價(jià)材料強(qiáng)度性能指標(biāo)的兩個(gè)最重要的指

標(biāo)。

1、拉伸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，采用如圖廠3所示的拉伸試樣。試樣可分

為長(zhǎng)短兩種，長(zhǎng)試樣Lo/do=10；短試樣Lo/do=5。一般工廠采用的試樣直徑d0=10

毫米。

拉伸試樣放在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)加載，隨著載荷增加，試樣產(chǎn)生

伸長(zhǎng)變形直至斷裂，如圖『4所示

B

至

聞

伸長(zhǎng)量△/mm

圖1-3鋼的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣圖圖1-4低碳鋼的拉伸曲線(xiàn)圖

2、低碳鋼的拉伸試驗(yàn)

根據(jù)載荷與變形量的相應(yīng)變化可繪出曲線(xiàn)圖，稱(chēng)為拉伸曲線(xiàn)圖。低碳鋼的

拉伸曲線(xiàn)吼低碳鋼拉伸時(shí)可分為三個(gè)階段：

⑴、彈性變形（彈性變形：外力卸去后能夠恢復(fù)的變形）階段。當(dāng)作用在

試樣上的裁荷在一定限度之內(nèi)時(shí)，載荷與伸長(zhǎng)量成正比例，外力去除后，試樣

恢復(fù)原來(lái)的形狀和尺寸。當(dāng)載荷超過(guò)Pp而不大于Pe時(shí)，試樣的伸長(zhǎng)不再與外

力成正比關(guān)系，但還屬于彈性變形階段，即當(dāng)外力去除后變形立即消失。

⑵、彈性變形一塑性變形（塑性變形外力卸去后不能恢復(fù)的變形）階段。S

點(diǎn)出現(xiàn)的水平線(xiàn)段表示在載荷不變的情況下試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)；即材料喪失了抵抗

塑性變形的能力，稱(chēng)為材料的屈服，發(fā)生塑性變形后，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)

生加工硬化，要使金屬繼續(xù)變形，必須再增加載荷，這樣載荷繼續(xù)增加，試樣

則均勻伸長(zhǎng)。達(dá)到b點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)縮頸變形,變形集中在縮頸處。

⑶、塑性變形一斷裂階段。由于縮頸出現(xiàn)后截面劇烈減?。辉嚇硬蛔阋缘?/p>

抗外力的作用，因此在B點(diǎn)發(fā)生斷裂。根據(jù)拉伸曲線(xiàn)上各種特殊點(diǎn)的外力與原

截面的關(guān)系，可以測(cè)定材料的強(qiáng)度指標(biāo)。

3、強(qiáng)度指標(biāo)：試樣受到外力作用時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生大小與外力相等而方向

相反的相互作用力，稱(chēng)為內(nèi)力。單位截面積上的內(nèi)力稱(chēng)為應(yīng)力，拉伸時(shí)的應(yīng)力

用符號(hào)。表示。

應(yīng)力的計(jì)算式為：

。=P/F（公斤力/毫米,）

式中；。一應(yīng)力（公斤力/毫米,）；

P一外力（公斤力）；

F一橫截面面積（毫米2）。

拉伸曲線(xiàn)上各特殊點(diǎn)出強(qiáng)度計(jì)算如下：

（1）.抗拉強(qiáng)度

ob=Pb/F。（公斤力/毫米2）

式中；。b一應(yīng)力（公斤力/毫米2）；

Pb—外力（公斤力）；

F。一橫截面面積（毫米2）。

承壓設(shè)備在選用金屬材料時(shí)不允許超過(guò)它的抗拉強(qiáng)度/3。材料的強(qiáng)度極

限越高，能承受的應(yīng)力越大。

（2）.比例極限：材料承受外力的作用，載荷與變形成正比時(shí)的最大應(yīng)力，

稱(chēng)為比例極限；

計(jì)算公式如下

op=Pp/Fo（公斤力/毫米2）

式中；。P一比例極限（公斤力/毫米2）；

Pp一試樣受載與變形成正比時(shí)能承受的最大載荷（公斤力）外力；

F。一橫截面面積（毫米2）

（3）.屈服強(qiáng)度：在載荷不增加的情況下仍能發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力

計(jì)算公式如下

os=Ps/Fo（公斤力/毫米D

式中；。s—屈服強(qiáng)度公斤力/毫米2

Ps一試樣受載與變形發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的載荷（公斤力）外力；

F。一橫截面面積（毫米2）

有許多金屬或合金材料，并沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象發(fā)生，為表明這些材料的

屈服極限，規(guī)定以試樣產(chǎn)生伸長(zhǎng)量為試樣長(zhǎng)度的0.2%時(shí)的應(yīng)力作為材料的“條

件屈服強(qiáng)度，用來(lái)。0,2表示。

屈服極限是選用金屬材料時(shí)非常重要的機(jī)械性能。承壓設(shè)備材料所受的應(yīng)

力，一般都應(yīng)小于屈服強(qiáng)度否則就會(huì)產(chǎn)生明顯的塑性變形。

⑷.許用應(yīng)力：材料允許使用的最大應(yīng)力。用［。］表示。

⑸.屈服比：是屈服點(diǎn)與抗拉極限強(qiáng)度的之比。

（二）、金屬的塑性

塑性信指材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。

伸長(zhǎng)率和斷面收縮率是評(píng)價(jià)材料塑性性能指標(biāo)的兩個(gè)重要的指標(biāo)。

1.延伸率延伸率是試樣拉斷后標(biāo)距增長(zhǎng)量與原始標(biāo)距長(zhǎng)度之比值的百分

率，即

5-L）…

式中；L。一試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度（毫米）；

L一試樣拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度（毫米）；

2.斷面收縮率：是試樣斷口面積的縮減量與原截面面積之比值的百分率。

即

甲

=(Fo-F.)FoX100%

式中F0——拉伸前試樣的截面積《毫米,）

艮一試樣斷后細(xì)頸處最小截面積（毫米,）

中一斷面收縮率。

3、6和▽是材料的重要性能指標(biāo)。它們的數(shù)值越大，材料的塑性越好。如

果材料具有良好的塑性，則可避免材料在壓力加工過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂而破壞；而

普通鑄鐵的塑性差，因而不能進(jìn)行壓力加工，只能進(jìn)行鑄造。同時(shí)，由于材料具

有一定的塑性，故能保證材料不致因稍有超載而突然斷裂，增加了材料使用的

安全可靠性。大小。

4.冷彎試驗(yàn)：是焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)的主要項(xiàng)目

彎曲試驗(yàn)可以考核焊接接頭的主要項(xiàng)目包括：焊縫和熱影響區(qū)的塑性、內(nèi)

部缺陷、焊縫的致密性、焊接接頭不同區(qū)域協(xié)調(diào)變形能力。

用冷彎試驗(yàn)衡量材料在室溫時(shí)的塑性。試驗(yàn)時(shí)，試樣在規(guī)定的冷彎條件下

彎到規(guī)定的角度，一般根據(jù)試樣彎曲表面有無(wú)裂紋或折斷等破壞情況來(lái)評(píng)定材

料的質(zhì)量。冷彎條件依材料及試樣的厚度不同而異，在材料的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

中加以規(guī)定。因此，冷彎試驗(yàn)的目的僅為在一定的彎曲條件下比較材料的塑性。

圖『5為鋼板的冷彎性能試驗(yàn)。

圖1-5180?冷彎試驗(yàn)

彎心直徑越大，冷塑性變形的能力愈差；彎心直徑越小塑性越好。

下面舉例說(shuō)明強(qiáng)度、塑性的計(jì)算方法。

例題：有一根鋼試棒，原始長(zhǎng)度100毫米，直徑10毫米。作拉伸試驗(yàn)時(shí),

載荷增加至2669公斤力時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)屈服現(xiàn)象；載荷達(dá)4710公斤力時(shí)，試樣被

拉斷。結(jié)果測(cè)得在變形后長(zhǎng)度是H6毫米，細(xì)頸處直徑是7.75毫米。試求鋼

試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和斷面收縮率。

解：（1）求試樣的截面積

居』手，毫米）

瓦＞=314：以上78.5（超米

（2）求屈承強(qiáng)度

』=黯=%（公斤力/亳米與

（3）求抗息強(qiáng)度

G-彳黑a60（公斤力/敬米今

（4）求顯伸率

占=蚱4*100%,。=116（毫米），％='：100（豪米）

&fb

3=

（5）求收縮細(xì)頸面積'

招,翠，居=7.75（毫米），

（6）求斷面收縮率

嗎=三艮誓竺『47.1（毫米D

jJ=78Q-471x100%=40%

V78.5

（三）硬度：金屬材料抵抗其他更硬物體壓入表面的能力稱(chēng)為硬度,是衡量

材料軟硬程度的判據(jù)，它表征材料抵抗表面局部彈性變形、塑性變形或抵抗破

壞的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。

1、布氏硬度：

明=索公斤力/毫米9

式中P——壓力載荷（公斤力）,

F—壓痕面積（毫米'）；

HB—布氏硬度值。

壓痕面積的計(jì)算如下：

F=nl>2

2、布氏硬度與強(qiáng)度也有著如下的近似關(guān)系:

ob=0.36HB（低碳鋼）

它隨著不同金屬材料以及.熱處理情況而有所不同。低碳鋼0.36,高碳鋼

0.34,調(diào)質(zhì)合金鋼o.325.

布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：

①、優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，常用于測(cè)定退火、正

火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。

②、缺點(diǎn)是對(duì)不同材料需要更換壓頭和改變載荷，且壓痕較大，壓痕直徑

的測(cè)量也較麻煩，易損壞成品的表面，故不宜在成品上進(jìn)行試驗(yàn)。

3、洛氏硬度：(HR)測(cè)試當(dāng)被測(cè)樣品過(guò)小或者布氏硬度(HB)大于450

時(shí)，就改用洛氏硬度計(jì)量。試驗(yàn)方法是用一個(gè)頂角為120度的金剛石圓錐

體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由

壓痕深思求出材料的硬度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料硬度的不同，可分為三種不同標(biāo)

度來(lái)表示：

HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。

例如：硬質(zhì)合金。

HRB是采用lOOKg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬

度較低的材料。例如：退火鋼、鑄鐵等。

HRC是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的

材料。例如：淬火鋼等

洛氏硬度是用壓痕深度作為洛氏硬度值的計(jì)量即，符號(hào)用HR表示，其計(jì)算

公式為：

匹=。0^2

式中：C-常數(shù)一般取0.2h-壓痕深度

1-1加上初載荷后壓頭的位置

2-2加上初載荷+主裁荷后壓頭的位置

3-3卸去主載荷后壓頭的位置

he:卸去主教的彈性恢復(fù)

4、洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：

①、優(yōu)點(diǎn)是操作迅速、簡(jiǎn)便，硬度值可從表盤(pán)上直接讀出；壓痕較小，可

在工件表面試驗(yàn)；可測(cè)量較薄工件的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量的檢驗(yàn)。

②、缺點(diǎn)是精確性較低，硬度值重復(fù)性差、分散度大，通常需要在材料的

不同部位測(cè)試數(shù)次，取其平均值來(lái)代表材料的硬度。此外，用不同標(biāo)尺測(cè)得的

硬度值彼此之間沒(méi)有聯(lián)系，也不能直接進(jìn)行比較。

（四）、沖擊韌性

1、沖擊韌性是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時(shí)消耗能量大小的特性。

沖擊韌性是對(duì)材料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)內(nèi)部缺陷以及試驗(yàn)溫度等

比較敏感的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。沖擊韌性指標(biāo)用AK表示，試樣缺口的形式有U型和

V型兩種。

沖擊試驗(yàn)示意圖1一擺錘2一試樣3一機(jī)架L指針：5；一刻度盤(pán)

試驗(yàn)時(shí)把標(biāo)準(zhǔn)試樣安放在試驗(yàn)機(jī)的兩支點(diǎn)中間，使試樣的缺口背向的沖擊

方向，然后把擺錘抬到一定高度H,擺錘由高處落下將試樣擊斷，并自由回升

到高度h,根據(jù)，擺錘的重量和沖擊前后的高度差可以計(jì)算出沖斷試樣消耗的功;

計(jì)算公式如下：

Ak=G（H-h）/F

式中H——沖擊前擺錘上升高度（米）

h——沖斷試樣后擺錘上升高度（米）

G—-擺錘重量（公斤力）

F一一試樣的橫截面積

2、脆性轉(zhuǎn)變溫度沖擊韌性與試驗(yàn)溫度有關(guān)，有些材料在室溫20℃左右

試驗(yàn)時(shí)，并不顯示脆性，而在，比較低的溫度（低碳鋼在-45℃）下可能會(huì)發(fā)

生低溫脆性斷裂，材料由塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度叫做“脆性轉(zhuǎn)變溫度”。

3、鋼材的脆化

（1）.冷脆化；金屬材料在低溫下呈現(xiàn)的脆性稱(chēng)為冷脆性。

⑵.熱脆性；鋼材長(zhǎng)時(shí)間停留在400—500C后再冷卻到室溫，沖擊韌度值會(huì)

有明顯下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為鋼材的熱脆性。

⑶.氫脆；鋼中的氫會(huì)使材料的力學(xué)性能脆化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氫脆。鋼中的

氫主要來(lái)源三個(gè)方面

①、冶煉過(guò)程中溶解在鋼水中的氫

②、焊接過(guò)程中由于水或油污在高溫下分解出來(lái)的氫溶解在鋼材中

③、工作介質(zhì)中的氫進(jìn)入鋼中。氫致斷裂只發(fā)生在TOO—150℃的溫度范圍

內(nèi)。

（4）.苛性脆化；苛性脆化一般都發(fā)生在受壓元件的聊接和漲接處。

(5).應(yīng)力腐蝕脆性斷裂；由于拉應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕聯(lián)合作用引起的低應(yīng)力脆性

斷裂

叫做應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的必要條件：

①.元件承受拉應(yīng)力的作用

②.具有與材料種類(lèi)相匹配的特定腐蝕介質(zhì)環(huán)境

③.材料對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感程度。對(duì)鋼材而言應(yīng)力腐蝕的敏感性與的成分、

組織

及熱處理情況有關(guān)。

在交爰載荷的作用下材料發(fā)生破裂的現(xiàn)象叫做疲勞。

1、金屬材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)的交變載荷作用下，而不致破裂的最大應(yīng)力，稱(chēng)

為疲勞強(qiáng)度，或稱(chēng)疲勞極限。

2、金屬材料的疲勞強(qiáng)度，與其化學(xué)成分、表面狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物多

少、分布情況以及應(yīng)力分布等有一定關(guān)系。

3、若零件表面進(jìn)行熱處理、強(qiáng)化處理，或零件表面精細(xì)加工和避免斷面的

急劇改變，都能提高零件的疲勞強(qiáng)度。

4、一般鋼鐵的彎曲疲勞強(qiáng)度值只有抗拉強(qiáng)度的一半左右。

(六)承壓類(lèi)特種設(shè)備的工作壓力

1、對(duì)對(duì)圓筒形容器來(lái)講，環(huán)焊縫受力只是縱焊縫的一半。

2、而對(duì)球形容器來(lái)講由于不存在切向應(yīng)力，只有經(jīng)向應(yīng)力。故在相同壓力

和直徑下，球形容器的壁厚比圓筒形容器的壁厚大約可以減少一半。

3、一般情況下壓力管道以環(huán)焊縫為主。

三、壓力管道常用金屬

(一)常用金屬材料分類(lèi)

有黑色金屬：通常指鐵和鐵的合金，有色金屬：指鐵及鐵合金以外的金屬

及其合金。黑色金屬根據(jù)它的元素組成和性能特點(diǎn)分為三大類(lèi),即鑄鐵、碳素鋼

及合金鋼。

(二)鑄鐵

鑄鐵：含碳量大于2.06%的鐵碳合金。

真正有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的鑄鐵其含碳量一般為2.5%~6.67%o

性能特點(diǎn)：是可焊性、塑性、韌性和強(qiáng)度均比較差，一般不能鍛，但它卻具

有優(yōu)良的鑄造性、減摩性、切削加工性能，價(jià)格便宜。

用途：常用作泵機(jī)座、低壓閥體等材料；地下低壓管網(wǎng)的管子和管件。

1、灰口鑄鐵：石墨以片狀形式存在于組織中的鑄鐵稱(chēng)之為灰口鑄鐵。

灰口鑄鐵澆鑄后緩冷得到的組織為鐵素體和游離石墨共存,斷口呈灰色，灰

口鑄鐵也因此而得名?；铱阼T鐵的各項(xiàng)機(jī)械性能均較差,工程上很少使用。

2、可鍛鑄鐵：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火，使石墨以團(tuán)絮狀存在于鑄鐵組織中，

此類(lèi)鑄鐵稱(chēng)為可鍛鑄鐵。

(1)性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、塑性、韌性均優(yōu)于灰口鑄鐵，其延伸率可達(dá)12%；但

可鍛鑄鐵制造工藝復(fù)雜,價(jià)格比較高。由于可鍛鑄鐵具有一定的塑性,故〃可鍛〃

的名稱(chēng)也由此而出,其實(shí)它仍為不可鍛。

(2)用途：可鍛鑄鐵在工程上常用作閥門(mén)手輪以及低壓閥門(mén)閥體等。

3、球墨鑄鐵：是通過(guò)在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑進(jìn)行球化處理,

并加入少量的孕育劑以促進(jìn)石墨化，在澆注后直接獲得具有球狀石墨結(jié)晶的鑄

鐵。

（1）性能特點(diǎn)：球墨鑄鐵的各項(xiàng)性菖縮標(biāo)均優(yōu)于可鍛■，比可睇鐵價(jià)格便宜。

（2）用途：可代替可鍛鑄鐵用在較苛刻條件下。用途更廣泛。

鑄鐵命名：根據(jù)GB9439的規(guī)定鑄鐵的牌號(hào)表示方法：

QT400-15QT450-10KTH330-8

QT400-15

I____延伸率（％）

_______最低抗拉強(qiáng)度（MPa）

?“球鐵”漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母

（三）碳素鋼含碳量小于等于2.0%的鐵碳合金稱(chēng)為碳素鋼。

1、碳素鋼的分類(lèi)

（1）按化學(xué)成分

工業(yè)純鐵C<0.04%的Fe、C合金

低碳鋼CW0.25%的鋼（強(qiáng)度低塑性好焊接性能好Q235-A、20g、20用

于壓力管道）。

中碳鋼C>0.25~0.60%的鋼。強(qiáng)度及塑性適中，用于緊固件和鍛件如：35

鋼。

高碳鋼C>0.60%的鋼強(qiáng)度和硬度高、塑性差，可制作彈簧、鋼絲繩等。如

65Mn（C=0.62~0.7）

（2）普通碳素鋼

Q——鋼材屈服強(qiáng)度“屈”字漢語(yǔ)拼音首位字母；

A、B、C、D-分別為質(zhì)量等級(jí)；

F——沸騰鋼"沸''字漢語(yǔ)拼音首位字母；

Z——鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語(yǔ)拼音首位字母；

TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語(yǔ)拼音首位字母。

在牌號(hào)組成表示方法中，“Z”與“TZ”符號(hào)可以省略。

Q235AF

F:沸騰鋼，b半鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼省略

A：質(zhì)量等級(jí)號(hào),A級(jí)不做沖擊試驗(yàn),B級(jí)做常溫V形缺口沖擊試驗(yàn);C、

D兩級(jí)常用在重要場(chǎng)合下

235：屈服強(qiáng)度235MPa：分別為195、215、235、255、275五個(gè)等級(jí)

Q：“屈”字漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母。

（3）按品質(zhì)分類(lèi)

優(yōu)質(zhì)碳素鋼（PW0.04%SW0.04%）

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（PW0.03%S/0.02%）

（4）脫氧程度

①、沸騰鋼A3F在澆鑄前不用硅和鋁脫氧，鋼液中含氧量多,澆注及凝固時(shí)

會(huì)產(chǎn)生大量CO氣泡，在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，這類(lèi)鋼叫沸騰鋼。

②、鎮(zhèn)靜鋼A3而脫氧較完全,澆鑄時(shí)鋼水在鋼錠模內(nèi)不產(chǎn)生CO氣體遺獺叫鎮(zhèn)靜

鋼。成材率低，成本高。但鎮(zhèn)靜鋼中氣體含量低，時(shí)效傾向小，鋼鏡中氣泡、疏松

較少,質(zhì)量較好。

③、半鎮(zhèn)靜鋼A3b進(jìn)行中等程度脫氧,介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼

（四）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼：

1、優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的有害雜質(zhì)元素S、P比普通碳素鋼低,不僅如此,二者的冶

煉方法也多有不同,普通碳素鋼多用成本最低轉(zhuǎn)爐冶煉,而優(yōu)質(zhì)碳鋼則采用平爐

或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉,脫氧較好,雜質(zhì)含量較低,故其綜合機(jī)械性能、耐蝕性等均

優(yōu)于普通碳素鋼。

2、優(yōu)質(zhì)碳素鋼與高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比,價(jià)格不高,是工程上應(yīng)用最廣泛的碳

素鋼。

3、優(yōu)質(zhì)碳素鋼的表示方法和代號(hào)

20g（25g）

II—鍋爐鋼

____C:0.17?0.24%

4、壓力管裝中常用的牌號(hào)為08、10、20三種。

（五）高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼

高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼各方面性能略?xún)?yōu)于優(yōu)質(zhì)碳素鋼,但價(jià)格較高，工程上用的并

不多。一般情況下,如果采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼不能滿(mǎn)足使用條件要求時(shí)，將考慮選用

相應(yīng)的合金鋼而不用高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號(hào)后

加A

四、合金鋼

1、合金鋼分類(lèi)見(jiàn)表1—3

表1-3合金鋼分類(lèi)（用途）

第一層第二層分類(lèi)第三層分類(lèi)特點(diǎn)及用途

1.低碳型合金鋼，合金元素總量一般*3%；

低合金鋼2.強(qiáng)度明顯高于碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可；

3.用于中高溫、抗氫、抗高溫硫腐蝕等。

1.中碳型合金鋼，合金元素含量較低；

調(diào)質(zhì)鋼2.強(qiáng)度較高；

3.用于高溫螺栓、螺母材料等。

合金結(jié)構(gòu)鋼

1含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高；

彈簧鋼2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度較高抗疲勞強(qiáng)度較高；

3用于彈簧材料。

合金鋼

1高碳型合金鋼，合金含量較高；

滾動(dòng)軸承鋼2具有高而均勻的硬度和耐磨性；

3用于滾動(dòng)軸承。

1低碳高合金鋼；

不銹鋼2抗腐蝕性好；

3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。

特殊性能鋼

1低碳高合金鋼；

耐熱鋼2耐熱性能好；

3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。

1低碳合金鋼，根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低；

低溫鋼2抗低溫性好；

3用于低溫材料(專(zhuān)用鋼為銀鋼)。

2、合金鋼的優(yōu)點(diǎn)

合金鋼與碳素鋼相比,它具有較高的強(qiáng)度,較好的耐熱性,較好的耐低溫性

能,較好的耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，甚至有些生產(chǎn)環(huán)境采用碳素鋼是滿(mǎn)足不了要求

的。故合金鋼是壓力管道中常用的也是很重要的材料。

3、常用合金鋼

壓力管道中常用的合金鋼有低合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼、耐熱鋼和低溫鋼。

其它鋼種有時(shí)也會(huì)偶爾碰到在此不再作進(jìn)一步的介紹。

合金鋼表示方法及代號(hào)

XXXXXXX

III特殊用途標(biāo)記,同優(yōu)質(zhì)碳鋼部分。對(duì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼,

L在其后加“A”

主要合金元素符號(hào)及其含量,其中前兩位為元素符號(hào)，

后兩位數(shù)字為該合金元素的平均百分比含量。數(shù)字為

-------------位數(shù)時(shí)則用一個(gè)數(shù)字表示,含量不足1.5%時(shí)可省略

1不注。有多個(gè)合金元素時(shí)則依次按此規(guī)則填寫(xiě)。

-----------------兩位數(shù)字,表示鋼中平均含碳量的萬(wàn)分之幾。

125Cr2MoVA

1——高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼

合金元素含量＜1.5%X僅標(biāo)合金元素

1.5~2.49%標(biāo)“2”

2.5~3.49%標(biāo)“3”

3.5~4.49%標(biāo)“4”

17~19.00%標(biāo)“18”

--------------含碳量25/10000(兩位數(shù)字表示)

4^不銹鋼

(1)不銹鋼特點(diǎn)

①、合金元素含量比較高,均超過(guò)10%,有的高達(dá)50%甚至更多；

②、它含有大量的