12-06-管道材料-協(xié)會修改.ppt

1、管道材料專題 主辦：中國石油學(xué)會,壓力管道設(shè)計審批人員培訓(xùn)班,管道材料培訓(xùn)的幾個方面,常用金屬管道的基本概念與名詞 管道材料及元件基本內(nèi)容 需要掌握的一些內(nèi)容 設(shè)計需要注意的一些問題,主題,1.管道元件的標(biāo)準(zhǔn)化 ,系列化 2.材料 3.管子(Pipe,Tube) 4.管件 (對焊,承插,螺紋) 5.法蘭 (墊片,緊固件,夾持件) 6.閥門 (過濾器,視鏡),1.1配管材料設(shè)計的特奌,標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 國際化 中國化,1.2規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化,公稱直徑 Pipe ,Tube 外徑 壁厚 ,壁厚 系列,1.3公稱直徑,Pipe,Tube1.3.1公稱直徑,ISO 6708 , GB1048-2005定義 公

2、稱尺寸 DN SI制 中國 , 歐州 NPS In制 美國,1.3.2 PIPE,流體輸送用圓截面中空管 規(guī)格采用公稱直徑 壁厚系列(壁厚)表示 同一公稱直徑 ,外徑相同而壁厚可不同 工業(yè)管道 , 長輸管道 , 公用工程,1.3.3 TUBE,中空管子統(tǒng)稱 圓形 , 方形 規(guī)格用 外徑 , 內(nèi)徑 , 壁厚數(shù)值 三者之二表示 儀表 , 伴熱 , 液壓 , 氣動 , 潔凈 , 高壓 鍋爐管 , 換熱管 , 爐管,ASTM鋼管標(biāo)準(zhǔn),Pipe A106 A53 API5L A312 A333 A335 板焊管 A671 A672 A691 A358 A530通用標(biāo)準(zhǔn),Tube A179 A213 A2

3、49 A334 A213 A450通用標(biāo)準(zhǔn),GB 鋼管標(biāo)準(zhǔn),流體輸送用(Pipe) GB3091 低壓 CS 焊接(ERW,SAW) GB8163 CS 無縫 GB9711.1 高強(qiáng)鋼,CS 無縫,焊接 SY5037 低壓 CS 螺旋焊 GB14976 SS 無縫 GB18984 低溫鋼 無縫 GB12771 SS 焊接 HG20537.320537.4 SS 焊接,GB 鋼管標(biāo)準(zhǔn),未區(qū)分 Pipe和Tube GB5310 高壓鍋爐管 GB3087 中低壓鍋爐管 GB6479 化肥高壓管 GB9948 石油裂化管,1.3.5 公稱直徑系列,美標(biāo)體系 歐州體系,表1,1.3.6公稱直徑的選用 美

4、標(biāo)VS歐標(biāo)最小最大 優(yōu)選 盡量不采用,大于DN600 美標(biāo)體系 級差 150 (6in) 歐洲體系 級差 100(DN6001000) 200(大于DN1000),DN 6 , 8 , 10 DN32 , 65 , 90 , 125 , 550,表1,1.4 外徑 1.4.1英制管和公制管,英制管(國際通用系列) ASME B36.10 ,36.19 HG20553 系列 SH3405 GB17395,公制管(國內(nèi)沿用系列 淘汰系列) HG20553 系列,表3,英制管公制管,DN150以下 英制管 大外徑 公制管 小外徑 DN200300 英制管=公制管 相同外徑,英制管公制管,DN350以

5、上 英制管外徑=NPS25.4 公制管外徑英制管外徑 DN+30mm DN+20mm,表3,1.4.2 選用外徑系列時應(yīng)注意的問題,公制管 管子 , 管件(對焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門 (對焊 , 承插 ) 的配套 管子 , 管件(對焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門 (對焊 , 承插 ) 的標(biāo)識 , B 提供相關(guān)尺寸 不能采用管螺紋和螺紋管件,選用外徑系列時應(yīng)注意的問題,英制管 承插管件 ,閥門承插口內(nèi)徑與鋼管外徑的 配合 螺紋管件 ,閥門的螺紋型式( NPT , R , Rc , Rp )與鋼管外徑的 配合 SH3405大口徑英制管外徑的問題,表4,表2,表3,1.5 壁厚1.

6、5.1 壁厚系列 , 壁厚等級,Sch.5 160 ( 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160 ) Sch.5S 80S ( 5S , 10S , 40S , 80S , 20S ) 重量等級 Std. XS , XXS,1.5.3 國內(nèi)目前應(yīng)用的壁厚系列,ASME B 36.10 , B36.19 (表13 ) HG20553 系列 (表14 ) SH3405 (表 15 ) (HG20553 系列 ),表5,表13,表14,表15,1,1.5.4管表號 Sch. 的含義,式中: t 壁厚(mm) ; P 內(nèi)壓(MPa) 許用應(yīng)力(MPa)

7、； 焊縫系數(shù) C 腐蝕余量 (2.54mm ; 0.875壁厚負(fù)偏差),1.5.4管表號 Sch. 的含義,設(shè)Sch. =1000P Sch. 的數(shù)值相當(dāng)于鋼管為100MPa 的承壓能力Bar. t=(Sch. D1750)+2.54 管道壁厚的附加裕量包括材料壁厚負(fù)偏差， 腐蝕、沖蝕裕量，機(jī)械加工深度等 腐蝕裕量還應(yīng)當(dāng)考慮介質(zhì)流動時對管道或受壓元件的沖蝕量和局部腐蝕以及應(yīng)力腐蝕對管道的影響，以滿足管道安全運行的要求,1.5.5為什么要采用管表號 Sch.,管表號 Sch.適用于表達(dá)一定范圍內(nèi)多個公稱直徑管子的壁厚 管表號 Sch.的數(shù)值代表許用應(yīng)力為100MPa時鋼管的承壓能力 ( Bar

8、) 減少鋼管壁厚規(guī)格數(shù)量 , 便于組織批量生差 , 庫存銷售,1.6 管道元件的規(guī)格體系,管道外徑 英制管 公制管,公稱壓力 Ciass150,300, 600,900、 PN10,16,25,40, 63,100 PN10,16,25,40, 63,100,1.6.1英制管+美國Class公稱壓力,鋼管 HG20553 GB9711.1, SY5037 SH3405 對焊 管件 GB12459,13401 SH3408,3409 AWWA C205大直徑 承插管件 GB14383 SH3410 MSS SP83,95,97,螺紋管件 GB14383,3287(MI) MSS SP83,95,

9、97 SH3410 支管臺 GB19326 法蘭,盲板 HG20615,20623大直徑, GB9112-124 GB13402大直徑 SH3406 AWWA C207大直徑, ASME B16.36孔板 HG21547盲板 閥門 API,GB,JB,1.6.2英制管+歐洲PN公稱壓力,鋼管 HG20553 GB9711.1 SY5037 對焊 管件 GB12459,13401 承插管件 GB14383,螺紋管件 GB14383,3287(MI) 支管臺 GB19326 法蘭,盲板 HG20592,21547 閥門 API,GB,JB,1.6.3公制管+歐洲PN公稱壓力,2.材料,金屬材料 ,

10、 (非金屬材料) 鐵基材料, (有色 ) 鋼 , (鑄鐵) 承壓件用鋼 ,(結(jié)構(gòu)件),壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程,鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）不得用于GC1級管道，灰鑄鐵、可鍛鑄鐵不得用劇烈循環(huán)工況。（D0001/24） Q235A屬于A級鎮(zhèn)靜鋼，不得用于有毒、可燃介質(zhì)管道,設(shè)計壓力小于或者等于1.6MPa，使用溫度 350 。 （D0001/26） Q235B級鎮(zhèn)靜鋼可用于設(shè)計壓力小于或者等于3.0MPa非極度、高度危害有毒介質(zhì)管道， 溫度 350。（D0001/26）,2.1 管道元件用鋼的分類,碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼強(qiáng)度鋼 Cr-Mo合金鋼熱強(qiáng)鋼,抗氫鋼 低溫鋼 不銹鋼 Fe-Cr-

11、Ni合金和Ni基合金 鋁,銅,鈦合金,2.2.1鋼的國標(biāo)牌號表示方法,2.2.1鋼的牌號表示方法 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：屈服點的拼音的第一個字母”Q”及屈服強(qiáng)度值(Mpa),質(zhì)量等級（ A、B、C） Q235AF表示屈服235Mpa、質(zhì)量為 A級的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼采用鋼中含碳量的萬分?jǐn)?shù)（平均值）20 號鋼 含C0.2 當(dāng)鋼中含碳量為 0.150.6，含 Mn量超過 0.7（0.71.0）時，稱之為高錳鋼，必須將“Mn”標(biāo)出， 16Mn、40Mn。,2.2.1鋼的國標(biāo)牌號表示方法,合金鋼，前兩位數(shù)字是鋼的平均含碳量（萬分之幾）合金元素用化學(xué)符號（或漢字），后邊的數(shù)字合金元素的平均百分

12、含量，當(dāng)合金元素含量小于 1.5時，只寫出元素符號，不標(biāo)明含量；當(dāng)含量為 1.5 2.49標(biāo)2、 2.5 3.49標(biāo)3、22.523.49標(biāo)23。例如 40Cr表示平均含碳量為 0.4、 Cr含量小于 1.5。 當(dāng)鋼中硫、磷含量低于 0.025為高級優(yōu)質(zhì)鋼， 在鋼號后再加上 “A”,例如35CrMoA。,2.2.1鋼的國標(biāo)牌號表示方法,奧氏體不銹鋼：合金元素符號 合金元素百分含量”表示，（舊）前面一位數(shù)字表示平均含碳量（以千分之幾計），含C0.03時用“00”C0.08時用“0”、C0.15時用“1”表示。例如 00Cr19Ni10表示C0.03， Cr:1820%,Ni:812%,0Cr18

13、Ni9表示C0.08 Cr:17 19%,Ni:8 10%,1Cr18Ni9表示C0.15， Cr:17 19%,Ni:810%等。C0.08奧氏體不銹鋼為低碳不銹鋼（304）C0.03奧氏體不銹鋼為超低碳不銹鋼（304L）,2.2.1鋼的國標(biāo)牌號表示方法,馬氏體不銹鋼牌號的表示方法中的前面一位數(shù)字，當(dāng)含碳量大于 0.15后，基本上是采用平均含碳量的千分?jǐn)?shù)表示，例如 2Cr13的含碳量 0.160.25。 不銹鋼新牌號：Cr之前的數(shù)字表示碳（C）的萬分之幾的含量。304牌號為06Cr19Ni10，表示碳（C）含量萬分之六（0.06%）；316L牌號為022Cr17Ni12Mo2，表示碳（C）含

14、量萬分之二點二（0.022%）。,新牌號不銹鋼個別材質(zhì)含量調(diào)整,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,強(qiáng)度 塑性, 韌性, 可焊性, 工藝性能 含碳量 低碳 0.25%C , 中碳0.250.6%C , 高碳 0.60%C 合金元素添加 Mn,V,Nb,Ti, 殘余元素：S、P有害雜質(zhì)元素；C：高、鋼硬度強(qiáng)度高，塑性和韌性下降，焊接性能下降，焊縫熱影響區(qū)擴(kuò)大。,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,碳當(dāng)量 C+Mn6+(Cr+Mo+V)5+ (Ni+Cu)15（ 0.4%不預(yù)熱, 0.40.6% 預(yù)熱, 0.6%難焊、預(yù)熱T較高、工藝嚴(yán)）（p294、7.4.2） 脫氧 （P295 7.5.1） 沸騰鋼( Si

15、0.07),半鎮(zhèn)靜鋼( Si0.17) 鎮(zhèn)靜鋼( Si0.12),真空脫氧,鋁脫氧,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,優(yōu)質(zhì)鋼與普通結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)鋼S,P0.035、高級優(yōu)質(zhì)鋼S,P0.030 特級優(yōu)質(zhì)鋼S,P0.025 晶粒度 粗晶粒 , 細(xì)晶粒(5級,或總鋁0.02%) 材料交貨(使用)狀態(tài)和熱處理 熱軋, A, N, N+T, Q+T, PWHT, 控制軋制 生産和加工型式 熱軋,冷軋,冷拉,鍛造,鑄造, 熱加工,冷加工,機(jī)加工 焊接, 熱處理,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼強(qiáng)度等級,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼 強(qiáng)度等級,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,管道工程中的應(yīng)用 工業(yè)管道 管子,對焊管件

16、20 , Q235A,B, (16Mn) 鍛制管件,法蘭16Mn,(20) 鑄件 WCB 長輸管道 管子,對焊管件X42, X60, X70,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,使用溫度上限和下限 高溫長期強(qiáng)度,氧化,組織穩(wěn)定性(石墨化,珠光體球化) 碳鋼、碳錳鋼在425以上的溫度下長期使用，碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的可能。其強(qiáng)度和塑性將會下降 。 鋼材的蠕變溫度通常碳鋼在 300350、低合金鋼在 400450時應(yīng)考慮蠕變問題。 脆斷,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,腐蝕與防腐 腐蝕裕量 鍍鋅,鍍鎳,氮化,磷化 除銹,噴砂 Sa2.5級 內(nèi),外塗料,油漆 (底漆 ,面漆 ),襯里,（13）SCC應(yīng)力腐蝕斷

17、裂,應(yīng)力腐蝕斷裂三個條件， 1）特定的腐蝕環(huán)境（成分、濃度、雜質(zhì)和溫度等）； 2）足夠大的拉伸應(yīng)力； 3）材料的合金成分和組織（晶粒大小、取向、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)、缺陷等）。 防止措施： 1）降低應(yīng)力水平，避免或減少局部應(yīng)力集中，消除加工和焊接殘余應(yīng)力。 2）控制敏感環(huán)境，加入緩蝕劑，升高PH值，采用電化學(xué)保護(hù)等措施。 3）選材，避免易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的材料-環(huán)境組合。,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼, 碳鋼和低合金鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞介質(zhì)堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫、醋酸等； 堿脆和PWHT NaOH 2 3 5 10 15 20 30 40 50 60 90 80 85 76 70 65 5

18、4 48 43 40 H2S-SCC(氫脆) 濕H2S-SCC, H2S分壓0.0035kgcm2, 溫度,PH值,催化劑氰化物,2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼,NACE MR0175 Rc22, HB187,197 強(qiáng)度,含碳量,碳當(dāng)量,Ni,熱處理,焊接,WPQ, 補(bǔ)焊 (HV250), PWHT, 檢驗HB, HIC,層狀撕裂,Z向性能 板 S0.003 管 S0.01 鍛件 S0.025 高溫高壓氫腐蝕,氫鼓泡 Nelson曲線,2.3低溫用鋼,鐵素體鋼的脆性轉(zhuǎn)變 ( 體心立方晶格 ) 脆性斷裂 應(yīng)力,缺口,脆性轉(zhuǎn)變溫度 工程中鋼材脆性轉(zhuǎn)變的判據(jù) V形缺口夏比沖擊試驗和沖擊試驗溫度 標(biāo)準(zhǔn)

19、試樣,小試樣,沖擊功,側(cè)向膨脹,斷口纖維率,脆性轉(zhuǎn)變溫度,沖擊試驗溫度,2.3低溫用鋼影響鋼材脆性轉(zhuǎn)變的因素,強(qiáng)度 厚度,方向性,焊接厚度 應(yīng)力,殘余應(yīng)力,低應(yīng)力 焊接,PWHT 晶粒度 化學(xué)成份 c,Mn,Ni,微合金化,純凈度,脫氧,氣體含量 熱處理,回火脆性,控軋 焊接材料,藥皮類型,2.3低溫用鋼,低溫界線與低溫用鋼 0 Q235B,A 19 20,16Mn 29 L245,A105,WPB,WCB, 40 16MnD 46 10MnD,A333Gr6,WPL6,LF2,LCB 101 3.5Ni 253奧氏體不銹鋼,Al,Cu,2.3低溫用鋼,管道工程中遇到的幾種低溫工況 工作條件

20、環(huán)境溫度 (定義,厚度,材料,管道規(guī)范) 節(jié)流效應(yīng) 低溫低應(yīng)力： （指受壓元件的設(shè)計溫度雖然低于-20，但其薄膜（環(huán)向）應(yīng)力小于或等于鋼材標(biāo)準(zhǔn)常溫屈服強(qiáng)度的1/6，且不大于50MPa的工況。） 壓力試驗的溫度,2.3低溫用鋼,鋼材的使用溫度低于或等于-20時，應(yīng)進(jìn)行夏比（V型缺口）低溫沖擊試驗。奧氏體不銹鋼低溫管道，在設(shè)計溫度高于或等于-196，且滿足下列各項要求時可免做低溫沖擊試驗： A 母材含碳量小于或等于 0.10；B焊接材料設(shè)計溫度低于-100時 進(jìn)行焊縫金屬的低溫夏比（V型缺口）沖擊試驗并符合要求,2.4 Cr-Mo合金鋼,低合金鋼（合金元素總量5）15CrMo 中合金鋼（合金=51

21、0%）12Cr5Mo 高合金鋼（合金10）不銹鋼等 2.4.1用途 耐熱,熱強(qiáng),650 表16 , 400 抗氫, 對操作溫度 200，氫氣介質(zhì)碳鋼及低合金鋼管道，最高操作溫度加20 40的裕量氫氣的分壓，按（Nelson曲線）選擇適當(dāng)?shù)目箽滗摬?。高溫H2S腐蝕,2.4.2 Cr-Mo合金鋼鋼號優(yōu)選,540 15CrMo 14Cr1Mo 580 12Cr2Mo 12Cr1MoV 650 1Cr5Mo Cr9Mo1V,2.4.3 Cr-Mo合金鋼熱處理與強(qiáng)度等級 表17,退火 A 正火+回火 N+T 回火溫度 調(diào)質(zhì) Q+T 回火溫度 熱加工后的恢復(fù)性能熱處理 PWHT與回火溫度, 氫腐蝕與PW

22、HT 母材和焊接接頭硬度 HB225, 241 焊前予熱與層間溫度,表17,2.5 不銹鋼,2.5.1不銹鋼分類 奧氏體 ，沉淀硬化不銹鋼， 鐵素體，馬氏體， 雙相鋼 2.5.2奧氏體不銹鋼的用途 耐蝕，潔凈， 高溫， 低溫,2.5.3奧氏體不銹鋼,Cr 耐蝕,鈍化膜 Ni ,組織和相平衡 鉻當(dāng)量,鎳當(dāng)量,舍夫勒圖,Delong圖 Cr=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb Ni= Ni +30(C+N)+0.5Mn C 碳化物, 強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)成份范圍的差異 表18,表18,2.5.4 300系列奧氏體不銹鋼,301,302304低碳304L超低碳 321,347穩(wěn)定化 304316,317316

23、mod904L6Mo(254SMO)20合金 304304H316H,347H309 310800H800HT 304304NXM19,2.5.5奧氏體不銹鋼使用問題,耐蝕 氧化性,還原性,鈍化膜,酸洗鈍化,回火色,保護(hù)氣氛,鐵離子試驗 晶間腐蝕 機(jī)理,碳化物析出,敏化和晶間腐蝕試驗,休氏試驗,超低碳（ 0.03%以下）,穩(wěn)定化（鈦和鈮） 晶間腐蝕是由于晶界沉積了雜質(zhì)，奧氏體不銹鋼在焊接時，焊縫兩側(cè)加熱到400910, 晶間腐蝕敏化區(qū),晶界的鉻和碳化合碳化鉻,2.5.5奧氏體不銹鋼使用問題,奌蝕,縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕 氯離子,濃度和濃縮,溫度,PH 連多硫酸-SCC,穩(wěn)定化SS 應(yīng)力腐蝕 （1）

24、 奧氏體 SS，介質(zhì)：氯離子、氯化物蒸汽、濕硫化氫、堿液等；（2）對含鉬奧氏體SS，介質(zhì)：堿液、氯化物水溶液、硫酸 硫酸銅的水溶液等,2.5.5奧氏體不銹鋼使用問題,熱處理 固溶,穩(wěn)定化處理,消除應(yīng)力熱處理,再結(jié)晶 金相組織 奧氏體,相,相（6501000）,碳化鉻析出（400950）,馬氏體轉(zhuǎn)變（磁性),晶粒度 應(yīng)變硬化和泠加工變形量 A2-70, A193 B8-2 2015%,10%(675),2.5.5奧氏體不銹鋼使用問題,高溫使用(H) 含碳量 0.04 (焊材),晶粒度(6), 冷變形(10%) 低溫使用 -101WPQ, 相5% -196側(cè)向膨脹0.38mm 固溶狀態(tài),2.5.5

25、奧氏體不銹鋼使用,雙牌號 304304L ,304304H 316316L ,316316H 許用應(yīng)力, 0.2 , 1 ns1.5, 1.1 鋼號合併,代用,不銹鑄鋼,2.6雙相不銹鋼,2.6.1雙相不銹鋼的特奌 雙相,50%,+ 加N 高強(qiáng) 耐蝕 奌蝕, SCC,2.6.3雙相鋼的應(yīng)用,相比例 相 母材3555% 相和475脆化 , HB271(Rc28) -46Akv 45J 設(shè)計溫度 -50, +300,3.管道工程用鋼管3.1鋼管分類,3.1.1幾種分類方法 用途(壓力,對象) 材料 制管工藝 3.1.2按制管工藝分類 無縫(熱軋,冷拔,冷軋,鍛造,離心鑄造) 有縫,焊接,3.1鋼管

26、分類3.1.2按制管工藝分類,直縫(爐焊,ERW,SAW,GTAW,GMAW, PAW, FCAW,SMAW) 螺旋焊縫(ERW,SAW) 對接,3.2無縫制管工藝及質(zhì)量控制,3.2.1無縫軋制工藝 工藝 管坯(軋,鍛,連鑄);修磨;穿孔(荒管); 熱軋;定徑;熱處理;校直;表面處理. 冷軋; 泠拔(打頭). 主要質(zhì)量控制奌: 管坯;穿孔;成型及表面質(zhì)量;熱處理;NDT和壓力試驗.,3.2.3 ERW工藝,工藝: 板卷+分條;機(jī)組成型和 ERW;去毛刺;熱處理;切斷. 主要質(zhì)量控制奌: 板卷;去內(nèi)毛刺;焊縫熱處理;檢驗. 3.2.4 EFW板焊管工藝: 板卷+分條;機(jī)組成型和 EFW;熱處理;

27、切斷;檢驗;表面處理. 單張鋼板+刨邊;UOE或JCOE;EFW;定徑或冷擴(kuò)(1.5%);PWHT;檢驗;表面處理.,3.2.4 EFW板焊管工藝,主要質(zhì)量控制奌 鋼板 EFW工藝 PWHT NDT 壓力試驗,3.3鋼管標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)鋼管標(biāo)準(zhǔn) 見1.3.4 GB Pipe所列,但缺乏板焊管 國外鋼管標(biāo)準(zhǔn) 見1.3.4 ASTM Pipe所列,尤其是A671,A691板焊管標(biāo)準(zhǔn),3.4 鋼管標(biāo)準(zhǔn)的適用規(guī)格,范圍和質(zhì)量等級,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用范圍;材料;規(guī)格;質(zhì)量等級; 質(zhì)量等級 A高級 1高級 B中等 2一般 C較低,3.4 鋼管標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍和質(zhì)量等級,3.4.1無縫管標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格 熱軋 DN25500

28、 冷拔DN200(50) 冷軋DN100, 儀表,公差,拋光 GB8162,機(jī)械結(jié)構(gòu)用;不適用. B級無縫管標(biāo)準(zhǔn)(優(yōu)質(zhì)碳素鋼) GB8163 和GB3087 以及GB9711.1 L245 適用范圍 ,市場及質(zhì)量體系 B-2;B-1;B-1. 管坯 B-2;B-1;B-1. 質(zhì)量要求(檢驗)和等級 B-2;B-1;B-1.,3.4.1無縫管標(biāo)準(zhǔn),A級無縫管標(biāo)準(zhǔn) GB5310 CS AS SS A1 GB6479 CS AS SS A1 GB9948 CS AS SS A2 GB18984 LTCS Ni-AS A2 GB14976 SS A2 GB9711.2 高強(qiáng)度低合金鋼 A2,3.4.2

29、 ERW 焊管,規(guī)格 DN15500(400), 英制管 材料 Q195,Q235A(Galv.) 標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量等級 GB3091 C2 GB9711.1 C1(內(nèi)毛刺,熱處理, NDT和壓力試驗),3.4.3碳鋼和低合金鋼SAW板焊管,規(guī)格DN4502000(對接更大) 板材(20mm),長度12M, GB9711 L245X70 A, B A671 ,672 CS,LTCS,Ni-AS A, B A691 AS A GB3091(直) Q235A, B C Sy5037(螺旋 Q235A, B C,碳鋼無縫鋼管的質(zhì)量分級,劇烈循環(huán)條件解釋,3.4.3碳鋼和低合金鋼SAW板焊管,影響質(zhì)量等級的

30、因素 板材 鋼管長度(併接) 雙面,單面saw 焊縫探傷 焊縫係數(shù) 表20 熱處理 壓力試驗,表20,3.4.4不銹鋼EFW焊管,兩種工藝 連續(xù)生産DN15200, 5S 10S 板卷,機(jī)組成型,自動TIG不加絲,在線NDT,熱處理,壓力試驗,酸洗鈍化 單根生産 ,DN150 , 20mm,6M 單張板,折卷成型,半自動PAW(加或不加絲),整形,NDT,(熱處理,壓力試驗) ,酸洗鈍化,3.5設(shè)計選用,3.5.1按質(zhì)量等級選用 GC1 A GC2 B或A GC3 C或B GC2,無毒,非可燃,且PN20以下 C或B 用于壓力管道的鋼管，保證強(qiáng)度和剛度外，還要求保證密閉性，因此要求逐根管子進(jìn)行

31、水壓實驗。,3.5設(shè)計選用,3.5.2按材料選用 Q235,195 ERW GB3091 SAW GB3091 螺旋 SAW SY5037 20 無縫 GB8163,3087,9948,6479 20G 無縫 GB5310 L245 無縫 GB9711 DSAW GB9711 ERW GB9711,3.5設(shè)計選用3.5.2按材料選用,20R,20g,16MnD,15CrMoR,A516等板 DSAW板焊管 A671,672,691 15CrMo等CrMo合金管 無縫 GB5310,6479,9948 LTCS,3.5Ni等低溫鋼,無縫, GB18984 304等不銹鋼 無縫 GB14976 3

32、04等不銹鋼 板焊管 HG20537.4 ASTM A358,3.5設(shè)計選用3.5.3按規(guī)格選用,Q235,195 ERW DN15500 Q235,195 SAW DN450 L245 ERW DN15400 L245 DSAW DN450 20 ,15CrMo等 無縫 DN400 20G,15CrMo等高溫高壓厚壁鍛造管 DN3001000 低溫鋼 無縫 DN400,3.5設(shè)計選用3.5.3按規(guī)格選用,20R,16MnDR,15CrMoR等DSAW管 DN450 304等不銹鋼 無縫 DN300 304等不銹鋼 板焊 DN150,3.5設(shè)計選用3.5.4考慮經(jīng)濟(jì)性,檢查項目增加,價格依次提

33、高 C2C1B2B1A2A1 ERWSAW氣體保護(hù)焊熱軋冷拔冷軋鍛造 Q235A Q235B 20 L245 20G LTCS CrMo鋼3.5Ni 304304L321347316316L,3.5.5考慮采購與成套,標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo) 通用與特殊,專用 材件和規(guī)格的合併與分散 批量大與小 庫存與訂單生産,4.管件4.1管件分類(不包括法蘭類),按結(jié)構(gòu)形式或功能分 直通,轉(zhuǎn)向,封閉,分支/斜接,變徑,同心/偏心, 按連接型式分 對接,承插(承口/插口),管螺紋(NPT, R, Rp,Rc; G; 內(nèi),外),螺紋, 卡套,擴(kuò)口 按材料類別和制造形式分 材件 ;無縫,焊接,鍛制,鑄造,4.2構(gòu)成管件的四大

34、要素,結(jié)構(gòu)形式 連接型式(兩端/多端、陰/陽) 規(guī)格尺寸DN 及承壓能力(壁厚或壓力等級) 材料和制造型式 和由管件標(biāo)準(zhǔn)或小樣圖,數(shù)據(jù)表表達(dá); 由材料和管件制造技術(shù)要求表達(dá); 由設(shè)計選用確定. 管道元件標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計壓力應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范及其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。非標(biāo)準(zhǔn)件的管道元件還應(yīng)當(dāng)有設(shè)計計算書和圖樣。（D0001/14）,4.3管件選用中應(yīng)注意的問題4.3.1對焊管件, DN151200, ( 更大直徑？小尺寸的連接型式是否合適？) ; 壁厚以及無縫/有縫同管子標(biāo)準(zhǔn)(最小壁厚); 如要加厚,應(yīng)標(biāo)記端部和加厚二個厚度; 標(biāo)準(zhǔn)型式與非標(biāo)？(彎曲半徑,斜接三通,蝦米彎) 彎頭宜采用長半徑彎頭（R

35、1.5DN）,當(dāng)采用短半徑彎頭（R1.0 DN）時，其最高工作壓力不宜超過同規(guī)格長半徑彎頭工作壓力的 0.8倍。,4.3.1對焊管件,彎頭與彎管; 大R; 帶直邊; 三通與支管連接,異徑三通; 補(bǔ)強(qiáng)型式(支管連接,支管臺,Boss,半管接頭,補(bǔ)強(qiáng)板,補(bǔ)強(qiáng)管,主管加強(qiáng),焊接三通,鞍式加強(qiáng)) 異徑管,同心/偏心;帶/不帶折邊和直邊;,4.3.1對焊管件,坡口標(biāo)準(zhǔn)化 ; ( 37.530) 無縫與有縫 (板,焊管;焊制坯件,成型后併焊); 原材料與管件材料(指定坯料,WPB); 表21 焊縫RT(100%,同管子要求); 焊縫數(shù)量和位置; 交貨狀態(tài)(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,實際需要和可能);,表21,4.3.1對

36、焊管件,制造工藝和坯料的多樣性組合 冷/熱/局部加熱/併焊/鍛; 有芯/無芯; 擴(kuò)徑/縮徑; 增厚/減薄; 型式試驗(ASME B16.9,MSS SP75) 等爆破強(qiáng)度(而不是屈服,整體屈服,局部屈服),或不小于按實際抗拉強(qiáng)度計算的圓管爆破壓力P(P=2t/Do)的1.05倍; 同一種管件型式及其加工工藝的組合、 覆蓋范圍(與材料無關(guān)):,4.3.1對焊管件 型式試驗,覆蓋范圍(MSS SP75) DN 0.52; t/D 0.53; 等徑可覆蓋異徑; 小R彎頭可覆蓋大R彎頭; 不同強(qiáng)度等級的材料可按抗拉強(qiáng)度推算;,4.3.1對焊管件,對焊支管臺的選用(MSS SP97) 按主管或支管壁厚系

37、列號的大者選用; 壁厚系列為Std, XS,而非Sch.40,80; 等級為Sch.160的支管臺僅限用于主管規(guī)格不大于DN600-Sch.160,且支管規(guī)格不大于DN150-Sch.160; 盡量不要選用等徑支管臺,應(yīng)選用三通等; 細(xì)部結(jié)構(gòu),下端部橢圓加工,坡口,橢圓孔,焊接,4.3.1對焊管件,（16）對焊支管臺的型式試驗(MSS SP97 B) 爆破壓力按主管計; 覆蓋范圍(與材料無關(guān)) : d/D 0.5d/0.5D2 d/2D; 支管的t/d 0.53; 對焊管件的強(qiáng)度計祘 最小設(shè)計厚度應(yīng)不小于管件最小壁厚 彎頭,彎管,蝦米彎;,4.3.1對焊管件對焊管件的強(qiáng)度計祘,異徑管 1/Co

38、s半錐角(標(biāo)準(zhǔn),25) 三通同開孔補(bǔ)強(qiáng) 采用支管連接管件者可不計算 等靣積法(適用范圍); 壓力靣積法(異型,Y形,范圍外) 外壓按直管(軸線長度),4.4 承插管件,4.4.1承插焊結(jié)構(gòu) ASME管道體系及管道元件所采用的一種端部單面填角焊連接結(jié)構(gòu).材料鍛件 適用的口徑較小,標(biāo)淮DN100,實用DN50或40; 原適用的管子外徑為美標(biāo)英制管,但國內(nèi)已擴(kuò)大. 4.4.2涉及的管件標(biāo)準(zhǔn) ASME B16.11 GB14383 , 系列 SH3410 HG21634 MSS SP83活接頭 SH/T3424,4.4 承插管件,MSS SP79異徑承插件 ？ MSS SP97支管臺 GB19326

39、MSS SP95 SH/T3419 異徑短管及管堵 鋼制異徑短節(jié) 4.4.3承插焊結(jié)構(gòu)特奌 安裝施工方便,不拍片,可靠性較好但下列管道除外： （1）壁厚大于或等于SCH160的小口徑管道 （2）縫隙腐蝕敏感介質(zhì)存在的小口徑管道； （3）潤滑油的小口徑管道（有潔凈要求）,4.4 承插管件,4.4.4注意問題: 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚有缺項,須使用ASME標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)缺; 外徑尺寸的差異,帶來為承口內(nèi)徑的調(diào)正. 建議根據(jù)采用的外徑系列附承口內(nèi)徑調(diào)正表. ASME,ISO/HG,SH,公制管 表4 采用GB/HG標(biāo)準(zhǔn)時的公制管標(biāo)記B或 注意插口與承口陰陽配合 陽(插口) :管,短管,堵頭 陰(承口) :管件,閥門,法

40、蘭,表4,4.4 承插管件,4.4.5壓力等級及承壓能力 Class3000(3M),Psi Sch.80 Class6000(6M),Psi Sch.160 Class9000(9M),Psi XXS 可使用更薄或更厚管子 管子更薄者,管件承壓強(qiáng)度等于管子; 管子更厚者,管件承壓強(qiáng)度等于磅級Psi. 高溫承壓強(qiáng)度隨材料許用應(yīng)力,按比例降低 Class800 PN138(140) P/T值按Class600和Class900,內(nèi)插,4.5管螺紋和螺紋管件,4.5.1管螺紋 螺紋密封管螺紋 R ; NPT兩大類 非螺紋密封管螺紋 G 4.5.2常用 表22 NPT （工作條件較為苛刻的場合） 儀

41、表,閥門,工藝系統(tǒng)螺紋管件 安裝不加填充劑,防漏可密封焊 R Rp 公用工程用螺紋管件和閥門、GB3287可鍛鑄鐵鍍鋅管件,GB3091鍍鋅管,表22,4.5管螺紋和螺紋管件,安裝可加填充劑,不采用密封焊 4.5.3螺紋管件標(biāo)準(zhǔn) ASME B16.11 GB14383 SH3410 MSS SP83活接頭 SH/T3424 MSS SP97支管臺 GB19326 MSS SP95SH/T3419 異徑短管及管堵鋼制異徑短節(jié),4.5管螺紋和螺紋管件,4.5.4 注意 管螺紋型式配對及標(biāo)記 錐/錐,錐/平選用及標(biāo)記R/Rc，R/Rp 外/內(nèi)標(biāo)記 與外徑的配合或刪除DN65,125,150 適用口徑

42、DN1050 DN15150 max 公制管系統(tǒng)不能用,4.5管螺紋和螺紋管件,4.5.5壓力等級及承壓能力 2000,2M,Psi Sch.80 3000,3M,Psi Sch.160 6000,6M,Psi XXS 可使用更薄或更厚管子 管子更薄者,管件承壓強(qiáng)度等于管子; 管子更厚者,管件承壓強(qiáng)度等于磅級Psi. 高溫承壓強(qiáng)度隨材料許用應(yīng)力,按比例降低,4.5管螺紋和螺紋管件,4.5.6 ASME B31.3選用規(guī)定(NPT) GC2 CS,AL DN40 Sch.80 DN50150 Sch.40 SS DN150 Sch.40 GC3 各種材料 DN300 計祘 用于有毒,易燃介質(zhì),大

43、于DN50應(yīng)加安全防護(hù),4.5管螺紋和螺紋管件,4.5.7管螺紋NPT導(dǎo)致的厚度附加量 表23,表23,5.法蘭接頭5.1法蘭接頭分類,法蘭,特種法蘭; 孔板法蘭,夾套,異徑,絕緣法蘭. 墊片; 緊固件; 法蘭夾持件; 盲板,排污環(huán),臨時過濾器,5.2管法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系,5.2.1美國體系 ASME B16.5,B16.47,B16.36 孔板,B16.48盲板, Class150,300,600,900,1500,2500 PN20,50,110(100),150,260(250),420,5.2管法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系,API605(B16.47B,) MSS SP44(B16.47A,DN550) A

44、B系列尺寸不同、不可以互換，注意各個專業(yè)的統(tǒng)一性。 閥門采購不指定B,API閥門會認(rèn)為A系列，B系列的尺寸A不是配管的外徑，是法蘭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要的尺寸 圖列 AWWA C207,5.2.6國內(nèi)管法蘭標(biāo)準(zhǔn),管子外徑系列 國際通用系劑英制管; 國內(nèi)沿用系劑公制管,(淘汰) 公稱壓力 ISO7268/GB1048 由字母PN和后跟無因次數(shù)字組成; 僅用于表示管道元件的允許工作壓力(數(shù)值相當(dāng)于Bar); 不同材料在工作溫度下的允許工作壓力在壓力溫度等級表中給出;,5.2.6國內(nèi)管法蘭標(biāo)準(zhǔn),GB91129124 美國體系CL1502500,DN15600 歐洲體系PN2.5160,DN103000 系列,

45、。PN2.5, DN4000 GB13402 CL75900, DN6501500 A,B HG20615美，HG20592歐 美國體系PN20420,DN151500（B） 歐洲體系PN2.5160,DN102000接管A,B SH3406 美國體系PN20420,DN151500(B),5.2.6國內(nèi)管法蘭標(biāo)準(zhǔn),其他標(biāo)準(zhǔn) JB7490歐洲體系 PN0.2520MPa DN15600 H高壓管件通用設(shè)計 PN220,320 DN6150(250),5.3壓力等級,5.3.1公稱壓力,壓力額定值和壓力-溫度表 “壓力、溫度相偶合最嚴(yán)重的條件”如何理解？ 管壁厚 其中P, 為變量， 為判斷的條件

46、.找出最大值就是最 嚴(yán)重條件。 注意每版工藝條件溫壓是否范圍 條件是否包括各種工況,某乙烯廠的一個管道等級、材料：鋼CS,最高無沖擊工作壓力MPa,5.3壓力等級,5.3.2歐洲體系 PN 常溫屈服強(qiáng)度225MPa為基淮值; 大于,按225MPa; 低于或高溫按比例; 奧氏體鋼按0.2%條件屈服強(qiáng)度. 材料分組(鑄,鍛,板),5.3壓力等級5.3.3美國體系,材料分組 1 CS AS 2 SS Ni Class300,600/150 300 x2.5x.06895=51.7 Bar(PN50) 115x2.5x.06895=19.8 Bar(PN20),5.3壓力等級5.3.4壓力等級的應(yīng)用,

47、標(biāo)準(zhǔn)體系的識別; 管道系統(tǒng),管道等級承壓能力的標(biāo)志; 閥門壓力等級及壓力-溫度額定值; 相同壓力等級PN-Class,基本可連接性; 壓力-溫度額定值與法蘭計算的關(guān)係; 活套法蘭取決于法蘭用材; 夾套法蘭取決于內(nèi)管P; 更高溫度按比例折算; 外力和彎矩的折算; 高PN法蘭可用于低PN管道,反之不行;,5.3.4壓力等級的應(yīng)用,不同PN,但仍可連接,PN按低值: 歐標(biāo) PN10-16-25-40 DN1080 PN10-16 DN100150 PN 25-40 DN100150 PN63-100-160 DN1040 PN100-160 DN50200 美標(biāo) PN50-110 DN1580 PN

48、150-260 DN1565,5.4法蘭型式和密封面,5.4.1基本型式 法蘭型式(板,帶頸,長頸,超長頸,蓋) 連接型式(活套,整體,WN,SO,SW,Th) 5.4.2兩個體系的法蘭型式不同 美標(biāo) 全帶頸,承插,厚度相同 歐標(biāo) 板式,活套,厚度不同 5.4.3特殊型式法蘭 美標(biāo) 孔板法蘭,盲板,異徑 夾套,絕緣法蘭,壓制法蘭,5.4法蘭型式和密封面5.4.4法蘭型式選用,法蘭是極易出錯的管道元件、配管及材料人員在設(shè)計中都要重視！ 介質(zhì)性質(zhì)、溫度、壓力決定; 由端部連接型式?jīng)Q定; 貴金屬或低強(qiáng)度材料 活套,襯里; 法蘭密封可靠性-剛度,轉(zhuǎn)角1 板式平焊的現(xiàn)場焊接 法蘭剛度,5.4法蘭型式和密

49、封面5.4.5法蘭剛度,ASME BPV -1附錄S 三個計算式: 整體,WN; 帶頸的SO,SW,Th,活套; 不帶頸的板式SO,活套; 可獲得許用的Mmax比較 表24,表24,5.4法蘭型式和密封面5.4.6密封面,密封面形式 平面,突面 RF 全平面 脆性材料,絕緣性 凹凸M/FM 大/小 榫槽T/G 大/小 環(huán)連接面 高溫高壓金屬密封 O形圈密封面 透鏡墊密封面,5.4法蘭型式和密封面5.4.6密封面,密封面光潔度-表面粗糙度 Ra輪廓算術(shù)平均偏差,輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值. Ra m AARH 算術(shù)平均粗糙度高度 英制Ra in AARH40Ra Ra0.8 AARH 32 Ra

50、3.2 AARH125 Ra6.3 AARH250,5.4法蘭型式和密封面5.4.6密封面,水線 國內(nèi)老標(biāo)準(zhǔn)的錯誤 ASME B16.5的規(guī)定 刀具圓角Rmin1.6mm 水線密度 2440/in,1.060.64mm(0.8mm) Ra12.53.2 4555/in,0.560.46mm(0.5mm) Ra 6.33.2,5.4法蘭型式和密封面5.4.6密封面,密封面粗糙度與墊片材料的關(guān)係 墊片予緊吋的壓縮量應(yīng)大于兩側(cè)法蘭密封面的輪廓最大高度Ry,瓢曲度,不平度之和. 墊片壓縮量與墊片材料的硬度呈反比; 墊片越硬,密封面粗糙度應(yīng)越小. 表25為各種墊片材料對密封面粗糙度的要求,最大密封面粗糙

51、度. 各種墊片(復(fù)合材料)對密封面粗糙度的要求,見墊片章節(jié).,表25,5.4.7 WN法蘭端部最小厚度,美標(biāo)法蘭 B16.5 法蘭端部最小厚度應(yīng)不小于材料屈服強(qiáng)度275MPa時的鋼管設(shè)計厚度 工業(yè)管道用CS,AS,SS材料屈服強(qiáng)度一般不大于275MPa,因此無核算必要; 長輸管道用x42以上高強(qiáng)度材料需核算. 歐標(biāo)法蘭 EN1091-1 表26 WN法蘭端部最小厚度S,表26,5.5 墊片,墊片是保証法蘭密封的關(guān)鍵部件 墊片選用應(yīng)攷慮的因素: 溫度 介質(zhì)適應(yīng)性 壓縮率,回彈率,蠕變性(冷流), 密封比壓Ymin , 溫度下的Ymin , m 壓潰強(qiáng)度Ymax,5.5 墊片5.5.1非金屬材料,

52、溫度較低, 介質(zhì)適應(yīng)性好, Ymin小,m小,密封予緊力小,密封面粗糙度大 但有時有滲透性,有一定泄漏率 壓潰強(qiáng)度Ymax也小,不適用于高壓, 密封面粗糙度不宜太低(摩擦力小,易吹出) 墊片寬度大,可降低泄漏率,防壓潰,5.5 墊片5.5.2金屬材料,適用溫度較高,根據(jù)溫度選用材料 介質(zhì)適應(yīng)性較好,根據(jù)介質(zhì)選用材料 Ymin較大,m較大,密封予緊力較大,密封面粗糙度要求較光滑 泄漏率低 壓潰強(qiáng)度Ymax大, 適用于高壓, 墊片寬度應(yīng)小,可降低予緊力,5.5 墊片5.5.3纏繞墊,齒形復(fù)合墊,金屬-非金屬復(fù)合材料 纏繞墊密（封性能好、耐壓性能好、PN26.0MPa和600的苛刻條件） 齒形復(fù)合墊

53、 利用各自優(yōu)奌,規(guī)避各自弱奌 適用于中溫中高壓 ASME B16.21對纏繞墊的予緊比壓原則要求: 207172MPa(600;NPS 1) 4.53.2; 3.22.5; 2.51.8,5.5 墊片5.5.3纏繞墊,齒形復(fù)合墊,比壓 40MPa; 300 70MPa; 130MPa; 900 180MPa; 1500 230MPa; 2500 300MPa. 外環(huán) 定位;予緊限位;過緊保護(hù);加固,防散 突面法蘭外環(huán)、凹凸面法蘭內(nèi)環(huán)、榫槽面法蘭基本型 內(nèi)環(huán) 高壓(PN 15.0Mpa) ,F4加固，,5.5 墊片5.5.3纏繞墊,齒形復(fù)合墊,非金屬帶露頭0.20.3mm; 石墨帶灰份小于2, S 1000ppm, Cl 50ppm, 密度1.01.1g/cm3 不得使用再生F4, F4密度1.6g/cm3, 金屬帶厚度0.2mm; 齒形復(fù)合墊 90齒形,齒深0.4mm,齒頂寬0.1mm, 金屬墊厚4mm,覆層0.5mm;,5.5 墊片5.5.4石棉橡膠板, 致癌,歐美法規(guī)禁用 GB3985石棉