常识-压力管道材料.doc

压力管道材料一 常用压力管道材料标准规范ggb150-1998钢制压力容器（第1、第2号修改单）gb50316-2000工业金属管道设计规范gb50251-2003输气管道工程设计规范gb50253-2003输油管道工程设计规范gb50028-93城镇燃气设计规范（2002版 或2002局部修改条文）gb50030-1991氧气站设计规范gb50030-2005氢气站设计规范gb50160-92石油化工企业防火设计规范 (1999年版) gb50235-97工业金属管道工程施工及验收规范gb50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范sh3059-2001石油化工管道设计器材选用通则sh/t3064-2003石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收sh/t3064-2003石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收sy/t0599-1997天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求sh/t3501-2002石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范asme b31.3工艺管道二 管道的分级和流体的分类目前国内对工业管道有按管道设计压力及输送介质划分的管道级别和按输送流体介质划分的流体类别两种分级、分类方式。asme压力管道规范 b31.3工艺管道按流体划分工况。 (一) 按管道设计压力及输送介质物性划分的管道级别石油化工管道设计器材选用通则sh3059管道分级管道级别适 用 范 围sha1 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腈、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 shb1. 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(丙稀腈、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类液化烃、甲b类、乙a类可燃液体介质管道.shc1.毒性程度为中度、轻度危害介质管道 2.乙b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10.0 mpa,且设计温度高于或等于-29的无毒、非可燃介质管道 注:混合物料应以其主导物料作为分级依据(二) 按管道输送介质划分的流体类别工业金属管道设计规范gb50316，将工业金属管道中输送流体分为a1类、a2类、b类、d类、c类五类流体：1. a1流体在该规范内系指剧毒流体,在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中,被人吸入或与人体接触时,能造成严重中毒,脱离接触后,不能治愈.相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级gb5044中级(极度危害)的毒物。2. a2流体在该规范内系指有毒流体,接触此类流体后,会有不同程度的中毒,脱离接触后可治愈.相当于职业性接触毒物危害程度分级gb5044中级及以下(高度、中度、轻度危害)的毒物。3. b类流体在该规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体,这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。4. d类流体 指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0mpa和设计温度高于-20186之间的流体。5. c类流体系指不包括d类流体的不可燃、无毒的流体。 该规范的a1流体、b类流体、d类流体和工艺管道asme b31.3中的m类流体、d类流体、可燃（常规）流体相同。（三）工艺管道asme b31.3的管道流体分类美国机械工程师协会标准工艺管道asme b31.3中根据被输送流体的性质和泄漏时造成的后果，将化工厂和炼油厂工艺管道输送的流体分为d类、m类和性质介于二者之间的可燃（常规）流体。三 管道组成件的设计基准（一） 设计压力1.管道组成件的设计压力，不应低于正常操作（时）过程中，由内压（或外压）与温度构成的最苛刻条件下的压力。注：最苛刻条件是导致管子及管道组成件最大壁厚或最高压力等级的条件。 （二） 设计温度 （结合2.4.2题 p26）*1管道组成件的设计温度，不应低于正常操作（时）过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的温度。管道的设计压力、设计温度的确定可按工业金属管道设计规范gb50316、石油化工管道设计器材选用通则sh3059和具体的操作条件来确定。（三）最苛刻条件的判定判定式：p/tp：设计压力 （mpa）； t：设计温度下材料的许用应力（mpa）（四）管道组成件的压力温度参数管件磅级代号管件形式用作额定值计算依据的管子sch.no管壁厚代号200030006000300060009000螺纹式螺纹式螺纹式承插焊式承插焊式承插焊式8016080160xsxxsxsxxs（五）许用应力1.金属管道组成件的材料许用应力，应按现行工业金属管道设计规范gb50316的规定选用。2.管道柔性设计的应力限制，应符合现行石油化工管道柔性设计规范 sh/t3041的规定。（六）管道设计寿命和最低公称压力1.管道设计寿命宜为15年。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，应符合下列规定：1）sha级管道的公称压力，不宜低于5.0 mpa；2）shb、shc级管道的公称压力，不宜低于2.0 mpa。3）工业金属管道设计规范gb50316规定：a1流体不应采用平焊法兰；法兰公称压力的选用宜留有大于或等于25%的裕量，且不应低于公称压力2.0 mpa。四 管道器材选用（一）一般规定 1.管道材料，应根据管道级别、流体类别、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。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。*3. 管道组成件由内压产生的环向应力不得大于其最高设计参数下材料的许用应力。4.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 高温管道钢材，应符合下列要求：* 1）高温压力管道受压元件的钢材使用温度，不应超过现行工业金属管道设计规范gb50316中规定的材料许用应力值所对应的温度上限。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。常用金属材料的抗氧化极限温度见下表常用金属材料的抗氧化极限温度钢材牌号抗氧化极限温度碳素钢12crmo15crmo1cr5mo0cr18ni9、0cr18ni10ti、cr17ni12mo20cr25ni205605905906508501100*3）长期使用在高温条件下，碳素钢和碳锰钢的使用温度不应超过425 ，0.5mo钢不应超过468 ；（结合6.7.13题 p304）*4）碳素钢和碳锰钢在高于425 长期使用时，应注意钢中碳化物相的石墨化倾向。*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。*6）对操作温度等于或高于200，介质中含有氢气的碳钢及低合金耐热钢管道，应根据管道最高操作温度加2040的裕量和介质中氢气的分压，按临氢作业用钢防止脱碳和微裂的操作极限（ne1son曲线）选择适当的抗氢钢材。（结合6.7.15题p305）设计温度230的含氢管道可选用碳钢。7）对操作温度等于或高于250，介质为h2s-h2的材料选用，应根据高温h2s-h2对各钢种的腐蚀率按石油化工管道设计器材选用通则sh3059或加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则sh/t3129的附录c “高温h2s/h2腐蚀曲线”选择材料。8） 高温硫和环烷酸腐蚀用钢1） 高温硫在240480之间对钢材产生化学腐蚀。高温硫和环烷酸腐蚀用钢按加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则sh/t3129进行选择材料。*9 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0.10%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。试验要求应符合钢制压力容器gbi50和工业金属管道设计规范gb50316的规定。*低温压力管道是指设计温度低于或等于-20的压力管道低温管道用钢材做低温冲击试验不包括“ 低温低应力工况” 。“ 低温低应力工况” 系指压力容器壳体及其受压元或受压的管道组成件的设计温度虽然低于或等于-20，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6，且不大于50mpa的工况。环向应力不大于50mpa是“ 低温低应力工况”的判据。*10 湿h2s应力腐蚀用钢（结合6.5.4题p286）d 碳当量ce限制：-低碳钢和碳锰钢 ce 0.40%（ce c%mn/6%）；-低合金钢（包括低温镍钢）ce 0.45%（ ce c%mn/6% +(cr+mo+v)/5%+(ni+cu)/15% )；碳对钢的焊接性能的影响（结合6.4.2题p284）酸性天然气系统和酸性天然气-油系统管道材料的选择，应符合天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求sy/t0599的规定。11 na0h溶液应力腐蚀用钢 (结合6.5.6题p286）12 液氨应力腐蚀环境用钢 (结合6.5.5题p286） 13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。含碳量大于0.24的材料，不宜用于焊制管子及管件。在特殊情况下，如选用含碳量超过0.24%（0.25%）的钢材，应限定碳当量不大于0.45%。14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。*奥氏体不锈钢管道的管托和有静电接地要求的奥氏体不锈钢管道，导线跨接或接地引线应采用不锈钢板过渡，不应和不锈钢管道直接连接。15 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。*18金属在应力（拉应力）和腐蚀性介质的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破裂为应力腐蚀破裂。常用金属材料易产生应力腐蚀破裂的环境组合见培训教材和有关的标准规范如石油化工管道设计器材选用通则sh3059等。（结合6.5.3题 p285）19碳素钢镇静钢板 q235- b、c的适用范围有何不同。（结合6.7.4题p301）*1） 碳素镇静钢板q235-b的适用范围规定如下：设计压力1.6mpa;设计温度0350钢板厚度不大于20mm；不得用于液化烃，毒性程度为高度、极度危害介质的管道。2） 碳素镇静钢板q235-c的适用范围规定如下：设计压力 2.5mpa;设计温度 0400钢板厚度不大于30mm；不得用于液化烃，毒性程度为高度、极度危害介质的管道。20剧烈循环条件下的管道组成件应符合的一些特殊要求。二）管道连接承插焊连接不应用于可能发生缝隙腐蚀介质的管道； 螺纹连接宜用于公称直径小于或等于40mm的管道，并应符合下列规定：* l） 管螺纹应符合现行60密封管螺纹gb/t12716或55密封管螺纹 第1部分圆柱内螺纹与圆锥外螺纹gb/t7306.1和55密封管螺纹 第2部分圆锥内螺纹与圆锥外螺纹gb/t7306.2的规定； （结合6.8.11题 p308）*3 法兰连接型式应根据管道设计压力、设计温度、介质特性及泄漏率等要求选用。5 除设计另有规定外，活接头不宜用于有毒介质管道。*6连接不同压力等级管道的阀门、法兰等管道组成件，应按苛刻条件选用。管道和管道组成件常用的连接方式有哪些？各有何特点？ （三）管道分支1支管和主管连接，除支管通过加强管接头（支管台）与主管连接和支管连接处作为一个整体受压元件设计、制造并经检验合格外，均应进行开孔补强计算校核，并根据计算校核结果采取相应的补强措施。五 管道组成件的选用（一） 管子* 压力管道应采用流体输送用钢管。（见6.8.3题 p305），2 常用国产无缝钢管按下列钢管标准选用：1）gb/t8163-1999 输送流体用无缝钢管2）gb3087-1999 低中压锅炉用无缝钢管3）gb9948-88 石油裂化用无缝钢管4）gb5310-1995 高压锅炉用无缝钢管5）gb6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管6）gb/t18984-2003 低温管道用无缝钢管7）gb/t14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管8）gb13296-91 锅炉热交换器用不锈钢无缝钢管 3 常用国产焊接钢管按下列钢管标准选用：1）gb/t3091-2001 低压流体输送用焊接钢管注：gb/t3091现行标准增加了直缝埋弧焊接钢管2）gb/t13793-92 直缝电焊钢管3）sy/t5037-2000 低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管 4）gb/t9711.1-1997 石油天然气工业输送钢管 交货技术条件 第1部分：a级钢管5）gb/t9711.2-1999 石油天然气工业输 送钢管 交货技术条件 第2部分：b级钢管6）gb/t9711.3-2005 石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第3部分：c级钢管注：gb/t9711.1、gb/t9711.2和gb/t9711.3钢管 包括相应钢级的无缝钢管7）gb/t12771-2000 流体输送用不锈钢焊接钢管8）hg20537.1-92奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定9）hg20537.2-92管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求10）hg20537.3-92化工装置用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求11）hg20537.4-92化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求4 钢管规格应符合以下标准：1）gb/t17395-1998 无缝钢管尺寸、外型、重量及允许偏差2）sh3405-1996石油化工企业钢管尺寸系列3）hg20553-93化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列*9 钢管公称壁厚的表示方法有几种，意义是什么。钢管公称壁厚的表示方法主要有三种：1）以管子表号表示公称壁厚，sch.=p/t1000 2）以管子重量表示公称壁厚；标准重量管以“std”表示； 加厚管以“xs” 表示；特加厚管以“xxs”表示。3）以钢管壁厚值表示公称壁厚。中国、iso和日本部分钢管标准采用钢管壁厚值表示管子壁厚的附加裕量包括：腐蚀裕量、螺纹深度、壁厚负扁差（二）阀门1 国标阀门、api、bs阀门。2具有软质密封的阀门，其密封件的压力-温度参数应符合管道设计条件的要求。api标准阀门应符合asme b16.34压力-温度等级。6带螺纹阀盖的阀门，不应用于极度、高度危害介质和液化烃管道。7通用阀门规格书应包括哪些内容？国内现行阀门型号表示方法不能说明阀门的属性。（见6.8.32题p313）8阀门出厂前，一般要根据什么标准进行哪些试验？试验要求如何？ （三） 管件1钢制对焊无缝管件：钢制对焊无缝管件sh3408、钢制对焊无缝管件gb/t12459（该标准现行有效版本为2005版本）、碳钢、低合金钢对焊无缝管件hg/t21635和钢制对焊管件sy/t0510。2 钢制有缝管件：钢板制对焊管件sh 3409、钢板制对焊管件gb/t13401钢制有缝对焊管件hg/t21631和钢制对焊管件sy/t0510等标准的规定。3 钢制锻造管件：锻钢制承插焊管件sh 3410、锻钢制承插焊管件gb/t14383、锻钢制承插焊管件hg/t21634和锻钢制螺纹管件gb/t14626。4 锻钢制支管座（台）（加强管接头）：锻钢制承插焊、螺纹和对焊支管台hg/t21631和钢制承插焊、螺纹和对焊支管座gb/t19326等标准的规定。*2 弯头宜选用长半径弯头，当采用短半径弯头时，其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。r1.0dn弯头虽占用空间较小，但管道系统的压力损失大，在弯曲部位承受有较高的应力集中，一般尽量避免使用，iso13703和asme16.28对其适用压力规定，取相同许用压力无缝直管承压强度的80%。3 斜接弯头的弯曲半径，不宜小于其公称直径的1.5倍，斜接角度大于450的斜接弯头，不宜用于极度危害介质、高度危害介质、可燃介质管道或可能承受由于机械振动、压力脉动及温度变化产生交变荷载的部位。（四）法兰1 法兰的选用 （结合6.6.5题 p291、6.6.6题p292）1） 法兰型式、结构尺寸应符合国家标准钢制管法兰gb/t91129124、石化行业标准石油化工钢制管法兰sh 3406、化工行业标准钢制管法兰、垫片、紧固件hg2059220635和机械行业标准管路法兰及垫片jb/t7490标准的规定。法兰的连接型式有：对焊连接、承插焊连接、螺纹连接、松套连接、平焊连接五种型式。法兰的密封面型式有：全平面、凸台面、环连接面、凹凸面、榫槽面五种型式。（6.6.6题 p292）美洲体系的法兰常用的法兰密封面型式有凸台面、环连接面，凹凸面、榫槽面仅用于阀盖与阀体等构件内部连接部位，极少用于配管和阀门连接。对焊法兰应按照法兰标准的要求注明法兰对焊端的厚度或连接管子的表号。4） 工艺物料、有毒介质、可燃介质管道不得采用板式平焊法兰。 5） 承插焊法兰不得使用在可能发隙缝腐蚀或严重腐蚀处。 6） 在可能发生隙缝腐蚀、严重腐蚀或剧烈循环条件下，不得采用螺纹法兰。 7） 公称压力小于或等于2.0mpa的标准管法兰,采用缠绕式垫片或金属环垫时，宜选用对焊式或松套式法兰。8)在剧烈循环工况下，应选用对焊式法兰。9） 凸台面法兰除采用非金属垫片其密封面可以车制水线外，其他法兰密封面均不得车制水线。* 10） 当连接尺寸相同而压力等级不同的法兰相连接时，其使用条件应以较低等级法兰为准。12）有频繁大幅度温度循环的条件下，承插焊法兰和螺纹法兰不宜用于高于260及低于-45。（五）垫片1 垫片选用应根据垫片的密封性能、操作压力、操作温度、工作介质特性及密封要求等因素确定。*2常用法兰密封垫片有：非金属垫片、半金属垫片、金属垫片三大类。4 常用垫片选用1）非金属垫片：非金属垫片适用于一般工艺介质、公用物料管道法兰密封。管法兰用石棉橡胶板垫片sh3401、钢制管法兰用非金属平垫片（欧洲体系）hg2060钢制管法兰用非金属平垫片（美洲体系）hg20627、管路法兰用石棉橡胶垫片jb/t87、管法兰用非金属平垫片 技术条件gb/t9129和管法兰用非金属平垫片 尺寸gb/t9126。2）柔性石墨复合垫片b 柔性石墨复合垫片适用于水、油品、溶剂、酸、碱、氢气、油气、高温烟气、蒸汽等各种强腐蚀性、渗透性介质。柔性石墨复合垫片应符合钢制管法兰用柔性石墨复合垫片（欧洲体系）hg20608 、钢制管法兰用柔性石墨复合垫片（美洲体系）hg20629、管法兰用金属冲齿板柔性石墨复合垫片 尺寸gb/t19675.1和管法兰用金属冲齿板柔性石墨复合垫片 技术条件gb/t19675.2。3）聚四氟乙烯包覆垫片 管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片sh3402、钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（欧洲体系）hg20607 、钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（美洲体系）hg20628和管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片gb/t13404。4）缠绕式垫片缠绕式垫片内环材料应满足流体介质和管道设计温度的要求；外环材料应满足管道设计温度的要求；缠绕式垫片应符合管法兰用缠绕式垫片sh3407、钢制管法兰用缠绕式垫片（欧洲体系）hg20610 和钢制管法兰用缠绕式垫片（美洲体系）hg20631、管路法兰用缠绕式垫片jb/t90、缠绕式垫片 分类gb/t4622.1缠绕式垫片 管法兰用垫片尺寸gb/t4622.2和缠绕式垫片 技术条件gb/t4622.3。5）齿型组合垫：钢制管法兰用齿型组合垫（欧洲体系）hg20611 和钢制管法兰用齿型组合垫（美洲体系）hg20632、柔性石墨金属波齿复合垫片 分类gb/t19066.1、柔性石墨金属波齿复合垫片 管法兰用垫片尺寸gb/t19066.2和柔性石墨金属波齿复合垫片 技术条件gb/t19066.3。6）金属环垫：管法兰用金属环垫sh3403、钢制管法兰用金属环垫（欧洲体系）hg20612 、钢制管法兰用金属环垫（美洲体系）hg20633、管路法兰用金属环垫jb/t89-94、和钢制管法兰用金属环垫 尺寸gb/t9128和钢制管法兰用金属环垫 技术条件gb/t9130等标准的规定。 7）金属包覆垫片:钢制管法兰用金属包覆垫片（欧洲体系）hg20609 和钢制管法兰用金属包覆垫片（美洲体系）hg20630等