补充材料0906.doc

一. 管道材料设计专业工作范围1管道材料设计选用规定规范、标准、业主和合同要求2管道等级 (索引 分支表 异径管表 缩写词)3阀门规格书4隔热工程规定5防腐与涂漆工程规定6非标管件的设计7特殊件的选用和设计8管道与仪表专业的分工规定9建立和维护数据库10综合材料汇总表11管道材料采购技术服务（1）采购技术文件、（2）技术评标、（3）厂商文件评阅12现场服务（1）材料咨询、（2）材料代用二. 管材设计选用的规范和标准1.制定阶段总体设计(大规模的炼油或化工联合装置)合同谈判基础设计或初步设计2. 管道材料设计标准和规范3.管道材料设计原则国内材料 GB50316、SH3059、SH3501等设计、制造、焊接、热处理(当要求时)、检验和试验；ASTM材料 ASME B31.3、B31.1 等设计、制造、焊接、热处理、检验和试验。极度危险、高度危害介质及液化烃的压力管道应采用优质钢制造。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。管道材料的设计寿命宜为15年。4. 管道材料设计选用规定 (1) 材料标准每一个管道元件的材料应符合相应标准的要求。(2) 热处理所有管道材料应根据被认可的标准或工程规定进行热处理。管道材料等级中有焊后热处理要求时，应进行焊后热处理。（3）管道元件的尺寸和标准管子 管件 法兰 垫片 螺栓 阀门（4）标记（5）试验和检验（6）缩写词（7）管道等级代号说明三管道等级1重要性管道设计、管道材料汇总、采购和工程施工安装、生产维修的重要依据。管道组成件材料、标准、尺寸范围、压力等级、温度与压力规定。管道等级所规定的内容是有关各专业都应遵循的准则。2编制阶段基础设计阶段开始，详细设计深入，完善。正确选用不仅使工程选材合理、保证装置正常安全运行，而且能加快安装速度，节约投资。3编制基础开工报告、管道物料特性表、工艺流程图、工艺管线表4编制流程易燃易爆、极毒介质、腐蚀性、特殊性如：热处理要求、脱脂要求等分类，用户或外商及专利商的合同确定材料的标准。介质的温度、压力等分成不同类别的等级仪表、设备专业所选用的标准及配合条件，规定等级所用的管子、管件、阀门、紧固件、垫片等规格范围、特性、材料及标准5编制原则管子、管道组成件必须符合国家现行标准、国际现行标准或企业标准。管道组成件等，在同一等级中必须相互匹配，其材料必须满足工艺流体操作条件。选用的管子和组成件应经济、实用。当选用较昂贵材料时，应做材料的经济比较。四管道材料的选择1选材标准耐腐蚀性力学性能性能稳定性加工性易得性P22/P91成本2常用金属管道材料及热处理金属材料基本性能工艺性、使用性、机械性能金属材料及热处理杂质元素（控制硫、磷）3石油化工生产过程中常见的腐蚀环境金属腐蚀及分类化学、电化学作用均匀腐蚀（全面）局部腐蚀：应力腐蚀湿硫化氢、液氨、苛性钠碱液缝隙腐蚀，晶间腐蚀，氢腐蚀Nelsons图一般可根据介质对金属材料的腐蚀速率选用。耐蚀性能的评价（腐蚀率）1.5毫米/不适用，腐蚀严重一般情况下腐蚀裕度可如下取值：（1）输送工艺介质、蒸汽、蒸汽冷凝液和公用空气或水系统中，碳钢和铁素体合金钢的允许腐蚀裕度最小为1.5mm。（2）衬里管、奥氏体不锈钢和非铁基材料允许腐蚀裕度最小为0mm。4管道常用金属材料p300按冶炼方法分类沸腾钢脱氧不完全、杂质多、镇静钢脱氧完全、气泡少、质量好A. 按化学成分分类B. 碳钢纯铁（C0.04%）、低碳钢（C0.25%）、中碳钢（C=0.250.6%）、高碳钢（C0.6%）C. 合金钢低合金钢（合金元素总量5）16Mn、中合金钢（合金=510%）、高合金钢（合金10）D. 高合金钢不锈钢铁素体 13Gr、E. 奥氏体：304、316、1Gr18Ni9 C0.15%、低碳0Gr18Ni10 C0.08%、F. 超低碳0Gr18Ni10 C0.03%、G. 高强钢低温钢5常用管材使用温度范围5常用管材使用温度范围 10、20 -20 +425A53-A、A53-B、A105 16Mn-40 +450 09Mn2V -70 +100 12CrMo +525A335-P2、A182-F2 15CrMo +550A335-P12、A182-F12 12Cr1MoV +575 1Cr5Mo +600低碳奥氏体不锈钢0Cr18NI90Cr17NI2Mo2-196 +700304、316超低碳奥氏体不锈钢00Cr19NI90Cr17NI4Mo2-196 +450304L、316L受压元件的钢材使用温度，不应超过GB50316 SH 3059标准所规定的温度上限；ASTM材料的使用温度不应超过ASME B31.3所规定的温度上限。奥氏体不锈钢的使用温度高于525时，钢的含碳量不应小于0.04。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. 根据介质性质和特殊性分类极度危害、高度危害、光气易燃易爆EO热处理要求脱脂要求工艺介质公用工程介质蒸汽、蒸汽凝液9. 确定管道等级的压力级除另有规定外，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。T-P偶合确定管道使用条件设计压力的确定应符合下列规定：（1）一条管道及其每个组成件的设计压力不应小于运行中遇到的内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。最严重条件应为强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高条件压力时的参数。但上述设计压力不应包括允许的非经常性压力变动值。（2）管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相偶合的最严重条件下的温度。对于0以下的管道，应考虑流体及环境温度影响设计温度应取高于或等于管道材料可达到的最低温度。（3）多条设计压力和设计温度不同的管道，用相同的管道组成件时，应按压力和温度相偶合时最严重条件下的某一条管道的压力和温度条件进行设计。HG 钢制管法兰压力-温度等级(欧洲体系)最高无冲击工作压力公称压力 (MPa)法兰材料类别工作温度38501001502002503003504002.0201.581.531.421.351.271.151.020.840.651Cr-0.5Mo1.831.761.671.581.41.211.020.840.653041.91.841.571.391.261.171.020.840.65公称压力 (MPa)法兰材料类别工作温度38501001502002503003504005.0 203.953.853.563.393.182.882.572.392.191Cr-0.5Mo4.744.684.664.644.554.454.244.023.663044.964.784.093.633.283.052.912.812.75(6) 公称壁厚H. Sch = 常用管法兰ASME温压等级与公称压力等级对应关系如下：ASME温压等级 Class公称压力PN (Mpa)ASME温压等级Class公称压力PN (Mpa)1502.090015.03005.0150025.060010.0250042.01 某项目的一个管道等级索引，请根据下列工艺给出条件选用材质和法兰等级。等级号介质名称及代号设计温度设计压力法兰等级材质腐蚀裕度CMPa(mm)A1EN3:0.55Mpa氮气-196 500.7PN2.0(150LB) RF0Cr18Ni90.0LN:液氮-196 500.60.0NF: 火炬气-1960.20.02已知下列介质的管道，请依据SH标准标出焊接接头检测百分率及合格级介质名称及代号设计温度设计压力材质检测百分率、合格级CMPa甲醇 (中度危害、甲B类可燃液体)-45 5.8A333.GR.1100蒸气4605.015CrMo100氨（轻度危害、乙类可燃气）2001.8ST20103.工艺介质碳三，设计压力1.8MPa、设计温度40，等级选用美标材料，业主要求管子、管件和法兰用国内20号钢代材，下面是该等级的温度压力表和需要代材的管道元件，请决定是否能在压力等级不变的情况下代材？ 20号钢40时的许用应力130 Mpa。（列出管道元件能代或不能代的原因）温度压力额定值温度C-29 to 3893149204260316371427压力 kPa1.961.81.591.381.170.970.760.55名称公称直径材料制造端部壁厚标准号管子 PIPE812A106-B SMLSBESCH 20ASME B36.10M 弯头,异径管ELBOW,REDUCER,812A234-WPB-SSMLSBWSCH 20ASME B16.9名称公称直径材 料等 级类型 密封面 厚度标准号法兰 FLANGE812A105150SO-RFASME B16.5管子（能代，P=20*130/1000=2.6 Mpa） 弯头,异径管（能代,管件壁厚管子）法兰（不能代，因为该管道的设计压力和设计温度偶合条件超出了20号钢2.0 Mpa的温度压力表范围。）管道的计算壁厚问题1 直管tsPD0/2(t.X EjPY )tsdtsCC = C1+ C2tsd 直管设计壁厚； ts 直管计算壁厚；C厚度附加量之和；C1厚度减薄附加量，包括加工、开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差；C2腐蚀或磨蚀附加量。ASME B31.3中304.1.1直管要求的厚度tmtCC厚度减薄附加量，包括加工、开槽和螺纹深度及腐蚀或磨蚀附加量。管子最小厚度TtmC(钢管厚度负偏差)举例：合成氨等级C2A 甲醇 60 6.9Mpa，腐蚀余量3mm口径最低设计温度最高设计温度设计压力（MPa）管子外径（mm）在设计温度下材料的需用应力（Mpa）焊缝系数设计压力（MPa）系数计算壁厚腐蚀附加量负偏差设计壁厚设计壁厚(未加负偏差)壁厚许用应力许用应力NPSPD0tEjPYC1C2材料ksiMPAC2A16072113816.90.40.530.444S-80 3.73mm106B200.1138C2A16072713816.90.40.730.54.14S-80 3.91mm106B200.1138弯头的制造问题：挤压20弯头的计算壁厚530度时：内弧面壁厚是35.3mm；外弧面壁厚是25.76mm。480度时：内弧面壁厚是12.4mm；外弧面壁厚是9.21mm。壁厚计算壁厚+腐蚀裕量+12.5的制造偏差530度、13.2MPa时，20的P91管子的设计壁厚是29.0mm设计壁厚计算壁厚+腐蚀裕量+12.5的制造偏差90 ELBOW LR,ASME B16.9,SMLS,BW,ASTM A234 GR.WP91,S-100.的弯头、到货实测内弧面壁厚最薄2弯头30.3mm、3弯头28.0mm、4弯头31.2mm、。根据SS管线的设计温度和压力核算内弧面壁厚是35.3mm；外弧面壁厚是25.76mm，到货实际测壁厚内弧面壁不满足设计要求。计算内弧面壁厚35.3mm，减去12.5的制造偏差为31.55mm。HS1081028管线用同样的20WP91的弯头，根据HS1081028管线的设计温度和压力计算内弧面壁厚是12.4mm；外弧面壁厚是9.21mm，到货实际测壁厚满足设计要求，设计同意接受到货实际壁厚为27.4mm 、口径为20WP91弯头。施工必须使用在HS1081028管线上。大口径的三通要注意1） 主管为薄壁管，支管大于主管径的1/2时，建议主管换一段加厚管（独山子乙烯）或在主管外设计的全包型加强板（南海LOP），长度超过标准三通。前者便于施工、常用于循环水以外的其他介质，后者在南海LOP中规定仅用于循环水管。2） 标准以外大口径的异径三通考虑制造厂的加工能力，实际是焊接支管，应该考虑支管补强计算。计算后需要补强按加厚主管制造，比管壁厚的部分在端部打内坡口。3） 标准以外大口径的等经三通考虑制造厂的加工能力，实际是焊接支管，应该考虑支管补强计算。计算后需要补强按加厚主管制造，比管壁厚的部分在端部打内坡口。D4-PIPE TO PIPED5-PIPE TO PIPE 主管加厚，见等级P8D6-pipe to pipe 全包型加强板，加强板从切线处延长200mm，宽度至少为支管外径的1/4,材料分别与主管和支管相同4） 主管为薄壁管，支管大于主管径的1/2时，建议主管换一段加厚管（独山子乙烯）或在主管外设计的全包型加强板（南海LOP），长度超过标准三通。中法兰螺栓在阀门规格书中要求A193 B16金属材料化学成分分析报告材质CMnCrMoV实际标准A193 B160.36-0.470.45-0.700.80-1.150.5-0.650.025-0.08标准A193 B70.37-0.490.65-1.10.75-1.200.15-0.250检测A193 B160.400.45-0.520.84-0.930.22-0.310A193 B73 独山子乙烯等级的介质分类序号介质分类温度等级材料1 高易燃易爆-196-200DA1R66/ DA3R66/ DA6R66-46-200DC1R66/ DC3R66-29-200DD1R66/ DD3R66-29-538DG1R66/ DG3R66/ DG6R662危险有毒-46-300DC1R65/ DC3R65-29-300DD1R65/ DD3R6538-300DA1R653酸性-29-200DD1R93/ 94/97/98，DD3R93/94/97/984循环H2-29-100DD3R775裂解气650DA3R71410DD1R71500-530DG3R71P116洁净气38130DA1R727生活/消防水38708冷却水3870/1009低温196200DA1R76/ DA3R76/ DA6R7680300DA1R69/ DA3R69/ DA6R6946300DC1R61/ DC3R61/ DC6R611029425DA1R61/ DA3R61/ DA6R6111高压38-350DD7J61160-350DD8J61160DD9J61高压/高温500-530DG8J61P22/P9112一般29425DD1R61/ DD3R61/ DD6R61高温29538DG3R61/ DG6R61/ DG7R61P1138-300DA1R61/ DA3R61/ DA6R6113NaOH 100MEA16029160DD1R62/ DD3R62/ DD6R6210300DA1R62/ DA3R62/ DA6R621. 阀门制造标准： 询价文件8033-201-IQ-IN-001的Attachment-4 Technical Requirements, 3 Design For Gate Valves （page 14 of 28）中要求阀门的设计和制造应依照ASME B31.3的要求进行。而Z&J的制造标准一直是ASME VIII，我们在国内其它项目所参照的标准（包括四川项目的技术附件和刚刚签订的吉化小乙烯扩建的大阀合同）均为ASME VIII。 关于这个问题，我们的意见是，ASME VIII和ASME 31.3在阀门的设计/制造方面是完全相同的，没有区别，对我们来说参照哪个都可以。但是，ASME 31.3中对于387材料的热处理要求和ASME VIII不同。我们的标准材料（根据ASME VIII）淬火温度是690C，为了避免破坏机械性能PWHT温度限制在650C (按照标准的要求，温度差为至少30C)。ASME 31.3要求的PWHT温度为705，考虑到温度差30C的要求，其退火温度为735C。这样要求的材料在欧洲市场上买不到，是美国国内材料的标准，只能进口，会造成相应的成本的提高和交货期的延误，而对方面的质量和设计没有区别。由于以上原因，我方希望贵方能够接受我们的标准退火程序(690C/650C)，其它方面我们将遵守ASME B31.3的要求；或者，以ASME VIII作为设计和制造标准。 1.ASME管道标准较高于ASME设备标准不仅在387材料热处理温度方面，还要求通过硬度测定进行质量控制（防腐原因），采用容器规范的热处理温度可能满足不了硬度要求；美标阀门 ASME B16.34就采用ASME VIII热处理要求。 2.和工艺通了电话、想了解管线介质是否还存在有腐蚀性，工艺回答没有腐蚀。如果是这样、建议接受厂商有关387材料采用ASME VIII热处理要求。管道工程中的低温1.工业管道常见的低温工况有下列四种：（1）设计条件属低温、承压:如乙烯分离 ,低温甲醇洗气体净化装置；（2）高寒地区的工业管道，如环境气温低于-20的地区；（3）低温低应力管道，如制冷、空分装置管道；（4）流体节流、激冷而导致的低温，如丙烯、乙烯放空、节流的管道。 上述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。“环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6，且不大于50MPa”是“ 低温低应力工况