CEI管道材料知识总结

配管材料内容总结汇报人：设计二室秦素亚材料•第一部分•材料基础知识材料范围：金属材料,(非金属材料)铁基材料,(有色金属材料)钢,(铸铁)承压件用钢,(结构件)管道元件用钢的分类•炼油装置常用的钢：•碳钢,低合金高強度用钢—强度钢•Cr-Mo合金钢—·热強钢,抗氢钢•不锈钢•碳素钢的分类方法有很多种•按化学成分分类•低碳钢（C0.25%）、中碳钢（C=0.25%~0.6%）和高碳钢（C0.6%）三种•按质量分类•普通钢（S≤0.05%，P≤0.05%）、优质钢（S≤0.035%，P≤0.035%）和高级优质钢（S≤0.02%，P≤0.03%）•按用途分类•结构钢、承压用钢（压力容器用钢、锅炉用钢）、工具钢等•由于中碳钢和高碳钢可焊性较差，在工程设计中除螺栓材料之外，常用的压力管道材料都是低碳钢。•1、普通碳素钢•由于它的有害杂质元素S、P含量相对较高，综合机械性能和耐蚀性较差，故不宜用在较重要的场合，但普通碳素钢价格便宜，故工程上常用于各种钢构架支吊架等.•普通碳素钢根据其冶炼过程的脱氧程度不同可分为沸腾钢、镇静钢（KilledCarbon）和半镇静钢三种，沸腾钢常在其材料牌号后面加字母F进行表示，半镇静钢则是在其材料牌号后面加字母b进行表示，镇静钢省略不加。普通碳素钢压力管道中常用的普通碳素结构钢牌号为Q235A（F、ｂ）、Q235B（F、b）、Q235C、Q235D四种，这些牌号的质量要求是顺次提高的。材料标准为GB700。•2、优质碳素钢•有害杂质元素S、P比普通碳素钢低，•二者的冶炼方法也多有不同，普通碳素钢多用成本最低的转炉冶炼，而优质碳钢则采用平炉或钝氧顶吹转炉冶炼，脱氧较好，杂质含量较低，故其综合机械性能、耐蚀性等均优于普通碳素钢。•优质碳素钢与高级优质碳素钢相比，价格不高，故这类钢是工程上应用最广泛的碳素钢。3高级优质碳素钢•高级优质碳素钢各方面性能略优于优质碳素钢，但价格较高，工程上应用的并不多。一般情况下，如果采用优质碳素钢不能满足使用条件要求时，将考虑选用相应的合金钢而不用高级优质碳素钢。高级优质碳素钢的表示方法是在优质碳素钢的牌号后面加字母“A”。常用碳素钢国内外牌号对照•管材•美国规范中国规范•A106-A10（GB/T8163GB9948）•A106-B20（GB/T8163GB9948）•20G(GB5310)•A106-C16Mn（GB/T8163）举例：管材1、低合金钢1、低合金钢•常用的铬钼系和铬钼钒系低合金钢材料牌号有12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等，属于低碳型合金钢，合金元素总量一般不超过3%，强度明显高于碳素钢，有较好的塑性和韧性，可焊性尚可，常用于中高温、抗氢、抗高温硫腐蚀等工况条件。2、调质合金钢•调质合金钢属于低合金结构钢的一种，合金元素总量一般不大于3％，但由于它的含碳量较高，故强度高，可焊性差，常用于螺栓、螺母材料。•GB3077标准给出了调质合金钢的化学成分和机械性能要求，其表示方法同低合金钢中的铬钼系和铬钼钒系。常用材料牌号有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。用作螺栓材料时常为高级优质调质合金钢。铬钼合金钢•常用Cr-Mo钢国内外牌号对照•美国规范中国规范•1.25Cr-0.5Mo12CrMo•1Cr-0.5Mo15CrMo•2.25Cr-1Mo12Cr2Mo•5Cr-0.5Mo1Cr5Mo•9Cr-1Mo1Cr9Mo举例：管材不锈钢•不锈钢的最大特点就是其合金元素含量比较高，均超过10％，有的高达50％甚至更多。由于它含有大量的合金元素，故其耐热、耐蚀等性能大大优于碳素钢和低合金钢。•不锈钢中最常用的就是——奥氏体不锈钢•奥氏体不锈钢含有大量耐蚀合金元素，故也抗高温化学腐蚀。具有良好的综合机械性能，也具有良好的可焊性，故工程上应用很广泛。但其价格较高，约是碳钢材料的10倍，是普通合金钢的近4倍，故不是必须使用时就不要轻易选用。•可根据其含碳量的不同分为高碳型（C=0.04%~0.12%），低碳型（C≤0.08%）和超低碳型（C≤0.03%）三种。不锈钢•中美不锈钢对照表•0Cr18Ni9(304)00Cr19Ni10(304L)•0Cr17Ni12Mo2(316)00Cr17Ni14Mo2(316L)0Cr18Ni10Ti(321)0Cr18Ni11Nb（347)常用钢材的使用温度常用碳钢的使用温度常用钢材的使用温度常用低合金钢的使用温度常用钢材的使用温度常用高合金钢的使用温度材料•第二部分•管道钢管•钢管的外径系列•管子的应用标准（是“大外径系列”还是“小外径系列“）是决定压力管道其它元件应用标准的基础。•如果选用“小外径系列”管子的应用标准，它只能与JB法兰或HG法兰相配，而阀门则必须用JB系列阀门，否则，各管道元件之间是无法连接的。•SH标准体系中的管子应用标准属于“大外径系列”，它与ANSI、ISO以及GB标准均能配套使用钢管•钢管外径系列标准•1.SH/T3045•ASMEB36.10M(焊接和无缝轧制钢管）•ASMEB36.19M（不锈钢钢管）•以上属于“大外径系列”•2.HG20553•化工行业应用标准体系的管子尺寸系列标准（HG20553）同时包含了I、II两个系列，其中I系列基本上等同采用了ANSIB36.10/ANSIB36.19标准，属于“大外径系列”。II系列则为“小外径系列”。常用压力管道应用标准体系配伍表常用的管子标准及其外径尺寸对比钢管外径系列总结•尽量不采用的公称直径•DN6,8,10•一般这样的小管径常见于压缩机部分净化风处，可要厂家带这样的小管子•DN32,65,90,125,550•尽量避开使用，很多这样的管件，法兰件标准上都没有相应的尺寸，属于非标件钢管外径系列总结•如何理解大外径，小外径系列•所谓“大外径”就是指DN15-150的外径值偏大的•DN15DN20DN25DN40DN50DN80DN100DN150大外径222734486089114168小外径182532455789108159•大外径和小外径在DN200-250外径是一样的•DN200DN250大外径219273小外径219273钢管外径系列总结•在DN300以上，“小外径”反而外径大•DN300DN350DN400DN450DN500DN600•大外径323.9356406480508610•小外径325377426457530630钢管的壁厚系列•以管子重量表示管壁厚度，它共将管子壁厚分为三种：•a、标准重量管，以STD表示；•b、加厚管，以XS表示；•c、特厚管，以XXS表示。•注：对于DN≤250mm的管子，Sch40相当于STDDN＜200mm的管子，Sch80相当于XS。钢管的壁厚系列•常用SH/T3405的壁厚无缝钢管•1、碳素钢无缝钢管•石油化工生产装置中，常用的碳素钢无缝钢管标准有GB/T8163、GB9948、GB6479、GB/T3087、GB5310五种标准。•GB/T8163《流体输送用无缝钢管》标准是应用最多的一个钢管制造标准，材料牌号有10、20、09MnV、16Mn共4种，适用于一般流体的输送。•GB9948《石油裂化用无缝钢管》是一个包括碳素钢、铬钼钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准,它包含的碳素钢材料牌号有10、20共2种。一般情况下，它常用于不宜采用GB8163钢管的场合。碳素钢无缝钢管•GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》也是一个包括碳素钢、铬钼钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准，包含的碳素钢材料牌号有10、20G、16Mn共3种。一般情况下，它适用于设计温度为－40℃～400℃、设计压力为10.0MPa～32.0MPa的油品、油气介质。•GB/T3087《低中压锅炉用无缝钢管》材料牌号有10、20共两种，适用于低中压锅炉的过热蒸汽、沸水等介质。•GB5310《高压锅炉用无缝钢管》是一个包括碳素钢、铬钼钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准，包含的碳素钢材料牌号只有20G一种，适用于高压锅炉过热蒸汽介质。举例材料•第三部分•法兰及紧固件法兰•应用标准的基础：管子标准和法兰标准欧式法兰PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160九个等级美式法兰PN20（CL150）、PN50（CL300）、PN68（CL400）、PN100（CL600）、PN150（CL900）、PN250（CL1500）、PN420（CL2500）六个等级法兰•设计中常用到的法兰标准体系•1.石化行业应用标准体系•法兰标准（SH3406）•石化行业应用标准体系的法兰标准（SH3406）等效采用了ANSIB16.5，属于“美式法兰”•SH3406在结构尺寸和密封面型式上与ANSIB16.5有着很好的互换性，因此它能与ANSI、API、MSS等标准的管道元件配套使用。法兰•SH3406标准的公称压力等级共包括PN10、PN20（CL150）、PN50（CL300）、PN68（CL400）、PN100（CL600），PN150（CL900）、PN250（CL1500）、PN420（CL2500）八个等级。•法兰型式：有对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹等五种；•密封面型式：有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种；•化工行业应用标准体系•同时包含“欧式法兰”HG20592-2009•“美式法兰”HG20615-2009•“欧式法兰”HG20592-2009等级共包括PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160等9个压力等级•它可以与我国的JB阀门配套使用法兰法兰•“美式法兰”HG20615-2009•基本上等效采用了ANSI标准。其中，对于DN≤600mm的法兰则等效采用了ANSIB16.5标准•法兰的公称压力等级共包括PN20(CL150)、PN50(CL300)、PN110(CL600)、PN150(CL900)、PN260(CL1500)和PN420(CL2500)等6个压力等级法兰•美式法兰ASMEB16.5该标准包括的公称压力等级有150Psi（常标记为CL150，下同）、300Psi（CL300）、400Psi（CL400）、600Psi（CL600）、900Psi（CL900）、1500Psi（CL1500）、2500Psi（CL2500）共七个等级。法兰型式有平焊式、承插焊式、对焊式、螺纹连接式、松套式及法兰盖共六种。法兰密封面型式有凸台面（RF）、凹凸面（MF）、榫槽面（TG）及金属环连接面（RJ）共四种。法兰类型与密封面•常见类型法兰类型与密封面法兰类型代号法兰强度•1、几个基本概念•密封副：通常将由法兰、螺栓、垫片三者共同组成的连接密封结构叫做密封副。•垫片的预紧密封比压（y）：指形成初始密封条件时，必须施加在垫片单位面积上的最小压紧力；•工作密封比压（σE）：指在操作条件下发生临界泄漏时，单位密封面上所具有的密封压紧力；•垫片系数（m）：指工作密封比压σE与介质操作压力P的比值•结论：y和m是反映垫片性能的两个重要参数法兰类型不同类型法兰应用情况: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、低压循环水等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PN≤10.0MPa、DN≤40mm的管道中，但是应该避免在有缝隙腐蚀的情况下使用。法兰类型松套法兰：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（翻编短节）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：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，管子及管件中不常用法兰密封面对比法兰密封面•使用情况的比较•全平面密封面：常与平焊型式配合以适