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1、 管道材料专题主办 中国石油和化工勘察设计协会 压力管道设计审批人员培训班 管道材料培训的几个阶段 基础知识专业知识规范宣贯设計技术文件 主题 1 管道元件的标准化 系列化2 材料3 管子 Pipe Tube 4 管件 对焊 承插 螺纹 5 法兰 垫片 紧固件 夾持件 6 阀门 过滤器 视镜 1 1配管材料设計的特奌 标准化系列化國际化中國化 1 2规格标准化 公称直径Pipe Tube 外径 壁厚 壁厚系列 1 3公称直径 Pipe Tube1 3 1公称直径 ISO6708 GB1048 2005定义DNSI制中國 欧州NPSIn制美國混用日本400A16B 1 3 2PIPE 流体输送用
2、圆截面中空管规格采用公称直径壁厚系列 壁厚 表示同一公称直径 外径相同而壁厚可不同工业管道 长输管道 公用工程 1 3 3TUBE 中空管子统称圆形 方形 规格用外径 内径 壁厚数值三者之二表示仪表 伴热 液压 气动 洁净 高压锅炉管 換热管 炉管 1 3 4钢管标准分类 Pipe流体输送用Tube机械 结构用 ASTM钢管标准 PipeA106A53API5LA312A333A335板焊管A671A672A691A358A530通用标准 TubeA179A213A249A334A213A450通用标准 JIS钢管标准 PipeSGPSTPGSTSSTPTSTPYSTPASTPLSUS TP
3、TubeSTBSTBASTBLSUS TB GB钢管标准 流体输送用 Pipe GB3091 2001低压CS焊接 ERW SAW GB8163 1999CS无缝GB9711 1 1997高强钢 CS无缝 焊接SY5037低压CS螺旋焊GB14976 2002SS无缝GB18984 2003低温钢无缝GB12771SS焊接HG20537 3 20537 4SS焊接 GB钢管标准 未区分Pipe和TubeGB5310高压锅炉管GB3087中低压锅炉管GB6479化肥高压管GB9948石油裂化管 1 3 5公称直径系列 美标体系欧州体系 表1 1 3 6公称直径的选用 美标VS欧标 最小 最大 优
4、选尽量不采用 大于DN600美标体系级差150 6in 欧洲体系级差100 DN600 1000 200 大于DN1000 DN6 8 10DN32 65 90 125 550 表1 1 4外径1 4 1英制管和公制管 英制管 國际通用系列 ASMEB36 10 36 19ISO4200HG20553 系列SH3405GB17395JIS 公制管 國内沿用系列淘汰系列 HG20553 系列 表3 英制管 公制管 DN150以下英制管大外径公制管小外径DN200 300英制管 公制管相同外径 英制管 公制管 DN350以上英制管外径 NPS 25 4公制管外径 英制管外径DN 30mmDN 20
5、mm 表3 1 4 2选用外径系列时应注意的问题 公制管 管子 管件 对焊 承插 法兰 阀门 对焊 承插 的配套 管子 管件 对焊 承插 法兰 阀门 对焊 承插 的标识 B提供相关尺寸 不能采用管螺纹和螺纹管件 选用外径系列时应注意的问题 英制管 承插管件 阀门承插口内径与钢管外径的配合 螺纹管件 阀门的螺纹型式 NPT R Rc Rp 与钢管外径的配合 SH3405大口径英制管外径的问题 表4 表2 表3 1 5壁厚1 5 1壁厚系列 壁厚等级 Sch 5 160 5 10 20 30 40 60 80 100 120 140 160 Sch 5S 80S 5S 10S 40S 80S 20
6、S 重量等级Std XS XXS 1 5 2壁厚级数 ISO4200级差约12 5 表6 1 5 3國内目前应用的壁厚系列 ASMEB36 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 5 4管表号Sch 的含义 式中 t 壁厚 mm P 内压 MPa 许用应力 MPa 焊缝系数C 腐蚀余量 2 54mm 0 875壁厚负偏差 1 5 4管表号Sch 的含义 設Sch 1000P Sch 的数值相当于钢管 为100MPa的承压能力Bar t Sch D 1750 2 54 管表号Sch 核算示例 表7 表
7、7 1 5 5为什么要采用管表号Sch 管表号Sch 适用于表达一定范围內多个公称直径管子的壁厚管表号Sch 的数值代表许用应力为100MPa时钢管的承压能力 Bar 减少钢管壁厚规格数量 便于组织批量生差 庫存销售 壁厚规格数量比较 表8 表9 1 5 6板焊管及其壁厚等级CWP 大口径管道缺乏壁厚等级 DN600较多DN600 1200较少 DN1200无适用于以单张钢板为坯料的板焊管板厚负偏差腐蚀余量 0 1 5mm 厚度SI制 整数 板焊管及其壁厚等级CWP 适用范围DN150 4000钢板卷焊管CWP含意钢板卷焊管冷态 常温 工作压力 Bar 数值相当于许用应力与焊接质量系数的乘积等
8、于125MPa时钢管的承压能力 Bar 按两种腐蚀余量 0 1 5mm 設置 板焊管及其壁厚等级CWP CWP12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250共14个 CWP12S 16S 20S 25S 32S 40S 50S 63S 80S 100S 125S 160S 200S 250S共14亇 级差25 最大厚度40mm 板焊管及其壁厚等级CWP 表10CWP12 250表11CWP12S 250S 表10 表11 板焊管壁厚等级CWP的应用 CWP数值相当于许用应力与焊接质量系数的乘积等于125MPa时钢管的承压能力 Bar 按当量 相当于
9、常温 设计压力选用考慮1 5D弯头和标准异径管的削弱 提高1级考慮支管連接的削弱 提高1 2级 表12 1 6管道元件的规格体系 管道外径英制管公制管 公称压力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公称压力 钢管HG20553GB9711 1 SY5037SH3405对焊管件GB12459 13401SH3408 3409AWWAC205大直径承插管件GB14383SH3410MSSSP79 83 95 螺纹管件GB14626 3287 MI MSSSP79 83 95支管台
10、GB19326法兰 盲板HG20613 20623大直径 GB13401大直径SH3406AWWAC207大直径 ASMEB16 36孔板HG21547盲板阀门API GB JB 1 6 2英制管 欧洲PN公称压力 钢管HG20553GB9711 1SY5037对焊管件GB12459 13401承插管件GB14383 螺纹管件GB14626 3287 MI 支管台GB19326法兰 盲板HG20592 21547阀门API GB JB 1 6 3公制管 欧洲PN公称压力 2 材料 金属材料 非金属材料 铁基材料 有色 钢 铸铁 承压件用钢 结构件 2 1管道元件用钢的分类 碳钢 低合金高強度用
11、钢 强度钢Cr Mo合金钢 热強钢 抗氢钢低温钢不锈钢Fe Cr Ni合金和Ni基合金铝 铜 钛合金 2 2碳钢 低合金高強度用钢 強度塑性 韌性 可焊性 工艺性能 含碳量低碳 中碳 高碳 合金元素添加Mn V Nb Ti 残余元素碳当量C Mn 6 Cr Mo V 5 Ni Cu 15 2 2碳钢 低合金高強度用钢 脱氧沸腾钢 Si 0 07 半镇静钢 Si 0 17 镇静钢 Si 0 12 真空脱氧 铝脱氧 优质钢与普通结构钢S P 0 035 晶粒度粗晶粒 细晶粒 5级 或总铝 0 02 2 2碳钢 低合金高強度用钢 材料交货 使用 状态和热处理热轧 A N N T Q T PWHT 控
12、制轧制 生産和加工型式热轧 冷轧 冷拉 锻造 铸造 热加工 冷加工 机加工焊接 热处理Pcm C Si 30 Mn Cu Cr 20 Ni 60 Mo 15 V 10 5B T 600 H 60 2 2碳钢 低合金高強度用钢 强度等级 2 2碳钢 低合金高強度用钢 强度等级 2 2碳钢 低合金高強度用钢 管道工程中的应用 工业管道管子 对焊管件20 Q235A B 16Mn 锻制管件 法兰16Mn 20 铸件WCB 長输管道管子 对焊管件X42 X60 X70 2 2碳钢 低合金高強度用钢 使用温度上限和下限高温长期强度 氧化 组织穩定性 石墨化 珠光体球化 脆断 腐蚀与防腐腐蚀余量镀锌 镀镍
13、 氮化 磷化内 外塗料 油漆 底漆 面漆 衬里除锈 喷砂Sa2 5级 2 2碳钢 低合金高強度用钢 SCC 碱脆和PWHTNaOH23510152030405060 90808576706554484340 H2S SCC 氢脆 湿H2S SCC H2S分压0 0035kg cm2 温度 PH值 催化剂氰化物NACEMR0175Rc22 HB187 197强度 含碳量 碳当量 Ni 热处理 焊接 WPQ 补焊 HV250 PWHT 检验HB 2 2碳钢 低合金高強度用钢 HIC 层状撕裂 Z向性能板S 0 003管S 0 01锻件S 0 025 高温高压氢腐蚀 氢鼓泡Nelson曲线 2 3低
14、温用钢 铁素体钢的脆性转变 体心立方晶格 脆性断裂应力 缺口 脆性转变温度 工程中钢材脆性转变的判据V形缺口夏比冲击试验和冲击试验温度标准试样 小试样 冲击功 侧向膨胀 断口纤维率 脆性转变温度 冲击试验温度 2 3低温用钢 影响钢材脆性转变的因素 强度厚度 方向性 焊接厚度应力 残余应力 低应力焊接 PWHT晶粒度化学成份c Mn Ni 微合金化 纯净度 脱氧 气体含量热处理 回火脆性 控轧焊接材料 药皮类型 2 3低温用钢 低温界线与低温用钢 0 Q235B A 19 20 16Mn 29 L245 A105 WPB WCB 40 16MnD 46 10MnD A333Gr6 WPL6 L
15、F2 LCB 101 3 5Ni 253 奥氏体不锈钢 Al Cu 2 3低温用钢 管道工程中遇到的几种低温工况工作条件环境温度 定义 厚度 材料 管道规范 节流效应低温低应力压力试验的温度 2 4Cr Mo合金钢 2 4 1用途耐热 热强 650 表16 400 抗氢 高温H2S腐蝕Nelson曲线 表16 2 4 2Cr Mo合金钢钢号优选 540 15CrMo14Cr1Mo 580 12Cr2Mo12Cr1MoV 650 1Cr5MoCr9Mo1V 2 4 3Cr Mo合金钢热处理与强度等级表17 退火A正火 回火N T回火温度调质Q T回火温度热加工后的恢复性能热处理PWHT与回火温度
16、 氢腐蚀与PWHT母材和焊接接头硬度HB225 241焊前予热与层间温度 表17 2 4 4Cr Mo钢的回火脆性 450 600 可逆 2 25Cr1Mo敏感长时间回火或PWHT高温长期使用冲击功下降 脆性断裂影响因素P Sn As Pb杂质J Si Mn P Sn 10E4X 10P 5Sb 4Sn As 100晶粒度 2 4 4Cr Mo钢的回火脆性 回火脆性敏感性试验 步冷试验 593 315 200余小时逐步冷却材料TT54J或FATT脆性转变温度在步冷试验前后的变化 为判据 2 5不锈钢 2 5 1不锈钢分类奥氏体 沉淀硬化不锈钢 铁素体 马氏体 双相钢2 5 2奥氏体不锈钢的用途耐蚀 洁净 高温 低温 2 5 3奥氏体不锈钢 Cr耐蚀 鈍化膜Ni 组织和相平衡铬当量 镍当量 舍夫勒图 Delong图Cr Cr Mo 1 5Si 0 5NbNi Ni 30 C N 0 5MnC碳化物 強度 标准成份范围的差異表18 表18 2 5 4300系列奥氏体不锈钢 301 302 304低碳 304L超低碳 321 347稳定化304 316 317 316mod 904L 6Mo
