管道材料专题应道宴

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1、管道材料专题 主讲：应道宴 全國化工設备設計技术中心站 联系电话：021-62498849 021-62489867(Fax) 主办：中国石油和化工勘察设计协会 工艺配管设计专业委员会,工业管道材料设计技术培训班,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

2、称直径,Pipe,Tube 1.3.1公称直径,ISO 6708 , GB1048-2005定义 DN SI制 中國 , 欧州 NPS In制 美國 混用 日本 400A 16B,1.3.2 PIPE,流体输送用圆截面中空管 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,1.3.3 TUBE,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 ,

3、结构用,ASTM钢管标准,Pipe A106 A53 API5L A312 A333 A335 板焊管 A671 A672 A691 A358 A530通用标准,Tube A179 A213 A249 A334 A213 A450通用标准,JIS钢管标准,Pipe SGP STPG STS STPT STPY STPA STPL SUS-TP,Tube STB STBA STBL SUS-TB,GB 钢管标准,流体输送用(Pipe) GB3091-2001 低压 CS 焊接(ERW,SAW) GB8163-1999 CS 无缝 GB9711.1-1997 高强钢,CS 无缝,焊接 SY5037

4、 低压 CS 螺旋焊 GB14976-2002 SS 无缝 GB18984-2003 低温钢 无缝 GB12771 SS 焊接 HG20537.320537.4 SS 焊接,GB 钢管标准,未区分 Pipe和Tube GB5310 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 优选 尽量不采用,大于DN600 美标体系 级差 150 (6in) 欧洲体系 级差 100(DN6001000) 200(大于DN1000),DN 6 , 8 , 10 D

5、N32 , 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) ASME B36.10 ,36.19 ISO4200 HG20553 系列 SH3405 GB17395 JIS,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 DN200300 英制管=公制管 相同外径,英制管公制管,DN350以上 英制管外径=NPS25.4 公制管外径英制管外径 DN+30mm DN+20mm,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

6、 ) , 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 8

7、0S ( 5S , 10S , 40S , 80S , 20S ) 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,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,

8、設Sch. =1000P Sch. 的数值相当于钢管为100MPa 的承压能力Bar. t=(Sch. D1750)+2.54,管表号 Sch.核算示例,表7,表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

9、偏差 腐蚀余量 ( 0 ,1.5 mm) 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 等于125MPa时钢管的承压能力 ( Bar ) 按两种腐蚀余量 ( 0 ,1.5 mm)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,1

10、00S,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10 CWP12250 表11 CWP12S250S,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12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 PN

11、10,16,25,40, 63,100,1.6.1英制管+美國Class公称压力,钢管 HG20553 GB9711.1, SY5037 SH3405 对焊 管件 GB12459,13401 SH3408,3409 AWWA C205大直径 承插管件 GB14383 SH3410 MSS SP79,83,95,螺纹管件 GB14626,3287(MI) MSS SP79,83,95 支管台 GB19326 法兰,盲板 HG20613,20623大直径,GB13401大直径 SH3406 AWWA C207大直径, ASME B16.36孔板 HG21547盲板 阀门 API,GB,JB,1.6

12、.2英制管+欧洲PN公称压力,钢管 HG20553 GB9711.1 SY5037 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

13、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+Mn6+(Cr+Mo+V)5+ (Ni+Cu)15,2.2碳钢,低合金高強度用钢,脱氧 沸腾钢( Si0.07),半镇静钢( Si0.17) 镇静钢( Si0.12),真空脱氧,铝脱氧 优质钢与普通结构钢 S,P0.035 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, 控制轧制 生産和加工型式 热轧,冷轧,冷拉,锻造,铸造, 热加工

14、,冷加工,机加工 焊接, 热处理 Pcm=C+Si30+(Mn+Cu+Cr)20+ Ni60+Mo15+V10+5B+T600+ H60,2.2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,氮化,磷化 内,外塗料

15、,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PWHT NaOH 2 3 5 10 15 20 30 40 50 60 90 80 85 76 70 65 54 48 43 40 H2S-SCC(氢脆) 湿H2S-SCC, H2S分压0.0035kgcm2, 温度,PH值,催化剂氰化物 NACE MR0175 Rc22, 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 S0.003 管 S0.01 锻件 S0.025 高温高压氢腐蚀,氢鼓泡 Nelson曲线,2.3低温用钢,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