1. 配管设计常用金属材料的使用温度见表1.7.6。


表 6.jpg


注:括弧内材料为旧牌号。


2. 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。


  设计温度下和试验条件下的管道应力的计算参见GB 150《压力容器》、GB 50316《工业金属管道设计规范》、GB 50251《输气管道工程设计规范》和SH/T 3501《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》。不同规范的计算公式略有不同,计算时应注意。


3. 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GB 50316《工业金属管道设计规范》和GB/T 20801.2《压力管道规范 工业管道 第2部分:材料》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参见表1.7.7。


表 7.jpg


   ③. 长期使用在高温条件下,碳素钢、碳锰钢、低温镍钢的使用温度不应超过425℃,0.5Mo钢不应超过468℃,ASME、ASTM标准规定碳素钢和碳锰钢的使用温度不应超过427℃(800°F);碳素钢、碳锰钢、低温镍钢在高于425℃长期使用时,应注意钢中碳化物相的石墨化倾向。因为在这种条件下,钢中的渗碳体会发生分解,Fe3C→Fe+C(石石墨),这一分解使钢中的珠光体部分或全部消失,使材料的强度和塑性下降,冲击韧性下降更大,钢材明显变脆。


   ④. 含铬12%以上的铁素体不锈钢受压元件,使用温度不宜超过400℃。


   ⑤. 奥氏体不锈钢的使用温度高于540℃(铸件高于425℃)(525℃为培训教材上的温度)时,钢中含碳量不应小于0.04%,并且在固溶状态下使用。若含碳量太低,在高温下钢的强度会显著下降。因此,一般规定超低碳奥氏体不锈钢使用温度,304L(00Cr18Ni9)控制在400℃以下,316L(00Cr17Ni14Mo2)控制在450℃以下。


   ⑥. 奥氏体不锈钢可按含碳量的多少进行分类,以最常用的18-8型不锈钢为例:含碳量较高的钢号有1Cr18Ni9(C≤0.15%);含碳量较低的钢号有0Cr18Ni10Ti(C≤0.08%);含碳量最低的钢号有00Cr19Ni10(C≤0.03%)。通常将C≤0.08%的奥氏体不锈钢称为低碳不锈钢,将C≤0.03%的奥氏体不锈钢称为超低碳不锈钢。奥氏体不锈钢含碳量越低,耐晶间腐蚀性越好。故在耐晶间腐蚀用途中,以往含碳量较高而加有稳定化元素(Ti、Nb)的不锈钢已实际趋向淘汰。


   ⑦. ASME B31.3《工艺管道》规定奥氏体不锈钢的使用温度高于538℃(1000°F)时,钢中含碳量应不小于0.04%,奥氏体不锈钢的使用温度高于538℃(1000°F)时选用H型不锈钢,如304H、310H、321H、347H不锈钢。GB/T 20878《不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》有和ASTM标准相对应的H型不锈钢和耐热钢牌号,但该标准规定的牌号及化学成分只适用于制、修订不锈钢和耐热钢(包括钢锭和半成品)产品标准时采用。选用国产H型不锈钢时应按照相应的不锈钢产品标准选用。国产H型不锈钢规定含碳量为0.04%~0.10%,并没有对钢材晶粒度做出要求。ASTM标准对H型奥氏体不锈钢除规定含碳量为0.04%~0.10%外,对晶粒度也做出了规定要求。以上是我国奥氏体不锈钢和ASTM标准奥氏体不锈钢一个较大的不同之处,设计选用时应予以注意。低碳奥氏体不锈钢高温使用的附加要求按GB/T 20801.2《压力管道规范 工业管道 第2部分:材料》的规定。