管道工程中常用的有色金属(Non-ferrous Metal)有铜、铝、铅和锌等。
1. 铜(Copper)
铜又分纯铜(俗称紫铜)、黄铜和青铜等。有关铜管的标准规范包括 ASTM B42、ASTM B43、ASTM B315、ASTM B466、ASTM B467,有关铜管件的标准规范有ASMEB16.24、ASME B16.22、ASME B16.15、ASME B16.18等。
a. 纯铜(Copper)
纯铜呈紫红色,有良好的导电性、导热性和耐大气腐蚀性,熔点为1083℃。在管道工程中常用纯铜制成钢管和法兰垫片。因纯铜硬度较低,退火后变得更柔软,故常用来制作高压管道中 的法兰垫片。纯铜管的低温性能比钢材好,故纯铜管常用于空分设备管道、冷冻管道和仪表管道。纯铜的高温性能差,在120℃以下,允许抗拉强度为29.43MPa。温度若再升高,其机械强度则急剧下降,当温度上升至250℃时,其允许抗拉强度只相当于常温时的2/3,已不宜在压力下使用。
常用的纯铜牌号为T2、T3、T4,杂质含量T2最少,T4最多。
b. 黄铜(Brass)
黄铜是铜和锌的合金,其机械强度高,有较好的耐腐蚀性和浇铸性,可用来制作管子、管件和阀门等。化工上常用的有H80、H68、H62(“H”是黄铜代号,后边的数字表示合金中铜的平均含量)。H80比H68塑性好。进行强度计算时,在120℃以下,黄铜允许抗拉强度为29.43MPa。随着温度升高,其强度则急剧下降,当温度未超过225℃时,黄铜阀件可用在压力不超过1.6MPa的管道中。
c. 青铜(Bronze)
青铜是铜和锡的合金,又称锡青铜。由于锡的价格较高,故制造青铜也常用其他元素代替,因而又有无锡青铜,如铝青铜、铅青铜、硅青铜等。青铜通常由浇铸而成,其强度、硬度及耐腐蚀性都比黄铜好。青铜常用于制造蜗轮、齿轮、轮,以及管道工程中的阀件和管件等。
2. 铝(Aluminum)
铝的熔点为527℃,它具有良好的导热性和导电性,强度和硬度较低,可塑性好。铝容易氧化,在空气中,铝的表面能形成一层极薄的氧化铝保护膜,防止继续氧化。铝合金薄板常作为压力管道绝热工程的管子、塔、罐、换热器、阀门、法兰以及其他平壁设备保护层材料。
纯铝的强度和硬度虽然很低,但若加入其他元素可以提高。铝合金分为铸造铝合金和可压迫变形的铝合金两大类。管道工程中,常用L2和L3牌号的铝管输送硝酸和醋酸等,但是铝不能抵抗碱性腐蚀。当温度高于150℃时,铝管不宜用于压力管道。铝和铝合金管的标准规范有ASTM B241、ASTM B26、ASTM B108、ASTM B209、ASTM B210、ASTM B211、ASTM
B221、ASTMI B234、ASTM B247 以及 ASME B31.3的“附录L-铝合金管法兰”。
3. 铅(Lead)
铅是一种暗灰色的金属,熔点为327℃,它有很好的耐腐蚀性能,常用来制作硫酸设备和管道衬里。铅质软,可塑性好,管道工程中常用铅管。在安装铸铁管承插口时,常用铅作为接口填塞材料,以牌号为Pb-6的铅较适宜。硬铅是铅和锑的合金,它的抗腐蚀性略低于纯铅,但机械强度较高,常用于制造耐酸设备。铅蒸气有毒,故熔化铅时,要防止烫伤和铅中毒。在化工行业中,铅主要用在处理硫酸的设备上。Pb-4用于设备内衬,Pb-6用于管道接头,硬铅可制造硫酸工业用的泵、阀门、管道等。
4. 锌(Zinc)
锌呈浅灰色,熔点为419℃,它有较好的耐腐蚀性和力学性能。有些钢管和管件为增强耐腐蚀性能,常在表面镀一层锌,如室内给水工程中常用的镀锌管。