工程上的实际应用环境条件十分复杂,不同的介质、介质温度、介质压力等操作条件的组合,构成了无数个选材条件。工业管道选材除了要确定材料牌号外,还要确定材料标准,不同的材料标准,对材料质量的要求是不一样的。
输送极度危害介质、高度危害介质及液化烃的管道应采用优质钢制造;输送可燃介质的管道不得采用沸腾钢制造。含碳量大于0.24%的材料,不宜用于焊制管子及管件。在特殊情况下,如选用含碳量超过0.24%(0.25%)的钢材,应限定碳当量不大于0.45%。
工程应用:配管设计剧烈循环工况管道组成件应符合的一些特殊要求
剧烈循环工况是指管道计算的最大位移应力范围超过0.8倍的许用位移应力范围,而且在管道组成件的使用寿命期间内的当量循环次数大于7000或由设计确定的产生相等效果的条件。由管道热膨胀产生的位移所计算的应力称为位移应力范围,从最低温度到最高温度的全补偿值进行计算的应力,称为计算的最大位移应力范围。
剧烈循环条件下的管道组成件应满足下列要求:采用锻造件和/或无缝管件;采用轧制焊接件时,焊接接头系数不小于0.9;采用钢铸件时,铸造质量系数不小于0.9;不锈钢管件的壁厚不得低于国家标准GB 50316 D.0.1规定的最小壁厚;不选用大于DN40的承插焊接头;螺纹连接仅限用于温度计套管;不采用平焊法兰,而采用对焊法兰,且法兰连接用的螺栓或螺柱采用合金钢材料;斜接弯头(管)的一条焊缝改变方向的角度不大于22.5°。
工程应用:常用金属材料的使用温度
常用金属材料的使用温度见表16.3
工程应用:常用ASME基本材料及工程应用
①. 碳钢
使用温度范围为5℃,碳钢碳当量(CE)不超过0.4,用于介质无腐蚀性管道系统(新鲜水、工厂空气、氮、燃料气等)。
②. 低温碳钢
介质最低温度低于-29℃,用于介质低温无腐蚀性管道系统(如火炬气)。
③. 奥氏体不锈钢
海边用奥氏体不锈钢是被限制的,最大介质温度600℃,用于当腐蚀率太高以致不能用碳钢时(在设计寿命内典型的腐蚀率为3~6mm)。适用介质为燃料气、化学制剂、仪表空气、湿烃化物(腐蚀性)。
④. 双相不锈钢
当设计条件超过SS316不锈钢的范围时采用。
⑤. 合金钢
高温介质用钢有Cr-Mo抗热钢(含0.5%~9%Cr,0.5%~1.0% Mo,最大含0.20%C),最高用于650℃。低温用钢:用于0~-195℃,常用镍钢。