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管道材料設(shè)計技術(shù)規(guī)定SH/P23-2005上?;ぴO(shè)計院有限公司二OO五年三月管道材料設(shè)計技術(shù)規(guī)定1、 適用范圍本設(shè)計規(guī)定適用于一般化工、石油化工裝置的管道及儀表流程圖(PID)上所示的管道材料(管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門)。1.1 材料的選用導(dǎo)則:1.1.1 被選用的材料應(yīng)滿足裝置生產(chǎn)全過程配管的各種操作工況,并確保安全連續(xù)生產(chǎn),無事故。1.1.2 被選用的材料應(yīng)綜合考慮其加工工藝性和經(jīng)濟性。1.1.3 新材料和特殊材料的選用須經(jīng)嚴格試驗與生產(chǎn)論證后方可投入使用。1.2 金屬材料選用原則:1.2.1 根據(jù)材料的機械性能,物化特性,查閱有關(guān)材料手冊并以GB150鋼制壓力容器為依據(jù),綜合考慮其溫度及壓力條件的使用狀況,進行既經(jīng)濟又合理的選材。常用管材在工程中的使用溫度范圍:1)低碳有縫鋼管使用條件:0200低壓管線,不宜輸送危險性、可燃易爆或有毒的介質(zhì)。2)低碳無縫鋼管(10、20鋼)使用條件:20350中低壓管線。3)低合金無縫鋼管(16Mn、12CrMo、15CrMo等)使用條件:350550之間的中溫工況。注:管道壓力分級(MPa):真空管道P0,低壓管道0P1.6,中壓管道1.6P10.0,高壓管道P10.0。4)奧氏體不銹鋼管與25Cr-20N1鋼管使用條件:196(低溫)及600(高溫)工況。1.2.2 根據(jù)材料的腐蝕性能來考慮腐蝕裕量的選取,除晶間腐蝕和其他局部腐蝕需按具體情況特殊考慮外,一般腐蝕裕量=腐蝕速度使用年限,使用年限一般按1015年考慮。(具體腐蝕速度查腐蝕數(shù)據(jù)圖表)。1.3 非金屬材料的選用原則當(dāng)介質(zhì)腐蝕性強,不適宜選用一般碳鋼及合金鋼,須選用貴重合金時,為了考慮經(jīng)濟實用,可用非金屬材料(例如PVC,PP,PTFE等),但在選用時必須考慮以下幾點:1.3.1 需注意允許使用的溫度及壓力范圍,襯里管道的真空度大小。1.3.2 塑料管道及附件受光和氧作用引起的老化現(xiàn)象,塑料管道在特定溫度上對介質(zhì)的腐蝕性能。1.3.3 壓力和溫度突變的場合。1.3.4 塑料在某些介質(zhì)作用下失去彈性而發(fā)生的脆性現(xiàn)象。1.4 金屬與非金屬材料選用的注意事項:1.4.1 金屬材料的注意事項:1)鑄鐵材料僅用于強度及韌性要求不高的工況。且不得用于有毒、可燃介質(zhì)或溫度急劇變化的受壓管道。2)碳鋼及低合金鋼不得在高溫(425)下使用,因為材料有石墨化,珠光體球化及高溫氧化傾向。3)NaOH高于下表(1.4.1-1)所列濃度及其對應(yīng)溫度應(yīng)進行消除應(yīng)力處理。表1.4.1-1濃度%51015203040506070溫度8576706554484340384)碳鋼及低合金鋼耐熱鋼在200及一定壓力下與氫介質(zhì)接觸產(chǎn)生的氫脆現(xiàn)象。具體見曲線圖1.4.1-2,Nelson曲線,其中溫度應(yīng)取介質(zhì)的最高操作溫度加上2040的裕量。5)奧氏體不銹鋼對“Cl- ”離子易產(chǎn)生點蝕。6)焊前預(yù)熱和焊后熱處理的溫度,詳見表1.4.13(僅為推薦)常用管材焊前預(yù)熱及焊后熱處理 表1.4.13管材類別名義成份管材牌號焊前預(yù)熱焊后熱處理備注壁厚(mm)溫度()壁厚(mm)溫度()碳素鋼C10,202610020030600650適用于C0.30%的全部碳素鋼中低合金鋼CMn16Mn、16MnR1515020020600650CMnV09MnV151502002056059015MnV15150200全部560590CCrMo12CrMo131502501665070016且C0.25%不處理15CrMo62003001065070012Cr2Mo全部25035067007505Cr1Mo全部250350全部7007509Cr1Mo全部250350全部750780C-C r-Mo-V12Cr1MoV全部250350DN100700750DN100 且tm13不處理CNi2.25Ni、3.5Ni全部10015019600630高合金鋼CCrNi奧氏體不銹鋼全部10任意不要求1.4.2 非金屬材料的注意事項:1)非金屬材料的的選用須重點考慮其加工工藝性和連接性,目前國內(nèi)主要非金屬管道的性能參數(shù)見表1.4.2。 目前國內(nèi)主要非金屬管道性能參數(shù) 表1.4.2序號管道品種名稱簡稱(代號)國內(nèi)標準號使用溫度使用壓力現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)格尺寸連接方式用途備注1增強聚丙烯管FRPP*HG20539-92-20+1201.0D17500法蘭(對焊、螺紋)承插適用于污水管, 廢氣管可焊性差2聚丙烯/玻璃鋼(PP/FRP)管FRP/PP*HG/T21579-95-15+1001.6600承插,法蘭適用于工藝酸管+溶劑層間粘合要求高3玻璃鋼/聚氯乙烯(FRP/PVC)復(fù)合管FRP/PVCHG/T2163687801.6DN25600承插,法蘭適用于工藝酸管價格低4鋼襯改性聚丙烯復(fù)合管CS/PP*HG/T2437-93;HG20538-92-14+1001.6DN25400法蘭適用于壓力工藝管有熱膨脹問題5(鋼滾襯聚乙烯管)(CS/HDPE)擬制定601.6DN251000法蘭適用于大直徑耐磨管、真空管厚度為46mm有均勻性問題6鋼襯聚四氟乙烯管(滾襯F40)CS/F4HG/T21562-94-20+1801.6DN25400(L4米)法蘭適用于高溫工藝耐酸管加工要求高,有熱膨脹問題,費用高7鋼襯橡膠CS/RBHG21562-94851.0DN25500法蘭適用于耐普通酸管易老化8高密度聚乙烯HDPESG8075601.0DN25500對焊輸水管、煤氣管有發(fā)展前途9纖維纏繞玻璃鋼管*FRP(FW)*JC55294(HG/T21633-91)120(與樹脂有關(guān))1.6DN253000承插、法蘭適用于有壓力管機械纏繞為主10硬聚氯乙烯管*UPVC*GB422084GB/T421984601.6D10280承插、法蘭適用于耐普通酸管及污水管價格低11(聚丙烯管)PPSG246810+1101.0DN25500法蘭、對焊適用于室內(nèi)工藝管不宜用于室外12丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管ABSHG/T21561-94-20+701.0DN15200承插、法蘭適用于純水,污水管耐酸性差13(聚偏氟乙烯管)PVDF未制定1601.0DN25150對焊、法蘭適用于高純水管及氣體管價格高,以進口為主注:帶*號者為常用。帶括號者為不常用。2)熱塑性塑料不得用于地面上輸送可燃性流體。3)脆性材料(硼硅玻璃、陶瓷)不得用于輸送有毒、可燃易爆及危險性介質(zhì)。1.5 管子1.5.1 由于有歐洲系列與美洲系列之分,故管子標準應(yīng)根據(jù)工程實際要求來定,只有在管子標準確定后,其它管配件標準才能確定,所以管子標準和材質(zhì)的選擇是管道組成件選擇的基礎(chǔ)。1.5.2 選用原則:1)最大管徑的選用范圍一般規(guī)定如下:焊接鋼管(螺紋連接,低壓流體用):DN100無縫碳鋼管:DN400(成都無縫鋼管廠可生產(chǎn)至DN600)無縫不銹鋼管:DN2502)輸送氟里昂的管道,當(dāng)DN25時用銅管(T2),其他用碳鋼(20)。3)在條件允許范圍內(nèi),應(yīng)采用焊接不銹鋼管,以節(jié)約投資(凡輸送有危險介質(zhì),且PN4.0MPa,應(yīng)采用氬弧焊,一般介質(zhì)且PN1.6MPa,可采用電阻焊),奧氏體焊接不銹鋼管不得用于極度危害介質(zhì)。1.5.3 管子壁厚可按下列公式計算,經(jīng)計算后的管子壁厚,雖已考慮到腐蝕裕度及加工偏差量,但還屬理論壁厚,最終厚度應(yīng)符合標準及實際供貨狀況。管子理論壁厚的計算公式:Do管外徑,mmP設(shè)計壓力MPat最小厚度,mm材料許用應(yīng)力Mpa焊縫系數(shù)焊接管=0.85無縫管=1C附加裕量(C1+C2)C1腐蝕裕量(按介質(zhì)的10年腐蝕量?。?。C2無縫管管子成形的偏差量見表1.5.3,鋼板卷制管要查板材偏差值。Y系數(shù)。 見表1.5.4當(dāng)Do/t6或P10t/0.26 無縫鋼管的壁厚偏差量 表1.5.3材料壁厚(mm)負偏差(%)碳鋼、合金鋼202012.512.5不銹鋼10101520系數(shù)Y值 表1.5.4溫度C482510538566593621鐵素體鋼0.40.50.70.70.70.7奧氏體鋼0.40.40.40.40.50.7其他韌性金屬0.40.40.40.40.40.41.5.4 結(jié)合項目實際情況及供貨狀況選擇國際標準或國內(nèi)標準,常用管子標準如下:1)國際標準:ASME B36.10MASME B36.19MAPI 5L2)國內(nèi)管子標準和使用范圍管子名稱標準號材質(zhì)使用溫度公稱通徑mm備注碳素鋼管GB/T3091GB/T3092Q235-152006150GB3087GB8163GB6479GB994810-1942564002560062506250GB3087GB8163GB994820-194256400256006250GB647920G-194256250低合金鋼管GB6479GB816316Mn-40450625025600GB816309Mn2V-7010025600合金鋼管GB5310GB6479GB994812CrMo上限5251550062506250GB5310GB6479GB994815CrMo上限5501550062506250GB5310GB994812Cr1MoV1Cr2Mo1Cr5Mo上限580上限580上限6001550062506250不銹鋼管GB/T149760Cr18Ni9Ti-196700GB/T1497600Cr18Ni10-1964256200GB/T149760Cr18Ni12Mo2Ti-196700GB/T1497600Cr17Ni14Mo2-19645050480注:表中系材質(zhì)標準,另有規(guī)格標準,詳見HG2055393或 SH340596。1.6 管件1.6.1 管件應(yīng)根據(jù)用途、使用場合等來確定管件的種類,并按照所在管道的設(shè)計壓力,設(shè)計溫度來確定其溫度壓力等級,并以公稱壓力或管表號來表示。1.6.2 選用原則:1)一般選用半徑=1.5DN的長半徑彎頭。2)與主管等徑的支管連接采用等徑三通(標準件)。3)支管小于主管時則用異徑三通(標準件)或等徑三通(標準件)另加異徑短管,當(dāng)主管DN65,支管DN50時宜單頭管箍或支管臺。其余可直接焊接,但須計算是否需補強。4)卷板焊異徑管僅用于PN2.5Mpa。5)螺紋連接的可鍛鑄鐵管件僅用于PN1.05MPa的無毒、不燃,對人體無危害的介質(zhì),溫度為-19175的地上管線。1.6.3 管件的常見標準見下:1)國內(nèi)標準:GB1245990鋼制對焊無縫管件GB/T1246596管路松套伸縮接頭GB/T1340192鋼板制對焊管件GB3733376583卡套式接頭GB5625565385擴口式接頭GB8259826187卡箍柔性管式接頭GB328982可鍛鑄鐵管路連接件型式尺寸HG/T2163488鍛鋼承插焊管件HG/T6163587碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件HG/T2163190鋼制有縫對焊管件HG/T2163290鍛鋼承插焊、螺紋和對焊接管臺GB/T1462693鍛鋼制螺紋管件GB/T1438393鍛鋼制承插焊管件SH340896鋼制對焊無縫管件SH340996鋼板制對焊管件SH341096鍛鋼制承插焊管件2)國外標準:ASME B16.9工廠制造的鍛鋼對焊管件ASME B16.11承插焊和螺紋鍛鋼管件1.7 法蘭1.7.1 法蘭的壓力等級須高于管子的設(shè)計壓力,以達到法蘭面充分密封,無泄漏的要求。1.7.2 選擇法蘭的注意事項:1)根據(jù)壓力、溫度介質(zhì)特性選擇恰當(dāng)?shù)姆ㄌm連接型式,密封面型式及壓力等級。2)選擇法蘭須考慮法蘭的溫度壓力之間關(guān)系及墊片與緊固件的情況。3)劇烈循環(huán)條件下,應(yīng)選用對焊法蘭。4)承插焊法蘭不宜用于有縫隙腐蝕的流體。5)承插焊、帶頸平焊、螺紋法蘭一般用于常溫260。6)低溫流體(12%的閥桿1.8.3 閥門的種類及選用:1)閘閥用于流體的啟閉,流體阻力小,密封性好,重量較重,閥桿有明、暗桿之分,閘板有楔式、平行式及彈性,明桿適用于腐蝕介質(zhì)及室內(nèi)管道,閘閥不宜用于有固體沉降的流體,也不宜用于流量調(diào)節(jié),如密封性要求及其嚴格,可采用雙閘板式。2)截止閥用于手動調(diào)節(jié)流量,結(jié)構(gòu)簡單,制造維護方便,一般用于DN150的管道上,密封面結(jié)構(gòu)較耐腐蝕,流體阻力大,不宜用于懸浮固體及粘度較大的流體。3)蝶閥廣泛用于PN50ppm。6)食品及醫(yī)藥工藝管道不宜選用石棉橡膠板作墊片。7)工作壓力0.6MPa及有熱膨脹管道應(yīng)考慮用無冷流的墊片材料。低壓或真空時,當(dāng)采用有冷流的墊片宜用RF法蘭。1.9.2 不同流體下墊片的選用曲線,見圖1.9.2151.9.3 墊片的常用標準:SH3401SH3403SH3407HG20606HG20612HG20627HG20633GB4622.1393鋼制管法蘭用纏繞墊片尺寸系列(PN2.5,PN4.0)GB/T39851995石棉橡膠板GB/T5391995 耐油石棉橡膠板GB912688 鋼制管法蘭用石棉橡膠板(除PN2.5,PN4.0外)GB912888 鋼制管法蘭連接用金屬環(huán)墊GB/T1340392 大直徑碳鋼管法蘭用墊片GB/T1340492 管法蘭用聚四氟乙烯包復(fù)墊片一般性流體(海水、飲料水、蒸汽、工業(yè)用水、空氣、氮氣等)毒性氣體和可燃性氣體助燃性流體有機溶劑系流體油系流體(碳氫化合物,液化石油氣、甲烷、油、燃料氣)1.10 緊固件的選用原則1.10.1 根據(jù)法蘭的壓力等級、溫度、操作條件來選用相應(yīng)的螺栓、螺柱和螺母,并使墊片充分密合以達到密封的目的。1.10.2 選用原則: 1) 螺母的機械性能稍低于螺栓/螺柱。 2) 螺柱/螺栓的長度及數(shù)量應(yīng)符合法蘭的要求。 3) 公稱壓力10.0MPa時,或溫度壓力變化急劇頻繁時,可采用全螺紋螺柱。 4) 公稱壓力6.3MPa時,可采用等長雙頭螺柱。 5) 公稱壓力1.6MPa可選用六角頭螺栓。1.10.3 緊固件常用標準: 國內(nèi)標準: HG2061397 HG2063497 SH340496 國外標準: ASME B16.5 ASME B18.2.1 ANSI B18.2.22. 焊接材料的選用原則:2.1 焊接材料的選用應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成份、機械性能、焊接接頭型式以及耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、抗裂性和采用的焊接工藝程序和焊接措施來綜合考慮。2.2 選用原則:2.2.1 焊接材料中的化學(xué)成份相當(dāng)母材的成份。2.2.1 焊后的接頭強度不低于母材抗拉強度的下限值,同時也不得遠大于標準規(guī)定抗拉強度的下限值。2.2.2 酸性焊條適用于一般受力不復(fù)雜的工況下,而堿性焊條可適用于低溫狀況。2.3 常用的焊條和焊絲見表 2.3.13(僅為推薦)。碳 鋼 焊 條 表2.31鋼材類別焊條牌號性 質(zhì)低碳鋼,如Q23520R 20g 10 20J422J427酸性焊條低氫堿性焊條碳錳鋼,如16Mn16MnR 20MnMoJ507 J507RHJ507GR低氫堿性焊條 奧氏體不銹鋼焊條 表2.320Cr18Ni9 0Cr19Ni9A102鈦鈣酸性焊條00Cr19Ni11 00Cr19Ni11A002A002A鈦鈣酸性焊條氧化鈦鈣酸性焊條0Cr18Ni11Ti0Cr18Ni10Ti1Cr18Ni9TiA1320Cr17Ni12Mo2 A20200Cr17Ni14Mo2 A0220Cr18Ni12M02Ti1Cr18Ni12Mo2Ti不銹鋼焊絲和焊劑 表2.33鋼材類別焊 絲0Cr18Ni9 H0Cr21Ni1000Cr19Ni10H00Cr21Ni100Cr18Ni10Ti1Cr18Ni9TiH0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10Nb0Cr17Ni12Mo2H0Cr19Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2H00Cr19Ni12Mo00Cr18Ni12Mo2TiH00Cr19Ni12Mo2 2.4 管道類別、射線探傷比例及合格標準,見表2.4(僅為推薦) 管道類別、檢驗比例及合格標準 表2.4類別設(shè)計壓力(P)設(shè)計溫度(t)檢驗比例%合格批準A任意任意100BB11P10MPa任意10010MPaP4MPat400B210MPaP4MPatP1MPat400B3P1MPat40010P1MPat400B4P1MPat4005CC1P10MPat400100C2P10MPatP4MPat4002.5 常用配管的焊接施工焊材的選用,見表2.5(僅為推薦)。類別設(shè)計壓力(P)設(shè)計溫度(t)檢驗比例%合格批準CC310MPaP4MPatP1MPat400C44MPaP1MPat4005P1MPat400C5P1MPa186t400DP1MPa-29t186 注:(1) 當(dāng)設(shè)計溫度t-29時,無論哪一類管道,均應(yīng)100%射線照相檢驗,級合格。 (2) 氧氣管道按B類管道進行檢驗。 (3) 管道類別為: A類:極度危害和高度危害的有毒流體 B類:可燃流體和一般有毒流體 C類:非燃流體和無毒流體 D類:非燃流體和無毒流體(P1MPa,-29t186)常用配管的焊接施工焊材的選用 表2.5 材料焊條、焊絲材料20G,Q235-AQ215A,2020R102020g16Mn2516Mn10MnDR09Mn2VDR3.5Ni0Ni3.5MoXtD15CrMo16Mo12Cr1MoV0Cr18Ni9T0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti00Cr18Ni1000Cr19Ni1020G,Q235-AQ215A,20,20RJ427H08AH08MnAJ427H08AH08

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