管道材料設(shè)計技術(shù)規(guī)定(SH_P23-2005).doc

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