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1、管道材料设计技术规定管道材料设计技术规定1、 适用范围本设计规定适用于一般化工、石油化工装置的管道及仪表流程图（PID）上所示的管道材料（管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门） 。1.1 材料的选用导则：1.1.1 被选用的材料应满足装置生产全过程配管的各种操作工况，并确保安全连续生产，无事故。1.1.2 被选用的材料应综合考虑其加工工艺性和经济性。1.1.3 新材料和特殊材料的选用须经严格试验与生产论证后方可投入使用。1.2 金属材料选用原则：1.2.1 根据材料的机械性能，物化特性，查阅有关材料手册并以 GB150钢制压力容器为依据，综合考虑其温度及压力条件的使用状况，进行既经济又合理的选
2、材。常用管材在工程中的使用温度范围：1）低碳有缝钢管使用条件：0200低压管线，不宜输送危险性、可燃易爆或有毒的介质。2）低碳无缝钢管（10、20 钢）使用条件：20350中低压管线。3）低合金无缝钢管（16Mn、12CrMo、15CrMo 等）使用条件：350550之间的中温工况。注：管道压力分级（MPa）：真空管道 P0，低压管道 0P1.6，中压管道 1.6P10.0，高压管道 P10.0。4）奥氏体不锈钢管与 25Cr-20N1钢管使用条件：196（低温）及600（高温）工况。1.2.2 根据材料的腐蚀性能来考虑腐蚀裕量的选取，除晶间腐蚀和其他局部腐蚀需按具体情况特殊考虑外，一般腐蚀裕
3、量=腐蚀速度使用年限，使用年限一般按 1015 年考虑。 （具体腐蚀速度查腐蚀数据图表 ） 。1.3 非金属材料的选用原则当介质腐蚀性强，不适宜选用一般碳钢及合金钢，须选用贵重合金时，为了考虑经济实用，可用非金属材料（例如 PVC，PP，PTFE 等） ，但在选用时必须考虑以下几点：1.3.1需注意允许使用的温度及压力范围，衬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现象，塑料管道在特定温度上对介质的腐蚀性能。1.3.3 压力和温度突变的场合。1.3.4 塑料在某些介质作用下失去弹性而发生的脆性现象。1.4 金属与非金属材料选用的注意事项：1.4.1 金属材料的注意事
4、项：1）铸铁材料仅用于强度及韧性要求不高的工况。且不得用于有毒、可燃介质或温度急剧变化的受压管道。2）碳钢及低合金钢不得在高温（425）下使用，因为材料有石墨化，珠光体球化及高温氧化倾向。3）NaOH 高于下表（1.4.1-1）所列浓度及其对应温度应进行消除应力处理。表 1.4.1-1浓度%51015203040506070温度8576706554484340384）碳钢及低合金钢耐热钢在200及一定压力下与氢介质接触产生的氢脆现象。具体见曲线图 1.4.1-2，Nelson 曲线，其中温度应取介质的最高操作温度加上 2040的裕量。5）奥氏体不锈钢对“Cl- ”离子易产生点蚀。6）焊前预热和
5、焊后热处理的温度，详见表 1.4.13（仅为推荐）常用管材焊前预热及焊后热处理 表 1.4.13焊前预热焊后热处理管材类别名义成份管材牌号壁厚(mm)温度()壁厚(mm)温度()备注碳素钢C10,202610020030600650适用于C0.30%的全部碳素钢CMn16Mn、16MnR151502002060065009MnV1515020020560590CMnV15MnV15150200全部56059012CrMo131502501665070016 且C0.25%不处理15CrMo62003001065070012Cr2Mo全部25035067007505Cr1Mo全部250350全部
6、700750中低合金钢 CCrMo9Cr1Mo全部25035全部750780012Cr1MoV全部250350DN100 700750C-C r-Mo-VDN100 且tm13不处理CNi2.25Ni、3.5Ni全部10015019600630高合金钢CCrNi奥氏体不锈钢全部10任意不要求1.4.2 非金属材料的注意事项：1）非金属材料的的选用须重点考虑其加工工艺性和连接性，目前国内主要非金属管道的性能参数见表 1.4.2。目前国内主要非金属管道性能参数 表1.4.2序号管道品种名称简称(代号)国内标准号使用温度 使用压力现有生产规格尺寸连接方式用途备注1增强聚丙烯管FRPP*HG20539
7、-92-20+1201.0D17500法兰（对焊、螺纹）承插适用于污水管, 废气管可焊性差2聚丙烯/玻璃钢（PP/FRP）管FRP/PP* HG/T21579-95-15+1001.6600承插，法兰适用于工艺酸管+溶剂层间粘合要求高3玻璃钢/聚氯乙烯（FRP/PVC）复合管FRP/PVCHG/T2163687801.6DN25600承插，法兰适用于工艺酸管价格低4钢衬改性聚丙烯复合管CS/PP*HG/T2437-93；-14+1001.6DN25400法兰适用于压力工艺管有热膨胀问题HG20538-925（钢滚衬聚乙烯管）(CS/HDPE)拟制定601.6DN251000法兰适用于大直径耐磨
8、管、真空管厚度为46mm 有均匀性问题6钢衬聚四氟乙烯管(滚衬 F40)CS/F4HG/T21562-94-20+1801.6DN25400(L4 米)法兰适用于高温工艺耐酸管加工要求高，有热膨胀问题，费用高7钢衬橡胶CS/RBHG21562-94851.0DN25500法兰适用于耐普通酸管易老化8高密度聚乙烯HDPESG8075601.0DN25500对焊输水管、煤气管有发展前途9纤维缠绕玻璃钢管*FRP(FW)*JC55294(HG/T21633-91)120(与树脂有关)1.6DN253000承插、法兰适用于有压力管机械缠绕为主10硬聚氯乙烯管*UPVC*GB422084GB/T4219
9、84601.6D10280承插、法兰适用于耐普通酸管及污水管价格低11（聚丙烯管）PPSG246810+1101.0DN25500法兰、对焊适用于室内工艺管不宜用于室外12丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管ABSHG/T21561-94-20+701.0DN15200承插、法兰适用于纯水，污水管耐酸性差13（聚偏氟乙烯管） PVDF未制定1601.0DN25150对焊、法兰适用于高纯水管及气体管价格高，以进口为主注：带*号者为常用。带括号者为不常用。2）热塑性塑料不得用于地面上输送可燃性流体。3）脆性材料（硼硅玻璃、陶瓷）不得用于输送有毒、可燃易爆及危险性介质。1.5 管子1.5.1 由于有欧洲系列与美
10、洲系列之分，故管子标准应根据工程实际要求来定，只有在管子标准确定后，其它管配件标准才能确定，所以管子标准和材质的选择是管道组成件选择的基础。1.5.2 选用原则：1）最大管径的选用范围一般规定如下：焊接钢管（螺纹连接，低压流体用）：DN100无缝碳钢管：DN400（成都无缝钢管厂可生产至 DN600）无缝不锈钢管：DN2502）输送氟里昂的管道，当 DN25 时用铜管（T2） ，其他用碳钢（20） 。3）在条件允许范围内，应采用焊接不锈钢管，以节约投资（凡输送有危险介质，且 PN4.0MPa，应采用氩弧焊，一般介质且 PN1.6MPa，可采用电阻焊） ，奥氏体焊接不锈钢管不得用于极度危害介质。
11、1.5.3 管子壁厚可按下列公式计算，经计算后的管子壁厚，虽已考虑到腐蚀裕度及加工偏差量，但还属理论壁厚，最终厚度应符合标准及实际供货状况。管子理论壁厚的计算公式：Do管外径，mmP设计压力 MPat最小厚度，mm材料许用应力 Mpa焊缝系数焊接管=0.85无缝管=1C附加裕量（C1+C2）C1腐蚀裕量（按介质的 10 年腐蚀量取） 。C2无缝管管子成形的偏差量见表 1.5.3，钢板卷制管要查板材偏差值。Y系数。 见表 1.5.4当 Do/t6 或 P10t/0.26无缝钢管的壁厚偏差量 表 1.5.3材料壁厚（mm）负偏差（%）碳钢、合金钢202012.512.5不锈钢10101520系数
12、Y 值 表 1.5.4温度C482510538566593621铁素体钢0.40.50.70.70.70.7CPDtYP)+t2(0 奥氏体钢0.40.40.40.40.50.7其他韧性金属0.40.40.40.40.40.41.5.4 结合项目实际情况及供货状况选择国际标准或国内标准，常用管子标准如下：1）国际标准：ASME B36.10MASME B36.19MAPI 5L2）国内管子标准和使用范围管子名称标准号材质使用温度公称通径mm备注碳素钢管GB/T3091GB/T3092Q235-152006150GB3087GB8163GB6479GB994810-194256400256006
13、2506250GB3087GB8163GB994820-194256400256006250GB647920G-194256250GB6479GB816316Mn-40450625025600低合金钢管GB816309Mn2V-7010025600GB5310GB6479GB994812CrMo上限 5251550062506250GB5310GB6479GB994815CrMo上限 5501550062506250合金钢管GB5310GB994812Cr1MoV1Cr2Mo1Cr5Mo上限 580上限 580上限 6001550062506250GB/T149760Cr18Ni9Ti-196
14、700不锈钢管GB/T1497600Cr18Ni10-1964256200GB/T149760Cr18Ni12Mo2Ti-196700GB/T1497600Cr17Ni14Mo2-196450 50480注：表中系材质标准，另有规格标准，详见 HG2055393 或 SH340596。1.6 管件1.6.1 管件应根据用途、使用场合等来确定管件的种类，并按照所在管道的设计压力，设计温度来确定其温度压力等级，并以公称压力或管表号来表示。1.6.2 选用原则：1）一般选用半径=1.5DN 的长半径弯头。2）与主管等径的支管连接采用等径三通（标准件） 。3）支管小于主管时则用异径三通（标准件）或等径
15、三通（标准件）另加异径短管，当主管 DN65，支管 DN50 时宜单头管箍或支管台。其余可直接焊接，但须计算是否需补强。4）卷板焊异径管仅用于 PN2.5Mpa。5）螺纹连接的可锻铸铁管件仅用于 PN1.05MPa 的无毒、不燃，对人体无危害的介质，温度为-19175的地上管线。1.6.3 管件的常见标准见下：1）国内标准：GB1245990钢制对焊无缝管件GB/T1246596管路松套伸缩接头GB/T1340192钢板制对焊管件GB3733376583卡套式接头GB5625565385扩口式接头GB8259826187卡箍柔性管式接头GB328982可锻铸铁管路连接件型式尺寸HG/T2163
16、488锻钢承插焊管件HG/T6163587碳钢、低合金钢无缝对焊管件HG/T2163190钢制有缝对焊管件HG/T2163290锻钢承插焊、螺纹和对焊接管台GB/T1462693锻钢制螺纹管件GB/T1438393锻钢制承插焊管件SH340896钢制对焊无缝管件SH340996钢板制对焊管件SH341096锻钢制承插焊管件2）国外标准：ASME B16.9工厂制造的锻钢对焊管件ASME B16.11承插焊和螺纹锻钢管件1.7 法兰1.7.1 法兰的压力等级须高于管子的设计压力，以达到法兰面充分密封，无泄漏的要求。1.7.2 选择法兰的注意事项：1）根据压力、温度介质特性选择恰当的法兰连接型式，
17、密封面型式及压力等级。2）选择法兰须考虑法兰的温度压力之间关系及垫片与紧固件的情况。3）剧烈循环条件下，应选用对焊法兰。4）承插焊法兰不宜用于有缝隙腐蚀的流体。5）承插焊、带颈平焊、螺纹法兰一般用于常温260。6）低温流体（12%的阀杆1.8.3 阀门的种类及选用：1）闸阀用于流体的启闭，流体阻力小，密封性好，重量较重，阀杆有明、暗杆之分，闸板有楔式、平行式及弹性，明杆适用于腐蚀介质及室内管道，闸阀不宜用于有固体沉降的流体，也不宜用于流量调节，如密封性要求及其严格，可采用双闸板式。2）截止阀用于手动调节流量，结构简单，制造维护方便，一般用于 DN150 的管道上，密封面结构较耐腐蚀，流体阻力大
18、，不宜用于悬浮固体及粘度较大的流体。3）蝶阀广泛用于 PN50ppm。6）食品及医药工艺管道不宜选用石棉橡胶板作垫片。7）工作压力0.6MPa 及有热膨胀管道应考虑用无冷流的垫片材料。低压或真空时，当采用有冷流的垫片宜用 RF 法兰。1.9.2 不同流体下垫片的选用曲线，见图 1.9.2151.9.3 垫片的常用标准：SH3401SH3403SH3407HG20606HG20612HG20627HG20633GB4622.1393钢制管法兰用缠绕垫片尺寸系列（PN2.5，PN4.0）GB/T39851995石棉橡胶板GB/T5391995 耐油石棉橡胶板GB912688 钢制管法兰用石棉橡胶板
19、 （除 PN2.5，PN4.0外）GB912888 钢制管法兰连接用金属环垫GB/T1340392 大直径碳钢管法兰用垫片GB/T1340492 管法兰用聚四氟乙烯包复垫片一般性流体（海水、饮料水、蒸汽、工业用水、空气、氮气等）毒性气体和可燃性气体助燃性流体有机溶剂系流体油系流体（碳氢化合物，液化石油气、甲烷、油、燃料气）1.10 紧固件的选用原则1.10.1 根据法兰的压力等级、温度、操作条件来选用相应的螺栓、螺柱和螺母，并使垫片充分密合以达到密封的目的。1.10.2 选用原则：1） 螺母的机械性能稍低于螺栓/螺柱。2） 螺柱/螺栓的长度及数量应符合法兰的要求。3） 公称压力10.0MPa
20、时，或温度压力变化急剧频繁时，可采用全螺纹螺柱。4） 公称压力6.3MPa 时，可采用等长双头螺柱。5） 公称压力1.6MPa 可选用六角头螺栓。1.10.3 紧固件常用标准：国内标准：HG2061397HG2063497SH340496国外标准：ASME B16.5ASME B18.2.1ANSI B18.2.22. 焊接材料的选用原则：2.1 焊接材料的选用应根据母材的化学成份、机械性能、焊接接头型式以及耐高温、耐低温、耐腐蚀、抗裂性和采用的焊接工艺程序和焊接措施来综合考虑。2.2 选用原则：2.2.1 焊接材料中的化学成份相当母材的成份。2.2.1 焊后的接头强度不低于母材抗拉强度的下限
21、值，同时也不得远大于标准规定抗拉强度的下限值。2.2.2 酸性焊条适用于一般受力不复杂的工况下，而碱性焊条可适用于低温状况。2.3 常用的焊条和焊丝见表 2.3.13（仅为推荐） 。碳 钢 焊 条 表 2.31钢材类别焊条牌号性 质低碳钢，如 Q23520R 20g 10 20J422J427酸性焊条低氢碱性焊条碳锰钢，如 16Mn16MnR 20MnMoJ507 J507RHJ507GR低氢碱性焊条奥氏体不锈钢焊条 表 2.320Cr18Ni9 0Cr19Ni9A102钛钙酸性焊条00Cr19Ni11 00Cr19Ni11A002A002A钛钙酸性焊条氧化钛钙酸性焊条0Cr18Ni11TiA
22、1320Cr18Ni10Ti1Cr18Ni9Ti0Cr17Ni12Mo2 A20200Cr17Ni14Mo2 A0220Cr18Ni12M02Ti1Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢焊丝和焊剂 表 2.33钢材类别焊 丝0Cr18Ni9 H0Cr21Ni1000Cr19Ni10H00Cr21Ni100Cr18Ni10Ti1Cr18Ni9TiH0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10Nb0Cr17Ni12Mo2H0Cr19Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2H00Cr19Ni12Mo00Cr18Ni12Mo2TiH00Cr19Ni12Mo22.4 管道类别、射线探伤比例及合格标准，见表 2.
23、4（仅为推荐）管道类别、检验比例及合格标准 表 2.4类别设计压力(P)设计温度(t)检验比例%合格批准A任意任意100P10MPa任意 B11 10MPaP4MPat400100 BB210MPaP4MPatP1MPat400P1MPat400 B3 P1MPatP4MPat400202.5 常用配管的焊接施工焊材的选用，见表 2.5（仅为推荐） 。类别设计压力(P)设计温度(t)检验比例%合格批准10MPaP4MPatP1MPat400104MPaP1MPat400 C4 P1MPat4005CC5P1MPa186t400DP1MPa-29t186注：（1） 当设计温度 t-29时，无论哪
24、一类管道，均应 100%射线照相检验，级合格。（2） 氧气管道按 B 类管道进行检验。（3） 管道类别为：A 类：极度危害和高度危害的有毒流体B 类：可燃流体和一般有毒流体C 类：非燃流体和无毒流体D 类：非燃流体和无毒流体(P1MPa，-29t186)常用配管的焊接施工焊材的选用 表2.5材料焊条、焊丝材料20G,Q235-AQ215A,2020R102020g16Mn2516Mn10MnDR09Mn2VDR3.5Ni0Ni3.5MoXtD15CrMo16Mo12Cr1MoV0Cr18Ni9T0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti00Cr18Ni1000Cr19Ni1020G,Q235-AQ2
25、15A,20,20RJ427H08AH08MnAJ427H08AH08MnA10,20,20gJ427H08AH08MnAJ427H08AH08MnA16Mn25J427H08AH08MnAJ427H08AH08MnAJ507H10Mn216Mn10MnDRJ427H08AH08MnAJ427H08AH08MnAJ507H10Mn2J507,W707H10Mn2H08Mn2MoVA09Mn2VDRJ427H08AH08MnAJ427H08AH08MnAJ507H10Mn2J507H10Mn2W707H08Mn2MoVA3.5Ni1Ni3.5MiXIDRJ427H08AH08MnAJ427H08
26、AH08MnAJ507H10Mn2W707NiW907NiW907Ni5CrMo,16Mo12Cr1MoVJ427H08AH08MnAJ427H08AH08MnAJ507H10Mn2R307,H13CrMoAR307*,H08CrMoATGR55CM0Cr18Ni9Ti0Cr19Ni91Cr18Ni9TiA312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A312H0Cr21Ni10A137,H0Cr21Ni10TiH0Cr21Ni10NbA312H0Cr21Ni1000Cr18Ni1000Cr19Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A312H00Cr21Ni10A137H00Cr21Ni10A002H00Cr21Ni101. TGR55cm 焊丝系上海电力修造总厂最新牌号。2. 10MnDR、ONi3.5MoXtDR 由于为成都钢管厂厂标材料，故目前无标准焊丝供应，可由成都厂制造本体焊丝。