管道材料等级规范的制作

管道材料等级规范的制作

管道等级 1．重要性 ( I' _& k! \, P# W9 ]·管道设计、管道材料汇总、采购和工程施工安装、生产维修的重要依据。 ·管道组成件材料、标准、尺寸范围、压力等级、温度与压力规定。 ·管道等级所规定的内容是有关各专业都应遵循的准则。 8 P* u0 A2 ?+ q& ]1 H/ x/ Q2．编制阶段 基础设计阶段开始，详细设计深入，完善。正确选用不仅使工程选材合理、保证装置正常安全运行，而且能加快安装速度，节约投资。 4 a! H; J/ r+ e$ A3．编制基础 9 E7 u. V; C8 _7 a( x5 W% B3 t9 K开工报告、管道物料特性表、工艺流程图、工艺管线表 ; D% F, d+ \) n+ F. c: K; t# r4．编制流程 7 M- ]* o2 w, ]8 j4 F·易燃易爆、极毒介质、腐蚀性、特殊性如：热处理要求、脱脂要求等分类， 2 y) f! p, P' v" v·用户或外商及专利商的合同确定材料的标准。 ·介质的温度、压力等分成不同类别的等级 ·仪表、设备专业所选用的标准及配合条件， 5 ^* r8 h( [3 M( b  T·规定等级所用的管子、管件、阀门、紧固件、垫片等规格范围、特性、材料及标准 / G# f* K  ]$ m4 R- l6 ^5．编制原则 ·管子、管道组成件必须符合国家现行标准、国际现行标准或企业标准。 $ {& n6 a% a( Z; [$ B·管道组成件等，在同一等级中必须相互匹配，其材料必须满足工艺流体操作条件。 ! `) t3 N3 V8 t·选用的管子和组成件应经济、实用。当选用较昂贵材料时，应做材料的经济比较。 四．管道材料的选择 ' k, n+ e2 k  T4 N1．选材标准 耐腐蚀性 ! T: z7 p6 Q* m* R% ^# F力学性能 2 C' o' V5 `/ E6 g; m7 K性能稳定性 4 Q4 g" P, j! ~加工性 易得性 0 p2 ]3 f: C. C3 A成本 5 h. t: d' m3 i  Z1 k2．常用金属管道材料及热处理 金属材料基本性能 $ V, ~7 _3 S: r工艺性、使用性、机械性能 . ?+ Z( c7 M3 W" Y2 \$ R% _  D" o金属材料及热处理 9 A1 G3 y/ s! A% p) I' I2 W杂质元素（控制硫、磷） 3．石油化工生产过程中常见的腐蚀环境 . E  l" K: ?/ X( |9 X0 p2 J; @金属腐蚀及分类 - X$ k# F& c7 f4 j% Q0 k+ |化学、电化学作用 0 w( B. o; E' s+ z2 _均匀腐蚀（全面） . [& @$ |/ s' h& o5 A; h局部腐蚀： 应力腐蚀－湿硫化氢、液氨、苛性钠碱液 3 p& V! t0 {; y% v6 I: r8 M& I" n缝隙腐蚀，晶间腐蚀，氢腐蚀Nelson’s海图 一般可根据介质对金属材料的腐蚀速率选用。 6 Z5 o0 S5 s% ^, \- y% [0 b耐蚀性能的评价（腐蚀率） <0.05毫米/优良 7 a; \" F* f- K$ W: d9 [ 0.05~0.5毫米/良好 0.5~1.5毫米/可用，但腐蚀较重   D6 x( [0 V: Z3 {8 i- m% Q>1.5毫米/不适用，腐蚀严重 ! M! b% B$ p, X( D1 N6 e2 s一般情况下腐蚀裕度可如下取值： （1）输送工艺介质、蒸汽、蒸汽冷凝液和公用空气或水系统中，碳钢和铁素体合金钢的允许腐蚀裕度最小为1.5mm。 （2）衬里管、奥氏体不锈钢和非铁基材料允许腐蚀裕度最小为0mm。 ! Z; f! p' F6 C" G4．管道常用金属材料p300 - O# g( R# \7 I! ~0 W按冶炼方法分类 , ~9 X/ |- V8 O沸腾钢－脱氧不完全、杂质多、 镇静钢－脱氧完全、气泡少、质量好 # J, o2 ]$ W4 F$ FA. 按化学成分分类B. : {4 p) G% E. P/ Z- I3 Q碳钢－纯铁（C≤0.04%）、低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.25～0.6%）、高碳钢（C≥0.6%）C. " F6 N' t' G: d0 M- h0 N$ l合金钢－低合金钢（合金元素总量≤5％）16Mn、中合金钢（合金=5～10%）、高合金钢（合金＞10％）D. 高合金钢－不锈钢－铁素体 13Gr、E. －奥氏体：304、316、1Gr18Ni9 C≤0.15%、低碳0Gr18Ni10 C≤0.08%、F. 7 ~, o; l: L) u7 l超低碳0Gr18Ni10 C≤0.03%、G. ) D5 Y, R( X3 M高强钢 低温钢 4 p) G$ }7 V& M+ ^; B5．常用管材使用温度范围 ( z- Z. m# P4 h5．常用管材使用温度范围 10、20 -20 ℃ +425℃ A53-A、A53-B、A105 ; c+ u# k4 ?6 u4 i16Mn -40 ℃ +450℃ 8 z% w6 B; X5 u7 m% I ) G1 j. i5 S: O, W6 h/ y ( G# C. b1 w& i; I: B09Mn2V ; O9 ]  {- D- @0 a$ a& }! W0 V -70 ℃ +100℃ 8 C7 L# G, i, @3 |. t# K2 u% O % ~3 Q; |* W) w  \ 12CrMo # v8 u' i8 \5 \, s4 C) T8 p4 g ≤ +525℃ A335-P2、A182-F2 & F4 b9 }( Z% a% W/ C$ R& r15CrMo ≤ +550℃ A335-P12、A182-F12 , F0 E5 ^9 U, y7 [ 12Cr1MoV ≤ +575℃ ! c+ ]0 b' f! T+ Z' s4 t , h+ E) i: X$ ^6 i1Cr5Mo 4 Q& [3 V1 L! l ≤+600℃ ; t6 p) e$ R1 u: I# u+ j 低碳奥氏体不锈钢0Cr18NI9 8 _' d2 V: P/ I$ Z4 W0Cr17NI2Mo2 2 G) o5 [( u$ _. E) d -196 ℃ +700℃ 5 p" j5 D. B% e: V+ T 304、316 - O& h/ e' x8 ^ 超低碳奥氏体不锈钢00Cr19NI9 0Cr17NI4Mo2 -196 ℃ +450℃ 304L、316L ( f4 D# Q2 L# e( g* a9 O. q 受压元件的钢材使用温度，不应超过GB50316 SH 3059标准所规定的温度上限；ASTM材料的使用温度不应超过ASME B31.3所规定的温度上限。奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢的含碳量不应小于0.04％。含铬12％以上的铁素体不锈钢受压元件，使用温度不宜超过370℃。 8. 根据介质性质和特殊性分类 极度危害、高度危害、光气 易燃易爆EO 热处理要求 脱脂要求 * C  |# ?/ _0 e5 R/ c% J* A工艺介质 公用工程介质 # \# D4 c- K" {3 @8 x  Q' [蒸汽、蒸汽凝液 9. 确定管道等级的压力级 ( N; e' Y7 x' A; xT-P偶合确定管道使用条件 / W5 a" w: J1 X6 K设计压力的确定应符合下列规定： （1）一条管道及其每个组成件的设计压力不应小于运行中遇到的内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。最严重条件应为强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高条件压力时的参数。但上述设计压力不应包括允许的非经常性压力变动值。 8 G8 J. d% F& W7 b$ T（2）管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相偶合的最严重条件下的温度。对于0℃以下的管道，应考虑流体及环境温度影响设计温度应取高于或等于管道材料可达到的最低温度。 （3）多条设计压力和设计温度不同的管道，用相同的管道组成件时，应按压力和温度相偶合时最严重条件下的某一条管道的压力和温度条件进行设计。 ( W4 B, ]$ C' h4 `HG 钢制管法兰压力-温度等级(欧洲体系) : ?- m5 M6 P; g) S最高无冲击工作压力 + y( k. ]; P# e8 T7 e3 a. y 公称压力 (MPa) 7 }; E5 _5 Y  \) d+ a 法兰材料 6 N$ p( p* a  d! h% \' e# [类别 工作温度℃ ≤38 50 ; L# m8 I; |3 \  K 100 4 Y+ ~! h" s5 L: x 150 200 250 6 `7 b: q6 z) i! w  I: q# S. {$ A 300 3 e2 d! Z( a/ N1 _  W  n5 @5 q# n 350 400 2.0 & R; f  U) ~) u' |  U 20 1.58 " f  |3 v/ B7 D6 i. M1 c 1.53 7 u$ U# I. a* N( a( | 1.42 1.35 1.27 . }8 Q: O8 ?3 v# {* H7 v 1.15 1.02 ; i. }  B( U+ ]2 _) i 0.84 0.65 # i5 ~: u" m7 N2 `1 \; O 1Cr-0.5Mo 1.83 1 q: N" f8 l6 @ 1.76 / u( |* `- p7 K" e* h 1.67 1.58 9 D9 ?5 s. T) Y' F 1.4 ) B1 d' r3 r- n0 F+ V2 l, h: i& s 1.21 $ ?+ |; d$ b9 H2 j, X" ~ 1.02 0.84 4 B  V+ l  l# \1 c' e/ ? 0.65 + h7 T- j, Q9 u" \- E8 Z% \; k 304 1.9 . D9 I% Y. M4 o6 w5 h 1.84 1.57 1.39 1.26 1.17 + e! G9 I5 g% I 1.02 0.84 4 N: g$ ~  ~' y* p2 [' l2 Z 0.65 ; v( l) u3 ]( X7 f) ~  ^) M 公称压力 (MPa) 法兰材料 , J" S4 N/ n' X) C" {+ K9 H* D类别 工作温度℃ ≤38 50 " L. }5 `2 ^# m. s/ d4 E& Z 100 . V. n* f/ a7 c+ ^/ [) f 150 200 250 300 . T2 X# c" R+ b& K+ C. e9 p/ O# C 350 / N; l0 Q8 {) f3 ^# w 400 / X2 y- k0 u* K) c% _( P 5.0 ' O7 r  X/ o( p- m7 G- Q" b, V4 b8 b' K 20 . S+ m$ w" e0 z& B 3.95 3.85 & z+ H# y5 D# L9 q 3.56 : d( y3 W( u& L  J# t6 y7 ] 3.39 4 s1 A5 K& M3 v 3.18 3 k% ]6 B' ~! V4 E" L/ W* f" I 2.88 2.57 2.39 2.19 $ j, h0 |# W- `. E5 s 1Cr-0.5Mo ' s6 l8 d% p  o- g. [( O) e) n 4.74 * {: h4 Y. r+ S; G; a9 A 4.68 , S  r! I& k: K' V) Y  e9 x/ Z 4.66 4.64 + k  b$ s2 r4 x1 \, [. R 4.55 4.45 9 n* ~% G* \, t6 t 4.24 4.02 3.66 304 4.96 ! e% v7 j: G8 R" X; [1 }0 B 4.78 4.09 6 w+ }( E5 J& b! t6 p0 m 3.63 0 k6 C) d7 Q; H/ D 3.28 3.05 2.91 2.81 2.75 (6) 公称壁厚H. : w' O3 G+ h4 z/ K) V. u* m·Sch 7 w" }  E7 D) H= 常用管法兰ASME温压等级与公称压力等级对应关系如下： & T, b8 _/ w) f1 i- i8 C ASME温压等级 Class ) p( G: |! [- k+ q: y7 j- R 公称压力PN (Mpa) ASME温压等级Class / f5 w% p$ F4 ~- J 公称压力PN (Mpa) 150 9 `. P# I. R: d# n5 | 2.0 - K9 r4 e6 t' {- _) } 900 15.0 300 9 Z' C, B2 O8 O: i. \/ Y 5.0 . B5 g8 y1 r) ?1 c 1500 ; e& o. V% ^5 a# {' W 25.0 ) i( q* W8 g9 a+ g) w9 g 600 10.0 3 m# v4 u& `& ?  u1 d 2500 " b; ]. H0 p- E1 {! q% D$ `$ p- y 42.0 1 某项目的一个管道等级索引，请根据下列工艺给出条件选用材质和法兰等级。 等级号 介质名称及代号 设计 温度 设计 压力 法兰等级 材质 腐蚀裕度 °C MPa 3 D7 \4 R% [( ^- f6 b+ @- O3 E % l; |) N' R* O6 @ (mm) A1E N3:0.55Mpa氮气 -196~~ 50   p* k/ p: Y6 O% E- H5 X  {5 K 0.7 , s0 [" r4 u1 |9 f PN2.0(150LB) RF + F2 S, x) t7 J2 b 0Cr18Ni9 0.0 : ]# U2 U1 C4 `' k LN:液氮 -196~~ 50 ( v, }1 _4 [# f& Z 0.6 + m  P8 e% P- R $ U* j; J5 R! t' @- y* r6 z" g+ s- K 0.0 " ?$ I' e% B0 t! ^. j( b NF: 火炬气 -196 0.2 . V% |- q/ U- x5 J  w, N8 F( v; { / T: |4 H6 j: Q: `/ t3 P 0.0 2．已知下列介质的管道，请依据SH标准标出焊接接头检测百分率及合格级 7 O) r9 n8 R& i3 U; j 介质名称及代号 设计 温度 设计 压力 材质 检测百分率、％ 合格级 : m: ^. Z4 [% J3 C5 J- @1 ` °C MPa   \4 T+ g. t4 v6 J7 S/ t 甲醇 (中度危害、甲B类可燃液体) -45~~ 5.8 A333.GR.1 % p( _1 x) V( W8 [! T1 p7 G 100 Ⅱ # ?, |8 P! \* f, b+ ]1 X$ Z- `) w 蒸气 & {8 Y4 V0 N: a/ F! ~7 X' n8 V 460 2 r4 j1 j' [$ n; o* o 5.0 6 P: |$ }6 Z* X8 ?0 o3 P 15CrMo , }! o+ e; ~, F8 u& ]  H! \- }) h: Z; v5 } 100 ! y& J( j0 t' |7 v5 `0 S6 o Ⅱ $ o* y: P2 g: J* N 氨（轻度危害、乙类可燃气） 200 ! J# }: f" ?5 d 1.8 ! _3 |$ v0 R8 X% { ST20 10 ( U. {  t# W: p$ z% K8 Z1 B Ⅱ 7 R# e: ^* a8 [3 ? 3.工艺介质碳三，设计压力1.8MPa、设计温度40℃，等级选用美标材料，业主要求管子、管件和法兰用国内20号钢代材，下面是该等级的温度－压力表和需要代材的管道元件，请决定是否能在压力等级不变的情况下代材？ 20号钢40℃时的许用应力130 Mpa。（列出管道元件能代或不能代的原因） 温度－压力额定值 温度°C -29 to 38 93 149 204 260 316 371 427 + p- X: \1 h/ P 压力 kPa 1.96 1.8 1.59 1.38 1.17 0.97 0.76 0.55 ; p& E' `" S  H' Y 名称 公称直径 材料 制造 端部 壁厚 标准号 管子PIPE   Q' d5 t9 I% Q- e& K & a( b+ ~9 o  ]" ^) ?0 X  Y# L 8–12 A106-B SMLS BE SCH 20 ASME B36.10M 弯头,异径管ELBOW,REDUCER, " O1 j5 u2 l# G6 R# _9 [9 \7 N; A0 Q 6 C& T; C" N& `. `# W0 c & f# v+ w# J! |) m( f0 u) a) e$ p 8–12 A234-WPB-S SMLS BW SCH 20 ASME B16.9 ( `, Z4 ?' b# {) E% T / I: n4 h+ L) K / a8 T' i# \5 v$ k 6 n; I9 e" `  N" S0 h+ n9 p! z , D+ F* L3 l1 w! Z) o2 j 名称 公称直径 材 料 等 级 类型 – 密封面 厚度 标准号 法兰FLANGE 3 Z3 l5 s1 }( }& ^4 x2 P, i2 U5 j4 d 0 n4 X# N1 \* I6 N* r# d & c# [5 S0 R* ~4 |+ K7 J7 r % n4 p6 G1 L" o* } 5 \7 c/ y2 T, Y, C) d1 w2 ` 8–12 A105 150 SO-RF * x) h' o8 g  \8 O5 } ASME B16.5 , e# w' u/ i, H# b ( Z( P+ L2 p# [/ D  j0 O " d+ ?  L% _1 l1 \. u ) F. i) w0 Z; k/ n0 v) e. B  A6 e1 ?$ V 管子（能代，P=20*130/1000=2.6 Mpa） 弯头,异径管（能代,管件壁厚≥管子） " r! y/ r& a/ v' ]; B法兰（不能代，因为该管道的设计压力和设计温度偶合条件超出了20号钢2.0 Mpa的温度－压力表范围。） - G1 R4 M+ h* o( S& u8 s# i; B材料代用注意（国标代美标 P F F、不同材料代、不同t、不同标准、有缝、t增加太大、增加检验拍片、标准、壁厚计算、材料） - b9 @/ P. o" t3 H# b! y$ R+ v奥氏体不锈钢氯离子浓度不应超过25ppm 。 3 i* s; h8 E1 ~8 G # U! X: _7 a) c" \

  


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