一、鑄鐵
常用(yong)的鑄鐵有(you)可鍛(duan)鑄鐵和(he)球(qiu)墨(mo)鑄鐵兩(liang)種。一般(ban)限(xian)制條件:使用(yong)在介質(zhi)溫(wen)度(du)為-29~343℃的受(shou)壓或非(fei)受(shou)壓管道;不(bu)(bu)得用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)輸(shu)送(song)介質(zhi)溫(wen)度(du)高(gao)于(yu)(yu)(yu)(yu)150℃或表壓大于(yu)(yu)(yu)(yu)2.5MPa的可燃流體(ti)(ti)管道;不(bu)(bu)得用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)輸(shu)送(song)任何溫(wen)度(du)壓力(li)條件的有(you)毒介質(zhi);不(bu)(bu)得用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)輸(shu)送(song)溫(wen)度(du)和(he)壓力(li)循環變化或管道有(you)振動的條件下。實際(ji)上,可鍛(duan)鑄鐵經(jing)常被用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)不(bu)(bu)受(shou)壓的閥門(men)手輪和(he)地下管道;球(qiu)墨(mo)鑄鐵經(jing)常被用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)工(gong)業(ye)用(yong)管道中的閥門(men)閥體(ti)(ti)。奧氏體(ti)(ti)球(qiu)墨(mo)鑄鐵經(jing)低(di)溫(wen)沖擊試驗合(he)格后(hou),可用(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)-196℃。
二、普通碳素鋼
限制條件(jian):沸騰(teng)鋼應(ying)(ying)限用在設計壓力(li)(li)不(bu)(bu)超(chao)過0.6MPa、設計溫度為(wei)0℃的(de)條件(jian)下,不(bu)(bu)得用于(yu)易燃或有(you)毒(du)流體的(de)管道,不(bu)(bu)得用于(yu)石油液(ye)化(hua)氣介質(zhi)和有(you)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕的(de)環境(jing)中;鎮(zhen)靜(jing)鋼限用在設計溫度為(wei)0~400℃范(fan)圍內,當用于(yu)有(you)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕開裂(lie)敏感的(de)環境(jing)時,本體硬度及焊縫硬度應(ying)(ying)不(bu)(bu)大(da)于(yu)200HB,并對本體和焊縫進(jin)行100%無損探傷。
三、優質碳(tan)素鋼(gang)
優(you)質碳(tan)素鋼是工業管道中應(ying)(ying)用最廣的碳(tan)鋼,對應(ying)(ying)的材料標準有:GB/T 699、GB/T 8163、GB 3087、GB 5310、GB 9948、GB6479等。這些標準是根(gen)據不(bu)同的使用工況(kuang)而提(ti)出了不(bu)同的質量要求(qiu)。它們共性的使用限制(zhi)條件如下。
①. 輸送堿性或苛性堿介質時應考慮有發生堿脆的可(ke)能,錳鋼(如16Mn)不得用于該環境。
②. 在(zai)有應力(li)腐蝕開裂(lie)傾(qing)向的環境中工(gong)作時,應進行焊后應力(li)消除熱處(chu)(chu)理,熱處(chu)(chu)理后的焊縫硬度不得(de)大于200HB,焊縫應進行100%無損探傷。錳鋼(如16Mn)不宜用于有應力(li)腐蝕開裂(lie)傾(qing)向的環境中。
③. 在均勻(yun)腐(fu)蝕介質環境下工作時,應根據腐(fu)蝕速率、使用壽命等進行經濟核(he)算,如果核(he)算結果證明選用碳素(su)鋼(gang)是合適的(de),應給出足夠的(de)腐(fu)蝕余量,并采取相(xiang)應的(de)其他防腐(fu)蝕措施。
④. 碳素鋼、碳錳(meng)鋼和錳(meng)釩鋼在(zai)425℃及以上溫度下(xia)長(chang)期(qi)工作(zuo)時,其碳化物(wu)有轉化為(wei)石(shi)墨(mo)的可能(neng)性(xing),因此限制其最高工作(zuo)溫度不得超過(guo)425℃(鍋爐規范則規定該(gai)溫度為(wei)450℃)。
⑤. 臨氫操作時,應考(kao)慮發生氫損(sun)傷的可能性。
⑥. 含碳量大于0.24%的碳鋼不宜用于焊連接的管子及(ji)其元件。
⑦. 用于-20℃及(ji)以下溫(wen)度時,應做低(di)溫(wen)沖擊韌(ren)性試驗。
⑧. 用于高壓臨(lin)氫、交變載(zai)荷(he)情況下的(de)(de)碳素鋼材料應是經過爐(lu)外精煉的(de)(de)材料。
四、鉻鉬合金鋼
常(chang)用(yong)的鉻鉬合金(jin)鋼(gang)(gang)材料標準有(you)GB 9948、GB 5310、GB 6479、GB 3077、GB1221等,其(qi)使用(yong)限制條(tiao)件(jian)(jian)為(wei):碳(tan)鉬鋼(gang)(gang)(C-0.5Mo)在468℃溫度下(xia)長期工(gong)(gong)作(zuo)時(shi)(shi)(shi),其(qi)碳(tan)化物有(you)轉(zhuan)化為(wei)石墨的傾向,因此限制其(qi)最高長期工(gong)(gong)作(zuo)溫度不超過468℃;在均勻腐(fu)蝕(shi)環(huan)境(jing)下(xia)工(gong)(gong)作(zuo)時(shi)(shi)(shi),應(ying)(ying)根據(ju)(ju)腐(fu)蝕(shi)速率、使用(yong)壽命(ming)等進(jin)行經濟核算,同時(shi)(shi)(shi)給出足夠的腐(fu)蝕(shi)余量;臨氫操作(zuo)時(shi)(shi)(shi),應(ying)(ying)考慮發生(sheng)氫損傷(shang)的可(ke)能性;在高溫H2+H2S介質(zhi)環(huan)境(jing)下(xia)工(gong)(gong)作(zuo)時(shi)(shi)(shi),應(ying)(ying)根據(ju)(ju)Nelson 曲(qu)線和(he)Couper 曲(qu)線確定其(qi)使用(yong)條(tiao)件(jian)(jian);應(ying)(ying)避免在有(you)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂的環(huan)境(jing)中使用(yong);在400~550℃溫度區間(jian)內長期工(gong)(gong)作(zuo)時(shi)(shi)(shi),應(ying)(ying)考慮防止(zhi)回(hui)火脆(cui)性問題(ti);鉻鉬合金(jin)鋼(gang)(gang)一(yi)般應(ying)(ying)是電(dian)爐(lu)冶煉或經過爐(lu)外(wai)精煉的材料。
五(wu)、不銹耐熱鋼(gang)
壓力管道中常用的不銹耐熱鋼材料標準主要有GB/T 14976、GB 4237、GB 4238、GB1220、GB1221等。其共性的使用限制條件如下。
①. 含鉻12%以上的鐵素體和馬氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼在400~550℃溫度區間內長期工作時,應考慮防止475℃回火脆性破壞,這個脆性表現為室溫下材料的脆化。因此,在應用上述不銹鋼時,應將其彎曲應力、振動和沖擊載荷降到敏感載荷以下,或者不在400℃以上溫度使用。
②. 奧氏體不銹鋼在加熱冷卻的過程中,經過540~900℃溫度區間時,應考慮防止產生晶間腐蝕傾向。當有還原性較強的腐蝕介質存在時,應選用穩定型(含穩定化元素Ti和Nb)或超低碳型(C<0.003%)奧氏體不銹鋼。
③. 不銹鋼在接觸濕的氯化物時,有應力腐蝕開裂和點蝕的可能,應避免接觸濕的氯化物,或者控制物料和環境中的氯離子濃度不超過25×10-6。
④. 奧氏體不銹鋼使用(yong)溫度(du)超過525℃時,其含碳量應(ying)大于0.04%,否則鋼的強度(du)會(hui)顯著下降(jiang)。
⑤. 在高溫、高壓、H2+H2S介質環境下工作時,應根據Couper 曲線確定其使用條件。
⑥. 含鉻(ge)(ge)(ge)16%以上的(de)高鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)銹鋼和(he)含鉻(ge)(ge)(ge)18%以上的(de)高鉻(ge)(ge)(ge)鎳不(bu)銹鋼在540~900℃溫度(du)區間(jian)長期工作(zuo)時,應考慮(lv)防(fang)止產生。相析出,從而引起室溫下(xia)材料的(de)脆化和(he)高溫下(xia)材料蠕變強度(du)的(de)下(xia)降。一般情況下(xia),應控制其鐵素體含量小于8%。
⑦. 奧(ao)氏體不銹鋼應避免與鉛、鋅或其(qi)化合(he)物在(zai)其(qi)熔(rong)點溫(wen)度以上接觸,以防止晶間(jian)腐蝕破壞的發生(sheng)。
⑧. 奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)使用(yong)溫度超過525℃時,其含碳量應大于(yu)0.04%。
⑨. 對(dui)有劇烈環烷酸腐蝕的環境,應選用(yong)含(han)鉬的奧氏體不銹鋼(如0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2)或(huo)(huo)其復(fu)合材料(復(fu)合板或(huo)(huo)復(fu)合管)。