各种压力管道、管件材料选用方法汇总

发布日期：2020-02-27

无缝钢管

无缝钢管 是采用穿孔热轧等热加工方法制造的不带焊缝的钢管。必要时, 热加工后的管子还 可以进一步冷加工至所要求的形状、尺寸和性能。

目前,无缝钢管(DN15-600)是石油化 工生产装置中应用最多的管子。

a. 碳素钢无缝钢管

材料牌号:10、 20、 09MnV 、 16Mn 共 4种

标 准:GB8163《流体输送用无缝钢管》

GB/T9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》

GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB/T8163:

材料牌号:10、 20、 09MnV 、 16Mn

适用范围:设计温度小于 350℃、压力低于 10MPa 的油品、油气和公用介质

GB6479:

材料牌号:10、 20G 、 16Mn 共 3种

适用范围:设计温度-40~400℃、设计压力 10.0~32.0MPa 的油品、油气

GB9948:

材料牌号:10、 20共 2种

适用范围:不宜采用 GB/T8163钢管的场合。

GB3087:

材料牌号:10、 20共 2种

适用范围:低中压锅炉的过热蒸汽、沸水等

GB5310:

材料牌号:20G 1种

适用范围:高压锅炉的过热蒸汽介质

检验 :一般流体输送用钢管必须进行化学成分分析、拉力试验、压扁试验和水压试验。GB5310、 GB6479、 GB9948三种标准的钢管,除了流体输送用钢管必须进行的试验外,还要 求进行扩口试验和冲击试验;这三种钢管的制造检验要求是比较严格的。

GB6479标准还对材料的低温冲击韧性做出了特殊要求。

GB3087标准的钢管,除了流体输送用钢管的一般试验要求外,还要求进行冷弯试验。GB/T8163标准的钢管, 除了流体输送用钢管的一般试验要求外, 据协议要求进行扩口试验和 冷弯试验。这两种管子的制造要求不如前三种严格。

制造:

GB/T/8163和 GB3087标准的钢管多采采用平炉或转炉冶炼,其杂质成分和内部缺陷相对较 多。

GB9948多采用电炉冶炼。大多加入了炉外精炼工艺,成分和内部缺陷相对较少。

GB6479和 GB5310标准本身规定了炉外精炼的要求, 其杂质成分和内部缺陷最少, 材料质量 最高。

上述几个钢管标准的制造质量等级从低到高的顺序:

GB/T8163<GB3087<GB9948<GB5310<GB6479

选用 :

一般情况下, GB/T8163标准的钢管适用于设计温度小于 350℃、压力低于 10.0MPa 的油品、 油气和公用介质条件下;

对于油品、油气介质,当其设计温度超过 350℃或压力大于 10.0MPa 时,宜选用 GB9948或 GB6479标准的钢管;

对于临氢操作的管道, 或者在有应力腐蚀倾向环境中工作的管道, 也宜使用 GB9948或 GB6479标准。

凡是低温下 (小于-20℃ ) 使用碳素钢钢管应采用 GB6479标准, 只有它规定了对材料低温冲击 韧性的要求。

GB3087和 GB5310标准是专门为锅炉用钢管而设置的标准。《锅炉安全监察规程》 强调指出, 凡与锅炉相连的管子都属监察范围,其材料与标准的应用都应符合《锅炉安全监察规程》的 规定,故锅炉、电站、供暖以及石化生产装置中用到的公用蒸汽管道 (由系统供给 ) 等都应采 用 GB3087或 GB5310标准。

值得注意的是,质量好的钢管标准,钢管的价格也比较高,如 GB9948比 GB8163材料的 价格高近 1/5, 因此, 在选用钢管材料标准时, 应依据使用条件综合考虑, 既要可靠又要经济。

 b. 铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管

石油化工生产装置中,常用的 铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管标准 有

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB6479《化肥设备用高压无缝钢管》

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB9948包含的 铬钼钢 材料牌号:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr2Mo 、 1Cr5Mo 共 4种

GB6479包含的 铬钼钢 材料牌号:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr5Mo 共 3种

GB5310包含的 铬钼钢和铬钼钒钢 材料牌号:15MoG 、 20MoG 、 12CrMoG 、 15CrMoG 、 12Cr2MoG 、 12Cr1MoVG 共 6种

c. 不锈钢无缝钢管

常用的不锈钢无缝钢管标准有:GB/T14976、 GB13296、 GB9948、 GB6479、 GB5310共五个 标准。其中,后三个标准中仅列出了两三个不锈钢材料牌号,而且是不常用的材料牌号。因 此, 当工程上选用不锈钢无缝钢管标准时,基本上都选用 GB/T14976和 GB13296标准。GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》:

材料牌号:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 19种适于一般流体的输送。GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》:

材料牌号:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 25种

※ “304” 代号为 ASTM 标准中的对应牌号

※ 其中超低碳不锈钢 (00Cr17Ni14Mo2、 00Cr19Ni10) 具有优良的抗腐蚀性能, 在一定条件下, 可代替稳定型不锈钢 (0018Ni10Ti、 0Cr18Ni11Nb) 用于抗介质的腐蚀;

※ 超低碳不锈钢高温机械性能较低,一般仅用于温度低于 525℃的条件下;

※ 稳定型奥氏体不锈钢既具有较好的抗腐蚀性能, 又有较高的高温机械性能, 但 0Cr18Ni10Ti 中的 Ti 在焊接过程中易被氧化而失掉,从而降低了其抗腐蚀性能,其价格较高,这类材料一 般用在较重要的场合。

※ 0Cr18Ni9、 0Cr17Ni12Mo2具有一般的抗腐蚀性能,价格便宜,因此被广泛应用。

管件

常用的管件有 :弯头、三通、异径管(大小头)、管帽、加强管嘴、加强管接头、异径短节、 螺纹短节、活接头、丝堵、仪表管嘴、软管站快速接头、漏斗、水喷头、管箍等。

管道的拐弯以前由现场煨制,该方法劳动强度大、效率低,,材料的组织状态和性能也不好, 而且往往因管壁厚减薄而导致拐弯处成为整个管道的薄弱环节;管道的分支一般是在管子上 直接开孔连接,此处有时虽然进行补强,但 . 焊缝一般为角焊缝,受力状况不好,焊缝质量也 不易控制,因此,该处往往也成为管道的薄弱环节。采用管件后,较好地解决了上述问题。因此,现在的压力管道已大量采用各种各样的管件,其投资约占整个管道投资的 1/5。

6.2.1连接形式

管件之间、管件和管子之间常用的连接型式有对焊连接、承插焊连接、螺纹连接和法兰连接。 

a. 对焊连接

它是 DN≥50的管道及其元件常用的一种连接型式。对于 DN≤40的管子及其元件,因为它的 壁厚一般较薄,采用对焊连接时错口影响较大,容易烧穿,焊接质量不易保证,故此时一般 不采用对焊连接。但下列几种情况例外:

1) 对于 DN≤40、壁厚大于等于 SCH160的管道及其元件,其壁厚已比较厚,采用对焊连接 时前面所述的问题已不存在,故也常用对焊连接;

2) 有缝隙腐蚀介质 (如氢氟酸介质 ) 存在的情况下,即使 DN≤40、壁厚小于 SCH160,也采用 对焊连接,以避免缝隙腐蚀的发生,此时在焊接施工时常采用小焊丝直径、小焊接电流的氩 弧焊而不用一般的电弧焊;

3)对润滑油管道,当采用承插焊连接时,其接头缝隙处易积存杂质而对机械设备产生不利影 响,此时也应采用对焊连接;

b. 承插焊连接

它多用于 D N≤40、管壁较薄的管子和管件之间的连接。

承插焊连接必定为一个是插口,另一个则为承口管件。

一般异径短节、螺纹短节等为 插口管件 ;

弯头、三通、管帽、加强管嘴、活接头、管箍等为 承口管件 。在应用中应考虑这些管件之间 的搭配组合以及所需的结构空间。

c. 螺纹连接

螺纹连接也多用于 DN≤40的管子及其元件之间的连接。常用于不宜焊接或需要可拆卸的场 合。

螺纹连接件有阳螺纹和阴螺纹之分。

常用的管件中,螺纹短节为阳螺纹,而弯头、三通、管帽、活接头等多为阴螺纹,使用时应 注意它们之间的搭配和组合。螺纹连接与焊接相比,其接头强度低,密封性能差,因此其使 用时,常受下列条件的限制 :

1) 螺纹连接的管件应采用锥管螺纹;

2) 螺纹连接不推荐用在大于 200℃及低于-45℃的温度下;

3) 螺纹连接不得用在剧毒介质管道上;

4) 螺纹连接不推荐用在可能发生的腐蚀、缝隙腐蚀或振动、压力脉动及温度变化可能产生交 变载荷的管道上;

5) 用于可燃气体管道上时,宜采用密封焊进行密封。

常用的锥管螺纹可分为:

550锥管螺纹 (多用于欧洲 )

600锥管螺纹 (多用于美国 )

(ISO7/1)为 550锥管螺纹。日本标准同时包含 550锥管螺纹和 600锥管螺纹两种。

GB7306为 550锥管螺纹 等同采用 (ISO7/1)

螺纹锥度为:1:16;

牙型角:550

尺寸范围:1/16”~6”

螺纹标志代号:R(圆锥外螺纹 )

Rc (圆锥内螺纹)

GB12716为 600锥管螺纹等同采用(ANSI/ASME B 1.20.1)

螺纹锥度为:1:16;

牙型角:600

尺寸范围:1/16”~12”

标识:NPT

两种圆锥管螺纹不能互换。

对焊管件

常用的对焊管件包括弯头、三通、异径管 (大小头 ) 和管帽,前三项大多采用无缝钢管或焊接 钢管通过推制、拉拔、挤压而成,后者多采用钢板冲压而成。

它们通过公称壁厚等级(管子表号或壁厚值)来实现与管子等强度 ,至于其局部应力集中的 补强,是制造厂应解决的事情。制造厂应对对焊管件的强度进行设计,并通过验证试验法进 行验证。

a. 弯头

长半径弯头(R =1.5DN ) :一般情况下,应优先采用;

短半径弯头(R =1.0DN ):多用于尺寸受限制的场合。其最高工作压力不宜超过同规格长半 径弯头的0.8倍。

弯管 (R =nDN ) :用于缓和介质在拐弯处的冲刷和动能, 可用到 R=3DN、 6DN 、 10DN 、 20DN 根据制造方法不同又分为推制弯头、挤压弯头和焊制斜接弯头

推制弯头和挤压弯头:常用于介质条件比较苛刻的中小尺寸管道上

焊制斜接弯头:常用于介质条件比较缓和的大尺寸管道上, 同时要求其弯曲半径不宜小于其 公称直径的 1.5倍。当斜接弯头的斜接角度大于 450时,不宜用于剧毒、可燃介质管道上,或 承受机械振动、压力脉动及由于温度变化产生交变载荷的管道上。

b. 三通

同径三通

异径三通

y 型三通 常常代替一般三通,用于输送有固体颗粒或冲刷腐蚀较严重的管道上。

四通

c. 异径管 (大小头 )…

通常有同心异径管

偏心异径管

d. 管帽 (封头 ). .

有平盖封头

标准椭圆封头

平封头制造较容易,价格也较低,但其承压能力不如标准椭圆封头,故它常用于 DN≤100、 介质压力低于 1.0MPa 的条件下。标准椭圆封头为一带折边的椭圆封头, 椭圆的内径长短轴之 比为 2:1,它是应用最广的封头。

在很多情况下,如管廊上的管子端部,管帽都由法兰代替,以便于管子的吹扫和清洗。 

承插焊和螺纹连接管件

它一般是指 DN≤40的管道元件,包括弯头、三通、加强管嘴、加强管接头、管帽、管箍、异 径短节、活接头、丝堵、仪表管嘴、软管站快速接头、水喷头等。

常用管件标准

国家标准 :

GB12459-90 钢制对焊无缝管件 DN=10-500mm A、 B 系列

GB/T13401-92钢板制对焊无缝管件 DN=350-1200mm A、 B 系列

GB/T14383-93锻钢制承插焊管件 DN=15-80mm A、 B 系列

GB/T14626-93 锻钢制螺纹管件 DN=8-100

GB/T17185-1997 钢制法兰管件 DN=25-600mm PN 2.0, 5.0, 11.0, 15.0, 26.0MPa 中石化标准:

SH 3408-1996 钢制对焊无缝管件 DN =15-500mm

SH 3409-1996 钢板制对焊管件 DN =200-1200mm

SH 3410-1996锻钢制承插焊管件 DN=10-80mm

化工部标准 :

HG/T21634-1990锻钢制承插焊管件 1/2” -11/2” , 3000及 6000磅

HG/T21635-1990碳钢、低合金钢无缝对焊管件 DN=50-600mm

PN 25, 40, 64, 100kg/cm2

HG/T21631-1990钢制有缝对焊管件 DN=300-1000mm

石油部标准 :

SY/T0510-1998钢制对焊管件 DN=15-600mm

各种管件标准,对焊无缝和钢板制对焊管件均等有效采用 ANSI B16.9和 ANSIB16.28。锻钢 制承插焊和螺纹管件均等有效采用 ANSI B16.11。但各标准同类管件的结构尺寸不尽相同。 

法兰及紧固件

法兰、垫片及螺栓三者组成管道中可拆卸的连接结构,压力管道中应用很普遍也是一种很重 要的连接形式。通常,法兰、螺栓与垫片三者共同构成一个密封副,三者共同作用,相辅相 承,才能保证接头的良好密封。

盲板、 8字盲板、限流孔板、混合孔板等与法兰、垫片及螺栓关系比较密切,常与它们配合 使用,一起进行介绍。