工業金屬管道設計規范對管道材料要求主要有以下幾點:
一、一 般規定
1. 管道材料的選用必須依據管道的使用條件(設計壓力、設計溫度、流體類別)、經濟性、耐蝕性、材料的焊接及加工等性能,同時應符合本規范所提出的材料韌性要求及其他規定。
2. 用于管道的材料,其規格與性能應符合國家現行標準的規定。
3. 使用本規范未列出的材料,應符合國家現行的相應材料標準,包括化學成分、物理和力學特性、制造工藝方法、熱處理、檢驗以及本規范其他方面的規定。
二、金屬材料的使用溫度
1. 材料使用溫度,除了應符合本規范附錄A的規定外,還需依據流體腐蝕的影響及對材料性能的影響等確定。
2. 材料的使用溫度上下限應符合下列規定∶
①. 材料的使用溫度,不應超出本規范附錄A所規定的溫度上下限。
②. 未列入本規范附錄A中的材料,決定其使用溫度時應符合以下規定∶
a. 在使用溫度條件下應保證材料的適用性和可靠性;
b. 在使用溫度下,材料應具有對流體及外界環境影響的抵抗力;
c. 應按本規范第3.2.3條的規定確定材料的許用應力。
三、金屬材料的低溫韌性試驗要求
1. 管道設計溫度低于或等于-20℃,而高于本規范附錄A中使用溫度下限的碳素鋼、低合金鋼、中合金鋼和高合金鐵素體鋼,出廠材料及采用焊接堆積的焊縫金屬和熱影響區應進行低溫沖擊試驗。
2. 奧氏體不銹鋼,含碳量大于0.1%,設計溫度低于-20℃而高于本規范附錄A中使用溫度下限時,出廠的材料及采用焊接堆積的焊縫金屬和熱影響區應進行低溫沖擊試驗。
3. 奧氏體高合金鋼的使用溫度等于或高于-196℃時,可免做低溫沖擊試驗。
4. 符合下列條件之一時,管道材料可免做低溫沖擊試驗∶
a. 使用溫度等于或高于-45℃,且不低于本規范附錄A 中材料使用溫度下限,同時,材料的厚度無法制備5mm厚試樣時。
b. 除了抗拉強度下限值大于540MPa的鋼材及螺栓材料外,使用的材料在低溫低應力工況下,若設計溫度加50℃后,高于-20℃時。
注∶低溫低應力工況為設計溫度低于或等于-20℃的受壓的管道組成件,其環向應力小于或等于鋼材標準中屈服點的1/6,且不大于50MPa的工況。
5. 需熱處理的材料,應在熱處理后進行沖擊試驗。
6. 下列條件下的鋼板制管子或管件的板材,應增加低溫沖擊試驗∶
a. 使用溫度低于0℃時∶厚度大于25mm的20R;厚度大于38mm的在本規范附錄A 表A.0.2中所列的低合金鋼但不包括低溫鋼。
b. 使用溫度低于-10℃時∶厚度大于12mm的20R;厚度大于20mm的16MnR、15MnVR和15MnVNR。
7. 在溫度下限以上使用有色金屬和它的合金材料時,如填充金屬成分與母材成分不同,焊接接頭應進行低溫拉伸試驗,延伸率應符合設計規定。
8. 制造廠已作過沖擊試驗的材料,但加工后經過熱處理時,應進行低溫沖擊試驗。
9. 焊接結構中,對熱影響區的低溫沖擊試驗可滿足對基體材料的沖擊試驗。
10. 材料沖擊試驗的方法應按現行國家標準《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》GB/T229的規定。在低溫下的沖擊功值應符合低溫用材料標準或表4.3.10的規定。當沖擊功不相同的基體材料焊接一起時,其沖擊試驗能量應符合較小抗拉強度的基體材料的要求。
11. 試樣應從同批、同規格、同樣加工、焊接和熱處理條件的材料中制取。
四、材料的使用要求
1. 制造管道組成件用鋼材應符合下列規定∶
①. Q235-A材料宜用于C及D類流體管道,設計壓力不宜大于1.6MPa。Q235-A·F材料宜用于D類流體管道,設計壓力不宜大于1.0MPa。
②. 奧氏體不銹鋼使用溫度高于525℃時,鋼中含碳量不應小于0.04%。
③. 受壓管道組成件使用附錄A中表A.0.2所列的鋼板時,應對以下鋼板逐張進行超聲波檢測∶
a. 低溫鋼厚度大于20mm。
b. 20R及16MnR厚度大于30mm。
c. 其他低合金鋼厚度大于25mm。以上質量不應低于Ⅲ級。
d. 對于調質鋼板不論厚度多少,均須檢測,質量不應低于Ⅱ級。
④. 調質狀態供貨的鋼材,應按設計條件進行常溫或低溫沖擊試驗。
⑤. 鋼材的使用狀態應按本規范附錄A的規定。設計指定供貨狀態與國家現行材料標準的規定不同時,應在設計文件中注明。
⑥. 低溫管道用鋼應采用鎮靜鋼。
2. 鑄鐵類材料使用范圍應符合下列規定∶
①. 球墨鑄鐵用作受壓部件時,其設計溫度不應超過350℃,設計壓力不應超過2.5MPa。在常溫下,設計壓力不宜超過4.0MPa。
②. 奧氏體球墨鑄鐵使用溫度不得低于-196℃。
③. 下述鑄鐵不宜在劇烈循環條件下使用。對過熱、機械振動及誤操作等采取防護措施時,可限制在下列范圍內使用∶
a. 灰鑄鐵件不宜使用于輸送B類流體的管道上,在特殊情況下必須使用時,其設計溫度不應高于150℃,設計壓力不應超過1.0MPa;C類流體管道使用灰鑄鐵件的設計壓力不宜超過1.6MPa,設計溫度不宜超過230℃;
b. 可鍛鑄鐵用于C類流體管道,設計溫度不應高于230℃,設計壓力不應大于2.5MPa;或用于設計溫度為300℃時,設計壓力不應大于2.0MPa;用于B類流體管道,設計溫度不應高于150℃,設計壓力不應大于2.5MPa;
c. 高硅鑄鐵不得用于B類流體。
3. 使用其他金屬材料應符合下列規定∶
①. 在火災危險區內,不宜使用銅、鋁材料。
②. 鉛、錫及其合金管道不得用于B類流體。
③. 銅、鋁與其他金屬連接時,有電解液存在情況下,應考慮產生電化腐蝕的可能性。
4. 使用復合金屬和襯里材料應符合下列規定∶
①. 管道組成件由符合有關材料標準要求的整體復合鋼板制成時,其基層(外層)金屬和復層金屬應符合本規范第4.1節的規定。
a. 整體復合材料的管道耐壓強度計算,可根據扣除所有厚度附加量后的基層和復層金屬的總厚度來計算。
b. 基層和復層金屬的許用應力可按本規范附錄A的規定。但復層金屬的許用應力取值不應大于基層金屬的許用應力值。
②. 對于非整體結構的金屬復層或襯里的管道組成件,其基層金屬材料的厚度應符合耐壓強度計算的厚度,計算厚度不應包括復層或襯里的厚度。
③. 除本條的要求外,在本規范中對輸送不同流體的管道材料所作的各種限制,不適用于管道組成件的復層材料或襯里材料。復層或襯里材料和基層材料以及粘結劑應根據設計條件及流體性質選用。
④. 復層為奧氏體不銹鋼時,使用溫度不宜超過400℃。
⑤. 非金屬襯里材料的使用溫度范圍可按本規范附錄C 的規定。
5. 選擇連接接頭和輔助材料諸如膠泥、溶劑、釬焊材料、填料、襯墊及"O"形環、螺紋的潤滑劑與密封劑等用以制作或用作密封接頭時,對上述材料與所輸送流體應有相容性。
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