1. 普通碳素鋼管道材料選用一般限制條件
a. 沸騰鋼:
①. 應限用在設計壓力≤0.6MPa,設計溫度為0~250℃的條件下;
②. 不得用于易燃或有毒流體的管道;輸送極度危險介質、高度危害介質及液化烴的壓力管道應采用優質鋼制造,輸送可燃介質的管道不得采用沸騰鋼制造。
③. 不得用于石油液化氣介質和有應力腐蝕的環境中。
b. 鎮靜鋼:
①. 限用在設計溫度為0~400℃范圍內;
②. 當用于有應力腐蝕開裂敏感的環境時,本體硬度及焊縫硬度應不大于HB200,并對本體和焊縫進行100%無損探傷。
2. 優質碳素鋼管道材料選用一般限制條件
優質碳素鋼是工業管道中應用最廣的碳鋼,對應的材料標準有:GB/T 699、GB/T8163、GB/T 3087、GB/T 5310、GB/T 9948、GB/T 6479等。這些標準是根據不同的使用工況而提出了不同的質量要求。它們共性的使用限制條件:
a. 輸送堿性或苛性堿介質時應考慮有發生堿脆的可能,錳鋼(如16Mn)不得用于該環境。
b. 在有應力腐蝕開裂傾向的環境中工作時,應進行焊后應力消除熱處理,熱處理后的焊縫硬度不得大于HB200。焊縫應進行100%無損探傷。錳鋼(如16Mn)不宜用于有應力腐蝕開裂傾向的環境中。
c. 在均勻腐蝕介質環境下工作時,應根據腐蝕速率、使用壽命等進行經濟核算,如果核算結果證明選用碳素鋼是合適的,應給出足夠的腐蝕余量,并采取相應的其他防腐蝕措施。
d. 碳素鋼、碳錳鋼和錳釩鋼在425℃及以上溫度下長期工作時,其碳化物有轉化為石墨的可能性,因此限制其最高工作溫度不得超過425℃(鍋爐規范則規定該溫度為450℃)。
e. 臨氫操作時,應考慮發生氫損傷的可能性。
f. 含碳量大于0.24%的碳鋼不宜用于焊接連接的管子及其元件。
g. 用于-20℃及以下溫度時,應做低溫沖擊韌性試驗。
h. 用于高壓臨氫、交變載荷情況下的碳素鋼材料宜是經過爐外精煉的材料。
3. 其他一般要求
a. 碳素鋼和碳錳鋼在高于425℃溫度下長期使用,應考慮鋼中碳化物相的石墨化傾向,而05Mo鋼約在480℃以上長期工作,也會使石墨化現象加快發展,從而使機械性能惡化。
b. 碳鋼和低合金鋼大都為鐵素體加珠光體組織,在高溫下如450℃以上,珠光體中的片狀滲碳體逐步轉化為球狀,使材料的蠕變極限及持久強度大大下降。為防止石墨化和珠光體球化,在這一溫度范圍內宜選用Cr-Mo耐熱鋼。
c. 高溫氧化碳素鋼和低合金鋼在高溫下不僅強度大大下降,同時材料表面極易氧化。鋼中加入足夠的Cr、Si、Al可有效防止高溫氧化。
d. 苛性脆化管材表面受一定濃度的堿性流體長期浸蝕或反復作用,并在高溫和應力的綜合影響下易產生脆化破裂。
e. 金屬材料在一定的溫度和壓力范圍內與氫介質易接觸產生氫脆現象。氫腐蝕是在晶界上發生化學作用,滲碳體分解,引起組織變化,產生裂紋并擴展,嚴重降低了材料的機械性能,甚至遭到破壞,是最危險的腐蝕,特別是處在高壓條件下,更應引起注意。為此,應查閱“常用鋼種在氫介質中使用的極限溫度曲線圖”,即“納爾遜”曲線來選擇材料。