福源興茂廠家定制封頭304不銹鋼碳鋼封頭
選段:1.壓力管道金屬材料的特點
壓力管道涉及各行各業(yè),對它的基本要求是"安全與使用",安全為了使用,使用必須安全,使用還涉及經濟問題,即投資省、使用年限長,這當然與很多因素有關。而材料是工程的基礎,首先要認識壓力管道金屬材料的特殊要求。壓力管道除承受載荷外,由于處在不同的環(huán)境、溫度和介質下工作,還承受著特殊的考驗。
(1)金屬材料在高溫下性能的變化
蠕變:鋼材在高溫下受外力作用時,隨著時間的延長,緩慢而連續(xù)產生塑性變形的現(xiàn)象,稱為蠕變。鋼材蠕變特征與溫度和應力有很大關系。溫度升高或應力增大,蠕變速度加快。例如,碳素鋼工作溫度超過300~350℃,合金鋼工作溫度超過300~400℃就會有蠕變。產生蠕變所需的應力低于試驗溫度鋼材的屈服強度。因此,對于高溫下長期工作的鍋爐、蒸汽管道、壓力容器所用鋼材應具有良好的抗蠕變性能,以防止因蠕變而產生大量變形導致結構破裂及造成爆炸等惡性事故。
球化和石墨化:在高溫作用下,碳鋼中的滲碳體由于獲得能量將發(fā)生遷移和聚集,形成晶粒粗大的滲碳體并夾雜于鐵素體中,其滲碳體會從片狀逐漸轉變成球狀,稱為球化。由于石墨強度極低,并以片狀出現(xiàn),使材料強度大大降低,脆性增加,稱為材料的石墨化。碳鋼長期工作在425℃以上環(huán)境時,就會發(fā)生石墨化,在大于475℃更明顯。sh3059規(guī)定碳鋼使用溫度為425℃,gb150則規(guī)定碳鋼使用溫度為450℃。
熱疲勞性能 鋼材如果長期冷熱交替工作,那么材料內部在溫差變化引起的熱應力作用下,會產生微小裂紋而不斷擴展,最后導致破裂。因此,在溫度起伏變化工作條件下的結構、管道應考慮鋼材的熱疲勞性能。
材料的高溫氧化 金屬材料在高溫氧化性介質環(huán)境中(如煙道)會被氧化而產生氧化皮,容易脆落。碳鋼處于570℃的高溫氣體中易產生氧化皮而使金屬減薄。故燃氣、煙道等鋼管應限制在560℃下工作。
(2)金屬材料在低溫下的性能變化
當環(huán)境溫度低于該材料的臨界溫度時,材料沖擊韌性會急劇降低,這一臨界溫度稱為材料的脆性轉變溫度。常用低溫沖擊韌性(沖擊功)來衡量材料的低溫韌性,在低溫下工作的管道,必須注意其低溫沖擊韌性。
(3)管道在腐蝕環(huán)境下的性能變化
石油化工、船舶、海上石油平臺等管道介質,很多有腐蝕性,事實證明,金屬腐蝕的危害性十分普遍,而且也十分嚴重,腐蝕會造成直接或間接損失。例如,金屬的應力腐蝕、疲勞腐蝕和晶間腐蝕往往會造成災難性重大事故,金屬腐蝕會造成大量的金屬消耗,浪費大量資源。引起腐蝕的介質主要有以下幾種。
氯化物 氯化物對碳素鋼的腐蝕基本上是均勻腐蝕,并伴隨氫脆發(fā)生,對不銹鋼的腐蝕是點腐蝕或晶間腐蝕。防止措施可選擇適宜的材料,如采用碳鋼-不銹鋼復合管材。
硫化物原油中硫化物多達250多種,對金屬產生腐蝕的有硫化氫(h2s)、硫醇(r-sh)、硫醚(r-s-r)等。我國液化石油氣中h2s含量高,造成容器出現(xiàn)裂縫,有的投產87天即發(fā)生貫穿裂紋,事后經磁粉探傷,內表面環(huán)縫共有417條裂紋,球體外表面無裂紋,所以h2s含量高引起應力腐蝕應值得重視。日本焊接學會和高壓氣體安全協(xié)會規(guī)定:液化石油中h2s含量應控制在100×10-6以下,而我國液化石油氣中h2s含量平均為2392×10-6,高出日本20多倍。
環(huán)烷酸 環(huán)烷酸是原油中帶來的有機物,當溫度超過220℃時,開始發(fā)生腐蝕,當溫度超過400℃,原油中的環(huán)烷酸已汽化完畢。316l(00cr17ni14mo2)不銹鋼材料是抗環(huán)烷酸腐蝕的有效材料,常用于高溫環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境。[1]
2. 壓力管道金屬材料的選用
(1)金屬材料選用原則
滿足操作條件的要求。屬于哪一類壓力管道。不同類別的壓力管道因其重要性各異,發(fā)生事故帶來的危害程度不同,對材料的要求也不同。同時應考慮管道的使用環(huán)境和輸送的介質以及介質對管體的腐蝕程度。例如插入海底的鋼管樁,管體在浪濺區(qū)腐蝕速度為海底土中的6倍;潮差區(qū)腐蝕速度為海底土中的4倍。在選材及防腐蝕措施上應特別關注。
可加工性要求。材料應具有良好的加工性和焊接性。
耐用又經濟的要求 壓力管道,首先應安全耐用和經濟。一臺設備、一批管道工程,在投資選材前,必要時進行可行性研究,即經濟技術分析,擬選用的材料可制定數(shù)個方案,進行經濟技術分析,有些材料初始投資略高,但是使用可靠,平時維修費用省;有的材料初始投資似乎省,但在運行中可靠性差,平時維修費用高,全壽命周期費用高。
(2)常用材料的應用限制
常用材料限制條件見表1,常用材料使用溫度范圍見表2。
(3)管道常用金屬材料名稱及規(guī)格。