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壓力管道常用鋼管材料選用原則

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在進行壓力管道設計時,管徑經計算确定以後,就要選擇管子的材料。壓力管道常用管子材料的使用時根據所輸送介質的操作條件(如壓力、溫度)及其在該條件下的介質特性決定的。

材料選擇不當,會造成浪費或埋下事故隐患。如可以用普通材料的管子,選用了較昂貴材料的管子,就增加了不必要的基建投資。該有耐酸不鏽鋼的場合用了碳鋼就會直接影響壓力管道的正常運行,甚至留下禍根。所以在選擇管子材料時,要求設計人員首先要了解管子的種類、規格、性能、使用範圍,最好還要調查該管子在其他類似的壓力管道的應用情況,再根據以下的原則确定管子的材料。

(1) 優先選用的管材

在選用管子材料時,一般先考慮采用金屬材料,金屬材料不适用時,再考慮非金屬材料。金屬材料優先選用鋼制管材,後考慮選用有色金屬材料。鋼制管材中,先考慮采用碳鋼,不适用時再選用不鏽鋼。在考慮碳鋼材料時,先考慮焊接鋼管,不适用時再選用無縫鋼管。

(2) 介質壓力的影響

輸送介質的壓力越高,管子的壁厚就越厚,對管子材料的要求一般也越高。

介質壓力在1.6MPa以上時,可選用無縫鋼管或有色金屬管子。壓力很高時,如在合成氨、尿素和甲醇生産中,有的管子介質壓力高達32MPa,一般選用材料爲20#或15CrMo的高壓無縫鋼管。在真空設備上的管子及壓力大于10MPa時的氧氣管子,一般采用銅管和黃銅管。

介質壓力在1.6MPa以下時,可考慮采用焊接鋼管、鑄鐵管或非金屬管子。但鑄鐵管子承受介質的壓力不得大于1.0MPa。非金屬管子所能承受的介質壓力,與非金屬材料品種有關,如硬聚氯乙烯管子,使用壓力小于或等于1.6MPa;增強聚丙烯管子,使用壓力小于或等于1.0MPa;ABS管子,使用壓力小于或等于0.6MPa。

對水管,當水的壓力在1.0MPa以下時,通常采用材料爲Q235A的焊接鋼管;當水的壓力大于2.5MPa時,一般采用采用爲20#的無縫鋼管。

(3) 介質溫度的影響

不同材料的管子,适用于不同的溫度範圍。壓力爲1.0MPa的氫氣,當氫氣的溫度小于350℃時,一般采用20#無縫鋼管,當氫氣的溫度在351~400℃範圍時,一般采用15CrMo或12CrMo無縫鋼管。

(4) 介質化學性質的影響

輸送不同介質,采用不同的管材。有的介質呈中性,一般對材料要求不高,可選用普通碳鋼管;有的介質呈酸性或堿性,就要選擇耐酸或耐堿的管材。強酸強堿與弱酸弱堿對管子的采用要求也不一樣,同樣的酸或堿,濃度不同對管子的材料要求也有區别。如輸送水及水蒸氣,采用碳鋼材料的管子就可以了。如在尿素裝置中,輸送二氧化碳的管子,一般采用不鏽鋼管,因爲二氧化碳遇水形成碳酸,碳酸對一般鋼管有腐蝕作用。如發煙硫酸可選用碳鋼管子,稀硫酸就不得用碳鋼管子,因爲稀硫酸和碳鋼能其化學反應,對碳鋼有腐蝕,可采用硬鋁管。

(5) 管子本身功能的影響

有些管子除需具備輸送介質的功能外,還有具有吸震的功能、系數熱脹冷縮的功能,在工作狀況下,能經常移動的功能,如民用液化石油氣、氧氣、乙炔氣在灌瓶的部位,管子常采用高壓鋼絲編織膠管,而不能使用移動不方便的硬質鋼管。

(6) 壓力降的影響

管子的材料初步選定以後,還要進行管道壓力降的計算,确定管子内徑。通過壓力降的計算,看選用的材料是否符合要求。特别是初步選用塑料管子時,更要重視壓力降的複核。

壓力管道的計算,在工程設計中,一般要根據生産規模進行物料衡算、能量衡算和設備計算,初步确定物料流量。并參照有關資料,假定一個物料流速,計算出管子内徑,查手冊或标準,選用标準管子,通常選用的标準管子内徑應等于或略大于計算出的管子内徑。再計算管道的壓力降。

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