化工管道的標識、尺寸標準、常用材料和選材
管道由管道組成件、管道支吊架等組成,用以輸送、分配、混合、分離、排放、計量或控制流體流動。
1.管道介紹
管道:由管道組成件、管道支吊架等組成,用以輸送、分配、混合、分離、排放、計量或控制流體流動。
常見的管道材質有:碳素鋼管、低合金鋼管、合金鋼管、銅及銅合金管、鈦管、塑料管、玻璃鋼管、襯里管等等。本篇文章主要介紹金屬管道。
制管方式:無縫鋼管、有縫(焊接)鋼管
焊接鋼管工藝相對簡單,成本較低,但強度低于無縫鋼管。較小口徑的焊管大多采用直縫焊,較大口徑多采用螺旋縫。
無縫鋼管由于其出色的性能,在DN15-DN500之間成為化工行業用的最多的管子。
按設計溫度DT、設計壓力DP分類:
低溫管道(DT≤-20℃)、高溫管道(DT≥350℃)、低壓管道(DP<1.6MPa)、中壓管道(1.6MPa<dp<10mpa)、高壓管道(10MPa<dp<100mpa)、超高壓管道(DP>100MPa)。
需要注意的是,根據《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》(GB 50184-2011)設計溫度低于-20℃的管道焊縫檢查等級為Ⅰ級,即焊縫無損檢測比例為100%。
2.管道的一般要求
2.1鋼管尺寸
根據《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系列》(HG/T 20553-2011)中規定,常用鋼管的外形尺寸摘錄如下:
Ia為英制管,鋼管外徑等效ISO:4200,Ib為Ia的代用系列,將鋼管外徑圓整到整數。Ⅱ系列為公制管,不能采用螺紋管螺紋和螺紋管件。
2.2常見管道標準
2.2.1《輸送流體用無縫碳鋼鋼管》(GB/T8163-2018)
應用最廣泛的碳鋼管,適用于設計溫度小于350℃、設計壓力為中低壓的管道,不用于GC1級管道。常見牌號:20、10、Q345。
2.2.2《低壓流體輸送用焊接鋼管》(GB/T3091)
主要用于低壓管道,溫度在0-200℃,常用作水、空氣等無毒無害流體。當鍍鋅鋼管采用螺紋連接時,應選擇Ia系列尺寸的加厚管,常用于儀表空氣管,現在一般不用于自來水管。常用牌號:Q235、Q345。
2.2.3《低中壓鍋爐用無縫鋼管》(GB3087)
主要用于中低壓鍋爐給水管道、蒸汽管道。性能和GB/T8163相似,稍稍優于8163的管子。常用牌號:10、20。
2.2.4《高壓鍋爐用無縫鋼管》(GB/T5310)
主要用于高壓鍋爐給水管道、蒸汽管道。常用牌號:20G。
2.2.5《石油裂化用無縫鋼管》(GB9948)
主要用于高壓管道及GC1級管道,常用牌號:10、20。
2.2.6《高壓化肥設備用無縫鋼管》(GB6479)
主要用于高壓管道及各種不同介質流體,性能優于GB9948,常用牌號:10#、20#、Q355。
2.2.7《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》(GB/T14976)
無縫不銹鋼管道,抗腐蝕性強,可以輸送清潔流體。使用溫度及壓力范圍較廣,電子醫藥行業多用不銹鋼管道。主要牌號:S30408、S30403(304L)、S31608、S31603(316L)。
2.2.8《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》(GB/T12771)
一般用于口徑較大的中低壓管道,不用于高壓、劇烈循環工況或GC1級管道。主要牌號:S30408、S30403(304L)、S31608、S31603(316L)。
2.2.8《低溫管道用無縫鋼管》(GB/T18984)
用于-45℃~-196℃低溫管道,用的不多,沒有與之配套的管件。
其中無縫鋼管外形尺寸符合《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》(GB/T17395-2008)、焊接鋼管外形尺寸符合《焊接鋼管尺寸及單位長度質量》(GB/T21835-2008)。
碳鋼管性能依次為GB6479、GB/T5310>GB9948>GB3087、GB/T8163。其中GB6479主要控制各種不同介質對其產生的腐蝕而破壞的抗腐蝕性能和機械強度,GB/T5310主要控制鋼管輸送高壓蒸汽的可靠性,因此GB6479適用范圍更廣。
除了上述的國標管道,還有石化行業的標準管道、美國的ASME管道,在不同標準的管道搭配使用時,必須注意管道及其組成件是否匹配。在生產中,我們應當根據自己的實際工況選擇合適管道,可以有效地降低一次費用和維護成本。
3.化工管道常用材料的分類
4.化工管道常用材料特性
鑄鐵管
普通鑄鐵管
主要用于埋在地卜的給水總管、煤氣總管、污水管等,它對泥土、酸、堿具有較好的耐腐蝕性能。
但它的強度低、脆性大,所以不能用于壓力較高或有毒、爆炸性介質的管道上。
硅鐵管高硅鐵管
能抵抗多種強酸的腐蝕,它的硬度高,不易加工,受振動和沖擊易碎?？孤裙梃F管主要是能夠抵抗各種溫度和濃度鹽酸的腐蝕。
碳鋼管
一般不耐腐蝕,特定場合下,比如濃硫酸,堿液 (常溫),能夠耐一定腐蝕。不適合含氯離子場合,對應力腐蝕敏感。
不銹鋼管
奧氏體不銹鋼
奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼,是應用最廣泛的一類鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它是有較好的力學性能,便于進行機械加工、沖壓和焊接。
在氧化性環境中具有優良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能。但對溶液中含有氯離子(CL-)的介質特別敏感,易于發生應力腐蝕。
304不銹鋼
最常用的不銹鋼,含有少量的鉻和鎳,碳含量很低,易于熱處理。耐高溫方面也比較好,一般使用溫度極限小于650℃。
304不銹鋼具有優良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對氧化性酸,在實驗中得出:濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中,304不銹鋼具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
304L不銹鋼
低碳版的304,主要是針對304鋼材碳滲透的情況。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環境中產生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
321不銹鋼
是Ni-Cr-Mo型奧氏體不銹鋼,其性能與304非常相似,但是由于加入了金屬鈦,使其具有了更好的耐晶界腐蝕性及高溫強度。
321不銹鋼具有的優異的高溫應力破斷性能及高溫抗潛變性能,應用于抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業的野外露天機器,建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。
316不銹鋼
添加Mo,故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好,可在苛酷的條件下使用。耐腐蝕性能優于304不銹鋼,且耐海洋和侵蝕性工業大氣的侵蝕。
由于添加了Mo, 因此對稀硫酸, 還有含氯離子的溶液有一定抗腐蝕性。316的耐腐蝕性更好些,比304在高溫環境下更耐腐蝕。
316L不銹鋼
316L含碳量遠遠低于316;而含碳高量是造成金屬晶間腐蝕的主要主要因素,所以在化工行業的重要工況下,316L用途廣泛,但316L價格偏高,316L在耐氯離子腐蝕性方面比316好。
高合金含量的不銹鋼
鎳含量在29%~30%,鉻含量在20%以上,對酸和鹽酸有很好的耐腐蝕性, 當然更加昂貴。
蒙乃爾管
蒙乃爾合金又稱鎳合金,是一種以金屬鎳為基體添加銅、鐵、錳等其它元素而成的合金。
蒙乃爾合金耐腐蝕性好,是一種用量最大、用途最廣、綜合性能極佳的耐蝕合金。
此合金在氫氟酸和氟氣介質中具有優異的耐蝕性,對熱濃堿液也有優良的耐蝕性。同時還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機化合物等的腐蝕。
該合金的一個重要特征是一般不產生應力腐蝕裂紋,切削性能良好。 適用溫度可以到500℃,它要比不銹鋼貴,但是在氯離子環境下,對應力腐蝕開裂不敏感。
哈氏合金管
是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個系列,主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合,在國外已廣泛應用于石油、化工、環保等諸多領域。
主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽,在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。
因此,近三十年以來、在苛刻的腐蝕環境中,如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環保等工業領域有著相當廣泛的應用。最早,哈氏合金是為了HCL場合的腐蝕開發的。
銅和銅合金管
化工工業中主要應用黃銅(銅和鋅合金), 還有錫青銅(黃銅中加入錫), 鋁青銅,銅鎳合金(白銅)等。
銅合金具有優良的耐大氣和海水腐蝕性能,在一般介質中以均勻腐蝕為主。
黃銅在大氣,多種介質水溶液,有機酸中具有良好的耐蝕性;錫青銅在各種腐蝕介質中表現出比黃銅更好的耐蝕性。
銅合金在與大氣和海洋環境相互作用的過程中,表面能生成鈍態或者半鈍態的保護薄膜,使各種腐蝕受到抑制。 因此,大多數銅合金在大氣環境中顯示出優良的耐蝕性能。
黃銅和錫青銅在化工主要用在閥門和管件,還有換熱器的管束。 白銅經常用在同海水換熱的換熱器的管束材料。
鈦合金管
主要用來對付含氯溶液,比如海水和濕氯,形成了一層氧化膜抵抗腐蝕。鈦材料在對付HCL,含氯溶液,海水等場合。
聚氯乙烯管
耐絕大多數無機酸,無機鹽溶液,不耐強硫酸/強硝酸,不適用絕大多數有機溶劑。大部分情況下,PVC管適用于電線管道和排污管道。
聚四氟乙烯管
除了融堿,氟化物,幾乎耐所有的化學品 。 溫度可以達到250C,線膨脹系數是鋼的10～20倍;但是昂貴,成型加工困難,導熱性能較差。
具有耐腐蝕,耐老化,低摩擦系數,不沾性,耐溫范圍廣等特點。,常用在輸送腐蝕性氣體的輸送管,排氣管等。
玻璃鋼管
密度小,質量輕,玻璃鋼管的質量只有鑄鐵管的1/6,在安裝相同質量的管道時,玻璃鋼管的長度要比鑄鐵管長6倍,這大大加快了施工進度,節省了施工費用。
機械強度高,抗沖擊性能優良,不易受沖擊損壞; 耐久性優良;耐化學腐蝕性優良;在寒冷地區可經受低溫及解凍等凍融的環境,管子不會膨脹而凍裂,也不會產生爆裂事故。
管材內壁光滑、對流體阻力小、不易附著沉積物,介質運動摩擦損失僅為鋼管的30%,輸送效率大大高于鋼管和水泥管。
不導電、不傳熱,保溫性能好,絕緣性好,管材表面也不易結露,所以可大量用于熱能輸送管線。
其原料成本價格略高于鑄鐵管和混凝土管,與鋼管接近,但由于它的許多優良特性和運輸、施工費用的降低,其綜合造價均比傳統管材要低。
大口徑管適用于埋地排水管、愉油管等;小口徑管由于抗沖性優良,大半用作雨水管道。國外已廣泛應用大口徑玻纖纏繞玻璃鋼管作為給水管,代替鑄鐵管和預應力鋼筋混凝土管。
5.化工常用管道材料選擇
☆A—能夠或正被成功應用
☆B—應用過程應注意
☆C—不能應用
☆LL—缺乏資料
注表中的推薦不是絕對的,因為材料的耐腐蝕性與流體的濃度、溫度、壓力和雜質等因素有關,本表只能作為一個導則。
本文來源于綜合公開信息。
