【正文】 勝利油田勝利工程設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司 二零零九年十月 管道材料技術(shù)基礎(chǔ) 主 要 內(nèi) 容 第一部分 鋼管、管件及管道附件 第二部分 焊接材料 第三部分 閥門及其選用 第一部分 鋼管、管件及管道附件 一、鋼管的分類及采用標(biāo)準(zhǔn) 二、管件的分類及采用標(biāo)準(zhǔn) 三、管道附件 四、金屬材料的機(jī)械性能 五、管道材料的選擇 六、川氣東送管道材料設(shè)計 七、川氣東送國內(nèi)鋼板資源情況 八、川氣東送鋼板的試制與生產(chǎn) 九、川氣東送鋼管的試制與生產(chǎn) 鋼管作為鋼鐵產(chǎn)品的重要組成部分，是壓力管道中應(yīng)用最普遍、用量最大的元件，它的重量占整個壓力管道的近 2/3，而投資則占近 3/5。因此，管子選的好與壞、是否經(jīng)濟(jì)合理，直接影響著石油化工生產(chǎn)裝臵的安全和基建投資費(fèi)用。其分類方法主要有以下兩種： 1)按鋼管的用途分類，有結(jié)構(gòu)用鋼管和流體輸送用鋼管之分。 結(jié)構(gòu)用鋼管 主要用于一般金屬結(jié)構(gòu)如橋、梁、鋼構(gòu)架等，它只要求保證強(qiáng)度與剛度，而對鋼管的嚴(yán)密性不作要求。 一、鋼管的分類及采用標(biāo)準(zhǔn) 流體輸送用鋼管 主要用于帶有壓力的流體輸送 ， 它除了要保證有符合相應(yīng)要求的強(qiáng)度與剛度外 ， 還要求保證密閉性 ， 即鋼管在出廠前要求逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn) 。 對石油化工管道來說 ， 它輸送的介質(zhì)常常是易燃 、易爆 、 有毒 、 有溫度 、 有壓力的介質(zhì) ， 故應(yīng)當(dāng)采用流體輸送用鋼管 。 在實(shí)際的工程設(shè)計 、 采購和施工中 ， 經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有用結(jié)構(gòu)用鋼管代替流體輸送用鋼管的現(xiàn)象 ， 這是不允許的 。 2) 按因其制造工藝及所用管坯形狀不同，分為無縫鋼管（圓坯）和焊接鋼管（板，帶坯）兩大類 。 a)無縫鋼管 無縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)在于無焊縫 ， 往往適用于一些重要場合 ，如高壓 、 高溫 、 耐腐蝕場合 。 無縫鋼管可供至 660mm， 熱軋常使用至 406mm。 直徑406mm以上均為熱擴(kuò)徑軋制 ， 一般熱擴(kuò)鋼管壁厚偏差較大 ， 表面質(zhì)量也差 ． 故較少采用 。 無縫鋼管按制造工藝不同 ， 又分為熱軋 （ 擠壓 ） 無縫鋼管和冷拔 （ 軋 ） 無縫鋼管兩種 。 冷拔 （ 軋 ） 管又分為圓形管和異形管兩種 。 無縫鋼管的工藝流程如下： 熱軋（擠壓無縫鋼管）： 圓管坯 加熱 穿孔 三輥斜軋、連軋或擠壓 脫管 定徑（或減徑） 冷卻 坯管 矯直 水壓試驗(yàn)（或探傷） 標(biāo)記 入庫 冷拔（軋）無縫鋼管 ： 圓管坯 加熱 穿孔 打頭 退火 酸洗 涂油（鍍銅） 多道次冷拔（冷軋） 坯管 熱處理 矯直 水壓試驗(yàn)（探傷） 標(biāo)記 入庫。 國內(nèi)常用的標(biāo)準(zhǔn) ： ? GB30871999《 低中壓鍋爐用無縫鋼管 》 ? GB53102022《 高壓鍋爐用無縫鋼管 》 ? GB64792022《 高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管 》 ? GB/T81632022《 流體輸送用無縫鋼管 》 ? GB99482022《 石油裂化用無縫鋼管 》 ? GB13296－ 2022《 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管 》 ? GB/T149762022《 流體輸送用不銹鋼無縫鋼管 》 ? GB/《 石油天然氣工業(yè)輸送鋼管 交貨技術(shù)條件 第一部分： A級鋼管 》 ? GB/《 石油天然氣工業(yè)輸送鋼管 交貨技術(shù)條件 第一部分： B級鋼管 》 b) 焊接鋼管 常用的焊接鋼管根據(jù)其生產(chǎn)時采用的焊接工藝不同分為以下三種 。 (1)連續(xù)爐焊 (鍛焊 )鋼管 其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高 ， 生產(chǎn)成本低 ，但焊接接頭冶金結(jié)合不完全 ， 焊縫質(zhì)量差 ， 綜合機(jī)械性能差 。 (2)電阻焊鋼管 其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高 ， 自動化程度高 ， 焊接時不需要焊條和焊藥 ， 對母材損傷小 ， 焊后的變形和殘余應(yīng)力也較小 。 但它的生產(chǎn)設(shè)備較復(fù)雜 ， 設(shè)備投資高 ， 對焊接接頭的表面質(zhì)量要求也比較高 。 (3)電弧焊鋼管 它的特點(diǎn)是焊接接頭達(dá)到完全的冶金結(jié)合 ，接頭的機(jī)械性能能夠完全達(dá)到或接近母材的機(jī)械性能 。 根據(jù)焊縫形狀的不同 ， 電弧焊鋼管又可分為直縫管和螺旋焊縫管兩種 。 根據(jù)焊接時采取的保護(hù)方法不同 ， 電弧焊鋼管又可分為埋弧焊鋼管和熔化極氣體保護(hù)焊鋼管兩種 。 油氣輸送主要使用： 直縫高頻電阻焊管 (HFW)、 直縫埋弧焊管 (SAWL或稱 LSAW)、 螺旋縫埋弧焊管 (SAWH或稱 SSAW)等三種 。 1)直縫埋弧焊管 （ SAWL） 按成形方式的不同又可分為： (1)UOE焊管； (2)JCOE焊管； (3)RBE焊管 。 鋼板上料 焊引弧板 銑 邊 預(yù)彎邊 U成型 O成型 水沖洗 干 燥 預(yù) 焊 預(yù)焊檢查 內(nèi) 焊 焊渣清理 內(nèi)焊縫檢查 外 焊 外焊縫檢查 超聲波檢查 引弧板去除 可疑管 X光檢查 修磨、補(bǔ)焊 工廠檢查 測長、稱重、噴打印 存 放 用戶檢查 平頭 水壓試驗(yàn) 倒 棱 管端磁粉分層探傷 人工超聲波探傷 判 廢 判 廢 管端焊縫磨平 機(jī)械擴(kuò)管 修磨、補(bǔ)焊 擴(kuò)徑后檢查 取 樣 超聲波檢查 切 割 管端 X光拍片 可疑管 切 割 發(fā) 貨 X光確認(rèn)、拍片 切割 去磁 UOE管生產(chǎn)流程 2)直縫高頻電阻焊管 (HFW) 直縫高頻電阻焊管 (HFW)是將熱軋卷板，經(jīng)過連續(xù)輥式成形機(jī)成形后，利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的基礎(chǔ)上，利用高頻電流或感生高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱將管坯的對接邊緣加熱熔化，在擠壓輥的作用下而熔合的工藝過程。 3)螺旋縫埋弧焊管 對于螺旋縫埋弧焊管，在我國油氣輸送行業(yè)中運(yùn)用較為廣泛，國外加拿大、俄羅斯、德國等也廣泛采用，甚至用于抗硫和海底管線；這類制管機(jī)組具有生產(chǎn)靈活性大、成本低的特點(diǎn)。 國內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn) ： GB/T3091（低壓流體輸送用焊接鋼管）。主要用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖熱水或蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途管。其代表材質(zhì) Q235A級鋼。 GB/T14980（低壓流體輸送用大直徑電焊鋼管）。主要用于輸送水、污水、煤氣、空氣、采暖蒸汽等低壓流體和其它用途。其代表材質(zhì) Q235A級鋼。 GB/T12771（流體輸送用不銹鋼焊接鋼管）。主要用于輸送低壓腐蝕性介質(zhì)。代表材質(zhì)為 0Cr1 0Cr19Ni00Cr19Ni1 00Cr1 0Cr18Ni11Nb、 0017Cr17Ni14Mo2等。 GB9711（石油天然氣工業(yè) 輸送鋼管交貨技術(shù)條件）標(biāo)準(zhǔn)，其主要材質(zhì) L175, L210, L245, L290, L320, L360, L390, L415, L450, L485, L550。 管件是用來改變管道方向、改變管徑大小、進(jìn)行管道分支、局部加強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)特殊連接等作用的管道元件。 在管系中改變走向、標(biāo)高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。 管件可用鋼板焊制、鋼管沖壓、鑄造或鍛造等方法制作 。 二、管件的分類及采用標(biāo)準(zhǔn) 按用途分類 ? 直管與支管連接：如法蘭、活接頭、管箍； ? 改變走向： 如彎頭、彎管； ? 分支： 三通、四通、平頭螺紋管接頭； ? 變徑：異徑管（大小頭）、異徑短節(jié)等； ? 封閉管端： 法蘭蓋、管帽、堵頭（絲堵）、封頭等。 注： 法蘭、法蘭蓋屬于管件，但也常單獨(dú)作為緊固件。 ? 按管件分類 ? 彎頭 、異徑管、三通、四通、管箍、活接頭、管嘴、螺紋短節(jié)、管帽、堵頭內(nèi)外絲等。 管件連接形式 管件的連接形式?jīng)Q定了管件端部的結(jié)構(gòu)型式，它是管件屬性描述的基本項(xiàng)目之一，也是管道材料料單中必須標(biāo)注的內(nèi)容之一。管件之間、管件和管子之間常用的連接型式有三種，即 對焊連接、承插焊連接和螺紋連接 。管件的連接型式相應(yīng)地也有與之相適應(yīng)的三種型式，但對承插焊連接有插口和承口之分，對螺紋連接有內(nèi)螺紋和外螺紋之分。一般情況下，每個管件只采用一種連接型式，但有時一個管件的兩端可能會同時用到兩種連接型式。 管件連接形式 ― 對焊連接 它是 DN≥50 的管道及其元件常用的一種連接型式。對于 DN≤40 的管子及其元件，因?yàn)楸诤褚话爿^薄，采用對焊連接時錯口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故一般不采用對焊連接。但下列幾種情況例外： （ 1） 對 DN≤40 、壁厚大于等于 Sch160的管道及其元件，因其壁厚比較厚，也常用對焊連接； （ 2） 有縫隙腐蝕介質(zhì) (如氫氟酸介質(zhì) )存在的情況下，即使 DN≤40 、壁厚小于等于 Sch160道及其元件，也采用對焊連接，以避免縫隙腐蝕的發(fā)生； （ 3） 對潤滑油管道，當(dāng)采用承插焊連接時，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不利影響，此時也應(yīng)采用對焊連接。 管件連接形式 ― 承插焊連接 多用于 DN≤40 、壁厚較薄的管子和管件之間的連接 。 承插焊連接接頭必定是一個為插口管件，另一個則為承口管件。如異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)等一般為插口管件；彎頭、三通、管帽、加強(qiáng)管嘴、活接頭、管箍等為承口管件，在應(yīng)用中應(yīng)考慮這些管件之間的搭配組合以及所需 的結(jié)構(gòu)空間 。 管件連接形式 ― 螺紋連接 也多用于 DN≤40 的管子和管件之間的連接，它屬于可拆卸連接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的場合。螺紋連接和法蘭連接相比，雖然都屬于可拆卸連接，但前者的連接結(jié)構(gòu)尺寸較小，后者的連接較可靠。 螺紋連接件有陽螺紋和陰螺紋之分。 常用的管件中，螺紋短節(jié)為陽螺紋，而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋，使用時應(yīng)注意它們之間的搭配和組合。 螺紋連接與焊接相比，其接頭強(qiáng)度低，密封性能差，因此在石油化工生產(chǎn)裝臵的管道上使用時，常受下列條件的限制： （ 1） 螺紋連接的管件應(yīng)采用錐管螺紋； （ 2） 螺紋連接不推薦用在大于 200℃ 及低于 45℃ 的溫度下； （ 3） 螺紋連接不得用在劇毒介質(zhì)管道上； （ 4）螺紋連接不推薦用在可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕或由于振動、壓力脈動及溫度變化可能產(chǎn)生交變載荷的管道上； （ 5） 用于可燃?xì)怏w管道上時，宜采用密封焊進(jìn)行密封。 常用的錐管螺紋可分為： 550錐管螺紋 (多用于歐洲 ) 600錐管螺紋 (多用于美國 ) GB7306為 550錐管螺紋 螺紋錐度為： 1： 16；牙型角： 550；尺寸范圍： 1/16” ~6” 螺紋標(biāo)志代號： R(圓錐外螺紋 )； Rc（圓錐內(nèi)螺紋） GB12716為 600錐管螺紋 螺紋錐度為： 1： 16；牙型角： 600；尺寸范圍：1/16” ~12” 標(biāo)識： NPT 兩種圓錐管螺紋不能互換。 常用管件標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn) （ 1） GB12459《 鋼制對焊無縫管件 》 （ 2） GB/T13401《 鋼板制對焊管件 》 （ 3） GB/T14383《 鍛鋼制承插焊管件 》 （ 4） GB/T14626《 鍛鋼制螺紋管件 》 （ 5） GB/T17185《 鋼制法蘭管件 》 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 中石化： （ 1） SH3408《 鋼質(zhì)對焊無縫管件 》 （ 2） SH3409《 鋼板制對焊管件 》 （ 3） SH34