【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 會(huì)導(dǎo)致鋼管屈服強(qiáng)度降低或升高。 d) 延伸率 延伸率或稱伸長(zhǎng)率是金屬試件在拉伸試驗(yàn)中斷裂時(shí)，試件標(biāo)距長(zhǎng)度上的伸仲長(zhǎng)量對(duì)原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分率。它表征金屬材料塑性的高低，延伸率越高、塑性越好。一般情況下低屈服極限的管材，具有高的延伸率．對(duì)制管中的拉伸變形有更好的適應(yīng)能力，所制成的管子有更好的塑性。 e) 韌性 韌性是金屬材料在塑性變形和斷裂全過(guò)程中吸收變形能的能力。韌性總是和金屬材料的斷裂相聯(lián)系．足夠的韌性可以阻止或延緩管材斷裂事件的進(jìn)程。鋼材的斷裂韌性系指存在缺陷 (如裂紋等 )的鋼材，通過(guò)缺陷擴(kuò)展在破斷前吸收變形能的能力。斷裂韌性與鋼材的化學(xué)成分 (包括合金元素含量 )、加工工藝 (如熱軋管、冷卷管、管體焊縫的焊接、管子或焊縫的熱處理等 )、鋼材厚度及其方向性等有關(guān)。降低鋼材中碳、硫、磷的含量，適當(dāng)添加鈮、釩、鈦等合金元素，采用控制軋管，控制冷卻等工藝，使鋼材的純凈度提高、材質(zhì)均勻、晶粒細(xì)化、則可以提高鋼材的斷裂韌性。 為保證管線的安全可靠性，在管線的設(shè)計(jì)中要考慮防止管線在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生斷裂，同時(shí)還應(yīng)考慮管材一旦發(fā)生裂紋擴(kuò)展時(shí)，能在短的擴(kuò)展路程范圍內(nèi)止裂，阻止斷裂事故的發(fā)生與擴(kuò)展，以盡量降低危險(xiǎn)和減少損失。 對(duì)于管線斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂。為了防止管線在工作條件下斷裂，可從消除管線裂紋缺陷和提高管材斷裂韌性兩個(gè)方面入手。對(duì)前者屬于制管和施工應(yīng)防止的；后者則應(yīng)從選擇管線用鋼、提高鋼材斷裂韌性來(lái)防止管線斷裂。因此，具體可從兩個(gè)渠道著手，一是要保證管線不發(fā)生脆性斷裂，即材料應(yīng)具有足夠低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度可以用鋼材的落錘撕裂試驗(yàn) (DWTT或 DWT試驗(yàn) )的剪切面積作為防止管道脆性破壞的主要控制指標(biāo)。 一般規(guī)范要求在最低運(yùn)行溫度下試樣斷口剪切面積應(yīng)大于85％；二是要保證管道一旦發(fā)生裂紋時(shí)不產(chǎn)生長(zhǎng)距離的擴(kuò)展，即材料應(yīng)具有足夠高的夏比 (V形缺口 )沖擊韌性 (起裂、止裂韌性 )。對(duì)于母材，當(dāng)鋼材的韌性值滿足止裂要求時(shí)，其韌性值一般也都滿足防止起裂的要求。但對(duì)于焊縫，要保證與母材等韌性的要求是較為困難的，故對(duì)焊縫的韌性要求一般按照防止起裂的韌性計(jì)算。 對(duì)于母材的止裂韌性要求， APl 5L及 GB／ T 準(zhǔn)列出了夏比沖擊功及最小剪切面積百分率的具體要求。其中 GB／ T 、不同鋼號(hào)、不同管徑夏比沖擊功及落錘撕裂試驗(yàn)剪切面積百分率的具體要求。 鋼材中常見(jiàn)的缺陷： 鋼在冶煉和軋制過(guò)程中，由于工藝不當(dāng)，成型之后，鋼材會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，常見(jiàn)的缺陷有重皮、分層、低熔點(diǎn)夾雜物（非金屬夾雜物），皮下氣泡、疏松、組織和成分的偏析、裂紋與白點(diǎn)等，這些缺陷不僅嚴(yán)重影響鋼材的機(jī)械性能和使用性能，而且給鋼材加工造成困難，根據(jù)情況可對(duì)鋼材進(jìn)行必要檢驗(yàn)，常用的有低倍組織檢查、斷口檢查及超聲波檢查。 壓力管道常用的無(wú)損檢測(cè)有：射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)和滲透檢測(cè)。 石油化工裝臵設(shè)備和管道的操作條件多處于高溫（低溫）、高壓狀態(tài)，使用和生產(chǎn)的物質(zhì)多為可燃易爆。為了減少和防止火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)，正確選擇設(shè)備和管道的材料是至關(guān)重要的。 （一） 碳素鋼和合金鋼 a) 碳素鋼 含碳量低于 %并含有少量硅、錳、硫和磷、銅、鉻、鎳等雜質(zhì)的鐵碳合金稱為碳素鋼。 b)合金鋼 為提高鋼的某些性能，必須向鋼中加入某一種或某幾種其它元素，這種鋼稱為合金鋼。加入的元素稱為合金元素。 五、管道材料的選擇 （二） 高溫用鋼管的材料 溫度超過(guò) 350℃ 謂之高溫。高溫用鋼是指具有較高強(qiáng)度的鋼材。 高溫操作環(huán)境，可能會(huì)給使用的金屬材料帶來(lái)以下三種不利的變化： 高溫 —— 機(jī)械型破壞 高溫 —— 冶金不穩(wěn)定型破壞 高溫 —— 化學(xué)不穩(wěn)定型破壞 就腐蝕的動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，溫度是導(dǎo)致金屬腐蝕的一個(gè)重要因子，尤其是高溫下，金屬元素更加活潑，因此，金屬的高溫腐蝕更是嚴(yán)重。 在石油化工裝臵里，高溫并伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料；高溫、不伴有腐蝕的管道則應(yīng)使用高溫、高壓鋼管。 碳素鋼的上限使用溫度為 450℃ 左右，碳素鋼在425℃ 左右會(huì)引起石墨化現(xiàn)象，致使強(qiáng)度下降，所以必須添加合金元素以改善碳素鋼的高溫強(qiáng)度。 （三） 耐熱用鋼管的材料 所謂耐熱用材料，是指具有耐氧化性，耐氣體腐蝕性、高溫強(qiáng)度，不發(fā)生高溫脆化，熱沖擊強(qiáng)度高等性能的材料。為了使鋼管具有良好的耐氧化性能，必須加入適當(dāng)?shù)?Cr、A Si等金屬元素，這些元素能使鋼的表面產(chǎn)生難以剝離的氧化薄膜。 鋼材牌號(hào) 抗氧化極限溫度 ℃ 碳素鋼 ≤560 12CrMo ≤590 15CrMo ≤590 1Cr5Mo ≤650 0Cr18Ni 0Cr18Ni10Ti、 0Cr17Ni12Mo2 ≤850 0Cr25Ni20 ≤1100 常用金屬材料的抗氧化極限溫度 （四） 低溫用鋼管的材料 一般低溫系指 20～ 196℃ 范圍內(nèi)。溫度再低就是深低溫、超低溫，在石化企業(yè)中應(yīng)用較少。 對(duì)于鋼管材料的選擇，在 20～ 196℃ 范圍內(nèi)有可以做如下劃分： 20～ 40℃ ， 不宜用碳素鋼管； 40～ 70℃ ， 不宜用低合金鋼管； 70～ 196℃ ， 不宜用一般合金鋼管； 196℃ 以下， 不宜用低碳素普通不銹鋼管。 在低溫情況下，材料因其原子周圍的自由電子活動(dòng)能力減弱和 “ 粘結(jié)力 ” 的增加而使金屬呈現(xiàn)脆性。一般情況下，對(duì)于每種材料，都有一個(gè)脆性轉(zhuǎn)變溫度。為了衡量材料在低溫下的韌性，常用低溫沖擊韌性（沖擊功）來(lái)衡量。 塑性材料在常溫或高溫下均呈塑性斷裂，斷裂前有較大的塑性變形及縮頸，斷裂過(guò)程較慢。在低溫下，塑性材料將呈現(xiàn)脆性斷裂，它在斷裂前沒(méi)有明顯的塑性變形及縮頸，斷裂常常是突然發(fā)生。 為了保證材料的使用性能，不僅要求材料在常溫時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，韌性和加工性能以及焊接性，而且要求材料在低溫時(shí)也具有抗脆化的能力。 工程中解決低溫脆斷的方法是限制材料在脆性轉(zhuǎn)變溫度以上使用，或通過(guò)設(shè)計(jì)溫度下的沖擊試驗(yàn)證明材料在設(shè)計(jì)溫度下的沖擊功不低于某一值（對(duì)應(yīng)與脆性轉(zhuǎn)變溫度的沖擊功值）時(shí)方可應(yīng)用。 （五）鋼管類型選擇 1 焊接鋼管 ? 連續(xù)爐焊 (鍛焊 )鋼管 在管道中僅用于低壓水和壓縮空氣系統(tǒng)。 ? 電阻焊鋼管 由于接頭處難免有雜質(zhì)存在，所以接頭處的塑性和沖擊韌性較低，不宜用于高溫情況下和重要的場(chǎng)合。一般規(guī)定電阻焊鋼管應(yīng)使用在不超過(guò) 200℃ 的情況下。 ? 電弧焊鋼管 在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗蜔o(wú)損檢查之后，電弧焊直縫鋼管的使用條件可以達(dá)到無(wú)縫鋼管的使用條件而取代無(wú)縫鋼管。螺旋縫焊接鋼管與直縫鋼管相比，其焊縫線度長(zhǎng)，相對(duì)焊接缺陷大，但焊縫的受力為二維拉應(yīng)力 ,其焊縫受力狀況優(yōu)于直縫鋼管。一般情況下，螺旋縫焊接鋼管適于設(shè)計(jì)溫度為 0～ 200℃ 、設(shè)計(jì)壓力不超過(guò) ；直縫焊接鋼管不宜用于設(shè)計(jì)壓力大于 ，當(dāng)其焊縫系數(shù)小于 ，不宜用于極度或高度危害介質(zhì)的輸送。 2 無(wú)縫鋼管 （ 1） 碳素鋼無(wú)縫鋼管 石油化工生產(chǎn)裝臵中 /常用的碳素鋼無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T816 GB994 GB647 GB308 GB5310五種標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T8163《 流體輸送用無(wú)縫鋼管 》 標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用最多的一個(gè)鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，其制造方法有熱軋、冷拔、熱擴(kuò)三種方式，規(guī)格范圍為 DN6～ DN600，壁厚包括從 mm～ 66種規(guī)格，材料牌號(hào)有 Q29Q345共 4種，適用于一般流體的輸送。 GB9948《 石油裂化用無(wú)縫鋼管 》 是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為 DN6～ DB250，壁厚包括從 ～ 16個(gè)規(guī)格，它包含的碳素鋼材料牌號(hào)有 20共 2種。一般情況下，它常用于不宜采用 GB/T8163鋼管的場(chǎng)合。 GB6479《 高壓化肥設(shè)備用無(wú)縫鋼管 》 也是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為 DN10～ D400，壁厚 ≤ ，包含的碳素鋼材料牌號(hào)有 16Mn共 3種。一般情況下，它適用于設(shè)計(jì)溫度為 40℃ ～ 400℃ ，設(shè)計(jì)壓力為 ～ 、油氣介質(zhì)。 GB3087《 低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管 》 標(biāo)準(zhǔn)的鋼管制造方法有熱軋、冷拔兩種方式，規(guī)格范圍為 DN6～ DN600，壁厚包括從 ～ ，材料牌號(hào)有 20共兩種，適用于低中壓鍋爐的過(guò)熱蒸汽、沸水等介質(zhì)。 GB5310《 高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管 》 是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為 DN15～ DN500，壁厚包括從 ～ ，包含的碳素鋼材料牌號(hào)只有 20G、 20MnG、 25 MnG三種。適用于高壓蒸汽鍋爐、管道等用。 從檢查試驗(yàn)角度來(lái)講，一般流體輸送用鋼管必須進(jìn)行化學(xué)成分分析、拉力試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)。GB53 GB647 GB9948三種標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管必須進(jìn)行的試驗(yàn)外，還要求進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)。其中， GB6479標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)材料的低溫沖擊韌性做出了特殊要求。應(yīng)當(dāng)說(shuō)這幾種鋼管的制造、檢驗(yàn)要求是比較嚴(yán)格的。對(duì)于 GB3087標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管的一般試驗(yàn)要求外，還要求進(jìn)行冷彎試驗(yàn)。對(duì)于GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管的一般試驗(yàn)要求外，可根據(jù)協(xié)議要求進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)和冷彎試驗(yàn)。這兩種管子的制造、檢驗(yàn)要求不如前三種嚴(yán)格。 從制造質(zhì)量角度來(lái)講 ， GB/T8163和 GB3087標(biāo)準(zhǔn)的鋼管多采用平爐或轉(zhuǎn)爐冶煉 ， 其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷相對(duì)較多 。 CB9948標(biāo)準(zhǔn)的鋼管多采用電爐冶煉 。 在一些無(wú)縫鋼管生產(chǎn)大廠 ， GB9948標(biāo)準(zhǔn)中雖然沒(méi)有要求必須進(jìn)行爐外精煉 ， 但為了保證它在苛刻條件下的使用質(zhì)量 ， 均超標(biāo)準(zhǔn)加入了爐外精煉工藝 ， 因此其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷相對(duì)較少 。 GB6479和 GB5310標(biāo)準(zhǔn)本身就規(guī)定了應(yīng)進(jìn)行爐外精煉的要求 ， 故其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷最少 ， 材料質(zhì)量最高 。上述幾個(gè)鋼管標(biāo)準(zhǔn)的制造質(zhì)量等級(jí)從低到高的順序依次應(yīng)是 GB/T8163＜ GB3087＜ GB9948＜ GB5310＜ GB6479。 從使用角度來(lái)講，一般情況下， GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)的鋼管適用于設(shè)計(jì)溫度小于 350℃ 、壓力低于 、油氣和壓力低于 。對(duì)于油品、油氣介質(zhì)，當(dāng)其設(shè)計(jì)溫度超過(guò) 350℃ 或設(shè)計(jì)壓力大于 時(shí)，宜選用 GB9948或 GB6479標(biāo)準(zhǔn)的鋼管。對(duì)于存在氫脆或氫腐蝕的管道，或者在有應(yīng)力腐蝕傾向環(huán)境中工作的管道，也宜使用 GB9948或 GB6479標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)?，氫脆或氫腐蝕環(huán)境存在時(shí)，會(huì)因它的內(nèi)部缺陷對(duì)介質(zhì)有破壞敏感作用而導(dǎo)致管子使用壽命下降，甚至過(guò)早的產(chǎn)生破壞。凡是低溫下 (小于 20℃) 使用的碳素鋼鋼管應(yīng)采用 GB6479標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)橹挥兴?guī)定了能滿足對(duì)材料低溫沖擊韌性的要求。 GB3087和 CB5310標(biāo)準(zhǔn)是專門為鍋爐用鋼管而設(shè)臵的標(biāo)準(zhǔn)。 《 鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程 》 強(qiáng)調(diào)指出，凡與鍋爐相連的管子都屬監(jiān)察范圍，其材料與標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用都應(yīng)符合 《 鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程 》 的要求，故鍋爐、電站、供暖以及石化生產(chǎn)裝臵中用到的公用蒸汽管道 (由系統(tǒng)供給 )等都應(yīng)采用 GB3087或GB5310標(biāo)準(zhǔn)。 值得注意的是，質(zhì)量好的鋼管標(biāo)準(zhǔn)，鋼管的價(jià)格也比較高，如 GB9948比 GB/T8163同材料的價(jià)格高近 1/5，因此，在選用鋼管材料標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)依據(jù)使用條件綜合考慮，既要可靠又要經(jīng)濟(jì)。 （ 2） 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無(wú)縫鋼管 石油化工生產(chǎn)裝臵中，常用的鉻鉬鋼和鉻鋁釩鋼無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有 GB994 GB647 GB5310共三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 GB9948標(biāo)準(zhǔn)包含的鉻鉬鋼材料牌號(hào)有 l2CrMo、 l5CrMo、1Cr2Mo、 1Cr5Mo共 4種。 GB6479標(biāo)準(zhǔn)包含的鉻鉬鋼材料牌號(hào)有 l2