2壓力管道材料部分

1、壓力管道材料部分前言管道材料是整個管道設(shè)計過程中的基礎(chǔ)部分，它直接影響到壓力管道的可靠性和經(jīng)濟性。在一個石油化工生產(chǎn)裝置中，管道材料的費用約占整個工程投資的十分之一，而管道的材料設(shè)計涉及到管道器材標準體系的選用、材料選用、壓力等級的確定、管道及其元件型式的選用等內(nèi)容。由于壓力管道安全管理剛剛起步許多從事這方面工作的技術(shù)人員對這一事物還不太了解技術(shù)基礎(chǔ)工作也比較薄弱。從壓力管道設(shè)計認證過程中發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計單位尤其是在管道材料和管道應(yīng)力方面以

2、前考慮的較少因此壓力管道的材料部分我們就從最基礎(chǔ)的知識講起，重要的不是您在本次學(xué)習(xí)班上學(xué)到了某一個知識點，而是要搞清一個設(shè)計思路，設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都有依據(jù)、有標準可尋。目錄1金屬材料基礎(chǔ)知識1.1金屬的微觀結(jié)構(gòu)1.2金屬材料的基本性能1.3溫度對金屬材料的影響1.4常見元素對金屬材料性能的影響2常用金屬材料2.1鑄鐵2.2碳素鋼2.3合金鋼3壓力管道常用金屬材料的基本限制條件3.1一般限制條件3.2常用材料的應(yīng)用限制3.3其它方面對材料

3、的限制4應(yīng)用標準體系4.1國際上常用的標準體系4.2國內(nèi)常用的標準體系5管道壓力等級6管道器材選用7表面處理、防腐、涂層8管道施工及驗收規(guī)范1金屬材料基礎(chǔ)知識金屬材料的性能首先取決于它的元素組成，其次它也將受微觀組織、加工方法、熱處理方式等因素的影響，而工程選材主要是依據(jù)材料的性能而進行的。作為材料工程師，有必要對影響材料的有關(guān)基本知識有所了解，并能夠?qū)Σ牧系募庸し椒?、熱處理、檢查試驗等提出適宜的要求，從而能夠選用到既可靠又經(jīng)濟的材料。

4、有關(guān)金屬材料的基本知識今天僅介紹金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)、基本性能、常見元素對性能的影響以及金屬材料的分類及牌號標識等內(nèi)容。1.1金屬的微觀結(jié)構(gòu)1.1.1碳鋼與鑄鐵體心立方晶格Fe原子之間空隙小，溶碳能力小，室溫溶碳0.006％，723℃溶碳最大0.02％。強度和硬度低，韌性和塑性好?！魥W氏體碳溶解在面心立方晶格Fe原子之間形成的固溶體。是碳鋼在高溫時的組織。面心立方晶格Fe原子之間空隙大，溶碳能力最大2.06％。C的大量溶入，使其具有一定的

5、強度和硬度，良好的塑性?！魸B碳體：鐵碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體、奧氏體中時，“剩余”的碳與鐵形成的鐵碳化合物（Fe3C）的晶體組織。（其硬度極高，塑性幾乎零。滲碳體含C6.67％，熔點1600℃）◆石墨：鑄鐵中的C2.06%，奧氏體最大溶碳量2.06％，剩余的C以石墨形式存在。1.1.2鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是表示不同成分的鐵碳合金在不同溫度下所具有的狀態(tài)或組織的關(guān)系圖。相圖的作用通過鐵碳合金相圖能掌握鋼的組織隨成分和溫度變化的規(guī)

6、律以便能夠正確制定熱處理和熱加工的工藝，是改變其組織，獲得所需要的性能的依據(jù)。圖1－3鐵碳合金相圖相圖中有：兩個組元：鐵（Fe）性能表現(xiàn)為強度和硬度較低，塑性和韌性較好滲碳體（Fe3C）性能表現(xiàn)為硬而脆四個基本相：液相（L）、鐵素體（а）、奧氏體（γ）和滲碳體（Fe3C）兩個次生相：珠光體（鐵素體＋滲碳體的兩相機械混合物）具有良好的強度和硬度又具有良好的塑性和韌性，屬常溫穩(wěn)定組織萊氏體（奧氏體＋滲碳體的兩相機械混合物）1)C0.8％滲碳

7、體＋珠光體過共析鋼（ES過共析鋼）GS線：C0.8％的鐵碳合金加熱時鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終了溫度線（Ac3），或者冷卻時奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始溫度線（Ar3）。ES線：0.8％PSK線：鐵碳合金加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度線（Ac1），或者冷卻時奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的溫度線（Ar1）。以20鋼為例根據(jù)鐵碳合金相圖來看一下其結(jié)晶過程：20鋼在①點以上時為液體（L），冷卻至稍低于①點的溫度時開始從液相中結(jié)晶出δ鐵；冷卻至②點溫度以下時，生