常用金屬材料的基本限制條件

1、常用金屬材料的基本限制條件常用金屬材料的基本限制條件工程上的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境條件是十分復(fù)雜的，不同的介質(zhì)、介質(zhì)溫度、介質(zhì)壓力等操作條件的組合，構(gòu)成了無(wú)數(shù)個(gè)選材條件。就常見(jiàn)的選材條件來(lái)說(shuō)，要想在這里逐一給出其選材結(jié)論是不現(xiàn)實(shí)的，它也正是各個(gè)設(shè)計(jì)院或工程公司一直致力研究的問(wèn)題。在這里將換一種方式，以材料為主體，應(yīng)用金屬理論、腐蝕理論以及工程理論來(lái)確定各種常用材料的使用限制條件。工程上，壓力管道選材除了要確定材料牌號(hào)外，還要確定材料標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌?/p>

2、的材料標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料質(zhì)量的要求是不一樣的。1一般限制條件一般限制條件在進(jìn)行工程材料選用時(shí)，首先應(yīng)遵循下列一些原則。1.1滿足操作條件的要求滿足操作條件的要求a根據(jù)操作條件判斷該管道是不是壓力管道，屬于那一類壓力管道。不同類別的壓力管道因其重要性不同，發(fā)生事故帶來(lái)的危害程度不同，故對(duì)材料的要求也不同。一般情況下，高類別的壓力管道(如一類壓力管道)從材料的冶煉工藝到最終產(chǎn)品的檢查試驗(yàn)都比低類別的壓力管道要求高。b.應(yīng)考慮操作條件對(duì)材料的選擇要

3、求。不同的材料對(duì)同一腐蝕介質(zhì)的抗腐蝕性能是不相同的。在腐蝕環(huán)境中，選用材料應(yīng)避免災(zāi)難性的腐蝕形式(如應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂)出現(xiàn)，而對(duì)均勻腐蝕，一般至少應(yīng)限定在“耐腐蝕“級(jí)，即最高年腐蝕速率不超過(guò)0.5mm；c.介質(zhì)溫度也是選用材料的一個(gè)重要參數(shù)。因?yàn)闇囟鹊淖兓瘯?huì)引起材料的一系列性能變化，如低溫下材料的脆性，高溫下材料的石墨化、蠕變等問(wèn)題。很多腐蝕形態(tài)都與介質(zhì)溫度有密切的關(guān)系，甚至是腐蝕發(fā)生的基本條件。因此壓力管道的選材應(yīng)滿足溫度的限制條件。1.

4、2滿足材料加工工藝和工業(yè)化生產(chǎn)的要求滿足材料加工工藝和工業(yè)化生產(chǎn)的要求a理想的材料應(yīng)該是容易獲得的，即它應(yīng)具有良好的加工工藝性、焊接性能等理想的材料應(yīng)該是容易獲得的，即它應(yīng)具有良好的加工工藝性、焊接性能等。例如，對(duì)于一些腐蝕環(huán)境，選用碳鋼和不銹鋼復(fù)合制成的壓力管道及其元件來(lái)代替純不銹鋼材料無(wú)疑是經(jīng)濟(jì)適用的，但由于許多制造廠的復(fù)合工藝不過(guò)關(guān)，使用中屢次出現(xiàn)問(wèn)題，從而給復(fù)合材料的應(yīng)用帶來(lái)了限制，尤其是碳鋼與0Cr13的復(fù)合板材因現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量

5、不容易保證，以致工程上不敢使用或者說(shuō)不敢大量使用它。b.工程上的材料應(yīng)用是系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的。工程上的材料應(yīng)用是系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的。它不像在實(shí)驗(yàn)室中，可以做到少量、理想化的材料應(yīng)用。將材料標(biāo)準(zhǔn)化、系列化便于大規(guī)模生產(chǎn)，減少材料品種，從而可以節(jié)約設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用等各環(huán)節(jié)的投入，同時(shí)也將大大降低生產(chǎn)成本。所以工程上應(yīng)首先選用標(biāo)準(zhǔn)材料，對(duì)于必須選用的新材料，應(yīng)有完整的技術(shù)評(píng)定文件，并經(jīng)過(guò)省級(jí)及其以上管理部門組織技術(shù)鑒定，合格后才能使用。對(duì)于

6、必須進(jìn)口的材料，應(yīng)提出詳細(xì)的規(guī)格、性能、材料牌號(hào)、材料標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)要求，并按國(guó)內(nèi)的有關(guān)技術(shù)要求對(duì)其進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，合格以后才能使用。1.3符合既適用又經(jīng)濟(jì)的要求符合既適用又經(jīng)濟(jì)的要求這是一個(gè)很原則的問(wèn)題，實(shí)際操作起來(lái)是很復(fù)雜的。它要求材料工程師須運(yùn)用工程學(xué)、材料學(xué)、腐蝕學(xué)等方面的知識(shí)綜合判斷。這樣的問(wèn)題有時(shí)是可以定量計(jì)算的，有時(shí)則是不可以定量計(jì)算的。一般情況下，應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：a.腐蝕方面腐蝕方面1）對(duì)于局部腐蝕，若通過(guò)其它措

7、施(如工藝防腐措施)能防止或控制局部腐蝕的發(fā)生，特別是突然性、災(zāi)難性的局部腐蝕發(fā)生，就可以采用價(jià)格比較低的材料。否則，必須選用高級(jí)但價(jià)格高的材料。b.鎮(zhèn)靜鋼1)限用在設(shè)計(jì)溫度為0～400℃范圍內(nèi)。2)當(dāng)用于有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感的環(huán)境時(shí)，本體硬度及焊縫硬度應(yīng)不大于HB200，并對(duì)本體和焊縫進(jìn)行100％無(wú)損探傷；c.用于壓力管道的沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼1)含碳量不得大于0.24%。2)GB700標(biāo)準(zhǔn)給出了四種常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)，即：Q235A(

8、F、b)，Q235B(F、b)、Q235C、Q235D。其適用范圍如下：Q235AF鋼板：設(shè)計(jì)壓力P≤0.6MPa；使用溫度為0～250℃，鋼板厚度≯12mm；不得用于易燃，毒性程度為中度、高度或極度危害介質(zhì)的管道。Q235A鋼板：設(shè)計(jì)壓力P≤1.OMPa；使用溫度為0～350℃；鋼板厚度≯16mm；不得用于液化石油氣、毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的管道。Q235B鋼板：設(shè)計(jì)壓力P≤1.6MPa；使用溫度為0～350℃；鋼板厚度≯20m

9、m；不能用于高度和極度危害介質(zhì)的管道。Q235C鋼板：設(shè)計(jì)壓力P≤2.5MPa；使用溫度為0～400℃；鋼板厚度≯40mm；2.3優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼是壓力管道中應(yīng)用最廣的碳鋼，對(duì)應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)有：GBT699、GBT8163、GB3087、GB5310、GB9948、GB6479等。這些標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)不同的使用工況而提出了不同的質(zhì)量要求。它們共性的使用限制條件：a.輸送堿性或苛性堿介質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮有發(fā)生堿脆的可能，錳鋼(如16Mn)不

10、得用于該環(huán)境；b.在有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向的環(huán)境中工作時(shí)，應(yīng)進(jìn)行焊后應(yīng)力消除熱處理，熱處理后的焊縫硬度不得大于HB200。焊縫應(yīng)進(jìn)行100％無(wú)損探傷。錳鋼(如16Mn)不宜用于有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向的環(huán)境中；c.在均勻腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)腐蝕速率、使用壽命等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，如果核算結(jié)果證明選用碳素鋼是合適的，應(yīng)給出足夠的腐蝕余量，并采取相應(yīng)的其它防腐蝕措施；d.碳素鋼、碳錳鋼和錳釩鋼在425℃及以上溫度下長(zhǎng)期工作時(shí)，其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的

11、可能性，因此限制其最高工作溫度不得超過(guò)425℃(鍋爐規(guī)范則規(guī)定該溫度為450℃)；e.臨氫操作時(shí)，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性。f.含碳量大于0.24%的碳鋼不宜用于焊連接的管子及其元件；g.用于20℃及以下溫度時(shí)，應(yīng)做低溫沖擊韌性試驗(yàn)；h.用于高壓臨氫、交變載荷情況下的碳素鋼材料宜是經(jīng)過(guò)爐外精煉的材料。2.4鉻鉬合金鋼鉻鉬合金鋼常用的鉻鉬合金鋼材料標(biāo)準(zhǔn)有GB9948、GB5310、GB6479、GB3077、GB1221等，其使用限制條件

12、如下：a.碳鉬鋼(C0.5Mo)在468℃溫度下長(zhǎng)期工作時(shí)，其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的傾向，因此限制其最高長(zhǎng)期工作溫度不超過(guò)468℃；b.在均勻腐蝕環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)腐蝕速率、使用壽命等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，同時(shí)給出足夠的腐蝕余量；c.臨氫操作時(shí)，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性；d.在高溫H2H2S介質(zhì)環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)Nelson曲線和Couper曲線確定其使用條件；e.應(yīng)避免在有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的環(huán)境中使用；f在400550℃溫度區(qū)間內(nèi)長(zhǎng)期工作時(shí)，應(yīng)