化工管道的标识、尺寸标准、常用材料和选材
管道由管道组成件、管道支吊架等组成,用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。
1.管道介绍
管道:由管道组成件、管道支吊架等组成,用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。
常见的管道材质有:碳素钢管、低合金钢管、合金钢管、铜及铜合金管、钛管、塑料管、玻璃钢管、衬里管等等。本篇文章主要介绍金属管道。
制管方式:无缝钢管、有缝(焊接)钢管
焊接钢管工艺相对简单,成本较低,但强度低于无缝钢管。较小口径的焊管大多采用直缝焊,较大口径多采用螺旋缝。
无缝钢管由于其出色的性能,在DN15-DN500之间成为化工行业用的最多的管子。
按设计温度DT、设计压力DP分类:
低温管道(DT≤-20℃)、高温管道(DT≥350℃)、低压管道(DP<1.6MPa)、中压管道(1.6MPa<dp<10mpa)、高压管道(10MPa<dp<100mpa)、超高压管道(DP>100MPa)。
需要注意的是,根据《工业金属管道工程施工质量验收规范》(GB 50184-2011)设计温度低于-20℃的管道焊缝检查等级为Ⅰ级,即焊缝无损检测比例为100%。
2.管道的一般要求
2.1钢管尺寸
根据《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》(HG/T 20553-2011)中规定,常用钢管的外形尺寸摘录如下:
Ia为英制管,钢管外径等效ISO:4200,Ib为Ia的代用系列,将钢管外径圆整到整数。Ⅱ系列为公制管,不能采用螺纹管螺纹和螺纹管件。
2.2常见管道标准
2.2.1《输送流体用无缝碳钢钢管》(GB/T8163-2018)
应用最广泛的碳钢管,适用于设计温度小于350℃、设计压力为中低压的管道,不用于GC1级管道。常见牌号:20、10、Q345。
2.2.2《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T3091)
主要用于低压管道,温度在0-200℃,常用作水、空气等无毒无害流体。当镀锌钢管采用螺纹连接时,应选择Ia系列尺寸的加厚管,常用于仪表空气管,现在一般不用于自来水管。常用牌号:Q235、Q345。
2.2.3《低中压锅炉用无缝钢管》(GB3087)
主要用于中低压锅炉给水管道、蒸汽管道。性能和GB/T8163相似,稍稍优于8163的管子。常用牌号:10、20。
2.2.4《高压锅炉用无缝钢管》(GB/T5310)
主要用于高压锅炉给水管道、蒸汽管道。常用牌号:20G。
2.2.5《石油裂化用无缝钢管》(GB9948)
主要用于高压管道及GC1级管道,常用牌号:10、20。
2.2.6《高压化肥设备用无缝钢管》(GB6479)
主要用于高压管道及各种不同介质流体,性能优于GB9948,常用牌号:10#、20#、Q355。
2.2.7《流体输送用不锈钢无缝钢管》(GB/T14976)
无缝不锈钢管道,抗腐蚀性强,可以输送清洁流体。使用温度及压力范围较广,电子医药行业多用不锈钢管道。主要牌号:S30408、S30403(304L)、S31608、S31603(316L)。
2.2.8《流体输送用不锈钢焊接钢管》(GB/T12771)
一般用于口径较大的中低压管道,不用于高压、剧烈循环工况或GC1级管道。主要牌号:S30408、S30403(304L)、S31608、S31603(316L)。
2.2.8《低温管道用无缝钢管》(GB/T18984)
用于-45℃~-196℃低温管道,用的不多,没有与之配套的管件。
其中无缝钢管外形尺寸符合《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008)、焊接钢管外形尺寸符合《焊接钢管尺寸及单位长度质量》(GB/T21835-2008)。
碳钢管性能依次为GB6479、GB/T5310>GB9948>GB3087、GB/T8163。其中GB6479主要控制各种不同介质对其产生的腐蚀而破坏的抗腐蚀性能和机械强度,GB/T5310主要控制钢管输送高压蒸汽的可靠性,因此GB6479适用范围更广。
除了上述的国标管道,还有石化行业的标准管道、美国的ASME管道,在不同标准的管道搭配使用时,必须注意管道及其组成件是否匹配。在生产中,我们应当根据自己的实际工况选择合适管道,可以有效地降低一次费用和维护成本。
3.化工管道常用材料的分类
4.化工管道常用材料特性
铸铁管
普通铸铁管
主要用于埋在地卜的给水总管、煤气总管、污水管等,它对泥土、酸、碱具有较好的耐腐蚀性能。
但它的强度低、脆性大,所以不能用于压力较高或有毒、爆炸性介质的管道上。
硅铁管高硅铁管
能抵抗多种强酸的腐蚀,它的硬度高,不易加工,受振动和冲击易碎。抗氯硅铁管主要是能够抵抗各种温度和浓度盐酸的腐蚀。
碳钢管
一般不耐腐蚀,特定场合下,比如浓硫酸,碱液 (常温),能够耐一定腐蚀。不适合含氯离子场合,对应力腐蚀敏感。
不锈钢管
奥氏体不锈钢
奥氏体型不锈钢一般属于耐蚀钢,是应用最广泛的一类钢,其中以18-8型不锈钢最有代表性,它是有较好的力学性能,便于进行机械加工、冲压和焊接。
在氧化性环境中具有优良的耐腐蚀性能和良好的耐热性能。但对溶液中含有氯离子(CL-)的介质特别敏感,易于发生应力腐蚀。
304不锈钢
最常用的不锈钢,含有少量的铬和镍,碳含量很低,易于热处理。耐高温方面也比较好,一般使用温度极限小于650℃。
304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸,在实验中得出:浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中,304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
304L不锈钢
低碳版的304,主要是针对304钢材碳渗透的情况。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。
321不锈钢
是Ni-Cr-Mo型奥氏体不锈钢,其性能与304非常相似,但是由于加入了金属钛,使其具有了更好的耐晶界腐蚀性及高温强度。
321不锈钢具有的优异的高温应力破断性能及高温抗潜变性能,应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件。
316不锈钢
添加Mo,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用。耐腐蚀性能优于304不锈钢,且耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。
由于添加了Mo, 因此对稀硫酸, 还有含氯离子的溶液有一定抗腐蚀性。316的耐腐蚀性更好些,比304在高温环境下更耐腐蚀。
316L不锈钢
316L含碳量远远低于316;而含碳高量是造成金属晶间腐蚀的主要主要因素,所以在化工行业的重要工况下,316L用途广泛,但316L价格偏高,316L在耐氯离子腐蚀性方面比316好。
高合金含量的不锈钢
镍含量在29%~30%,铬含量在20%以上,对酸和盐酸有很好的耐腐蚀性, 当然更加昂贵。
蒙乃尔管
蒙乃尔合金又称镍合金,是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。
蒙乃尔合金耐腐蚀性好,是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。
此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性,对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。
该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹,切削性能良好。 适用温度可以到500℃,它要比不锈钢贵,但是在氯离子环境下,对应力腐蚀开裂不敏感。
哈氏合金管
是镍基合金的一种,目前主要分为B、C、G三个系列,主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合,在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。
主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐,在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。
因此,近三十年以来、在苛刻的腐蚀环境中,如化工、石油化工、烟气脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。最早,哈氏合金是为了HCL场合的腐蚀开发的。
铜和铜合金管
化工工业中主要应用黄铜(铜和锌合金), 还有锡青铜(黄铜中加入锡), 铝青铜,铜镍合金(白铜)等。
铜合金具有优良的耐大气和海水腐蚀性能,在一般介质中以均匀腐蚀为主。
黄铜在大气,多种介质水溶液,有机酸中具有良好的耐蚀性;锡青铜在各种腐蚀介质中表现出比黄铜更好的耐蚀性。
铜合金在与大气和海洋环境相互作用的过程中,表面能生成钝态或者半钝态的保护薄膜,使各种腐蚀受到抑制。 因此,大多数铜合金在大气环境中显示出优良的耐蚀性能。
黄铜和锡青铜在化工主要用在阀门和管件,还有换热器的管束。 白铜经常用在同海水换热的换热器的管束材料。
钛合金管
主要用来对付含氯溶液,比如海水和湿氯,形成了一层氧化膜抵抗腐蚀。钛材料在对付HCL,含氯溶液,海水等场合。
聚氯乙烯管
耐绝大多数无机酸,无机盐溶液,不耐强硫酸/强硝酸,不适用绝大多数有机溶剂。大部分情况下,PVC管适用于电线管道和排污管道。
聚四氟乙烯管
除了融碱,氟化物,几乎耐所有的化学品 。 温度可以达到250C,线膨胀系数是钢的10～20倍;但是昂贵,成型加工困难,导热性能较差。
具有耐腐蚀,耐老化,低摩擦系数,不沾性,耐温范围广等特点。,常用在输送腐蚀性气体的输送管,排气管等。
玻璃钢管
密度小,质量轻,玻璃钢管的质量只有铸铁管的1/6,在安装相同质量的管道时,玻璃钢管的长度要比铸铁管长6倍,这大大加快了施工进度,节省了施工费用。
机械强度高,抗冲击性能优良,不易受冲击损坏; 耐久性优良;耐化学腐蚀性优良;在寒冷地区可经受低温及解冻等冻融的环境,管子不会膨胀而冻裂,也不会产生爆裂事故。
管材内壁光滑、对流体阻力小、不易附着沉积物,介质运动摩擦损失仅为钢管的30%,输送效率大大高于钢管和水泥管。
不导电、不传热,保温性能好,绝缘性好,管材表面也不易结露,所以可大量用于热能输送管线。
其原料成本价格略高于铸铁管和混凝土管,与钢管接近,但由于它的许多优良特性和运输、施工费用的降低,其综合造价均比传统管材要低。
大口径管适用于埋地排水管、愉油管等;小口径管由于抗冲性优良,大半用作雨水管道。国外已广泛应用大口径玻纤缠绕玻璃钢管作为给水管,代替铸铁管和预应力钢筋混凝土管。
5.化工常用管道材料选择
☆A—能够或正被成功应用
☆B—应用过程应注意
☆C—不能应用
☆LL—缺乏资料
注表中的推荐不是绝对的,因为材料的耐腐蚀性与流体的浓度、温度、压力和杂质等因素有关,本表只能作为一个导则。
本文来源于综合公开信息。
