工程上(shang)的(de)實際應用(yong)環境條(tiao)件是十(shi)分復雜的(de),不(bu)同(tong)的(de)介質(zhi)、介質(zhi)溫度、介質(zhi)壓力等操(cao)作條(tiao)件的(de)組(zu)合(he),構成了無數個選材(cai)(cai)條(tiao)件。工程上(shang),壓力管道選材(cai)(cai)除了要(yao)(yao)確定材(cai)(cai)料(liao)牌(pai)號(hao)外,還要(yao)(yao)確定材(cai)(cai)料(liao)標準,因為(wei)不(bu)同(tong)的(de)材(cai)(cai)料(liao)標準,對材(cai)(cai)料(liao)質(zhi)量的(de)要(yao)(yao)求是不(bu)一樣的(de)。ASME、GB 50316、SH/T 3059、HG/T 20646等標準均提到了常(chang)用(yong)金屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)基(ji)本(ben)限制(zhi)條(tiao)件。
材料選用時,首(shou)先應遵循下列一(yi)些原則。
1. 滿足操作條(tiao)件的要(yao)求
①. 根據操作(zuo)條(tiao)件判斷該管(guan)(guan)道是(shi)不是(shi)壓(ya)力(li)管(guan)(guan)道,屬于哪(na)一類壓(ya)力(li)管(guan)(guan)道。
不(bu)同類別的壓(ya)力(li)管(guan)道因其重(zhong)要(yao)性不(bu)同,發(fa)生事(shi)故帶來的危(wei)害(hai)程度不(bu)同,對材料的要(yao)求也不(bu)同。一般情(qing)況下(xia),高(gao)類別的壓(ya)力(li)管(guan)道(如一類壓(ya)力(li)管(guan)道)從材料的冶煉工(gong)藝到最終(zhong)產品的檢查試驗都比低類別的壓(ya)力(li)管(guan)道要(yao)求高(gao)。
②. 應考慮操作條件對材(cai)料(liao)的選(xuan)擇要求。
不同的材料對同一腐蝕介質的耐腐蝕性能是不相同的。在腐蝕環境中,選用材料應避免災難性的腐蝕形式(如應力腐蝕開裂(lie))出現,而對均勻腐蝕(shi),一般至少應限定在“耐腐蝕”級,即最高腐蝕速率不超過0.5mm/a。
③. 介質(zhi)溫度也(ye)是(shi)選(xuan)用材料的一個重要參數。
因為溫(wen)度的(de)(de)(de)變化(hua)會引起(qi)材(cai)料的(de)(de)(de)一系列性能變化(hua),如(ru)低(di)溫(wen)下(xia)材(cai)料的(de)(de)(de)脆性,高溫(wen)下(xia)材(cai)料的(de)(de)(de)石(shi)墨化(hua)、蠕變等問題(ti)。很多腐蝕(shi)形(xing)態都與介質(zhi)溫(wen)度有密切(qie)的(de)(de)(de)關(guan)系,甚(shen)至是腐蝕(shi)發生的(de)(de)(de)基本(ben)條(tiao)件。因此(ci)壓(ya)力管道的(de)(de)(de)選材(cai)應滿足溫(wen)度的(de)(de)(de)限制條(tiao)件。
2. 滿足(zu)材料加工(gong)工(gong)藝和(he)工(gong)業化生產的要求
①. 理想的材料應該是容易(yi)獲(huo)得的,即它(ta)應具有良好的加工工藝性、焊接(jie)性能等。
例如,對于(yu)一些(xie)腐蝕環境,選用(yong)(yong)(yong)碳鋼(gang)(gang)和不(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)合制(zhi)成的(de)壓力管道及其元件來代替純不(bu)銹鋼(gang)(gang)材料無疑是(shi)經濟適用(yong)(yong)(yong)的(de),但由(you)于(yu)許多制(zhi)造廠的(de)復(fu)合工藝不(bu)過關,使用(yong)(yong)(yong)中屢次出現問題(ti),從而(er)給(gei)復(fu)合材料的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)帶來了限制(zhi),尤其是(shi)碳鋼(gang)(gang)與0Cr13的(de)復(fu)合板材因現場焊接質量不(bu)容易保證,以致工程上不(bu)敢使用(yong)(yong)(yong)或者說不(bu)敢大量使用(yong)(yong)(yong)它(ta)。
②. 工程上的材料應用是(shi)系列化、標準化的。
實(shi)際工程(cheng)中不像在實(shi)驗室中,可以(yi)做(zuo)到少量、理(li)想化(hua)的材料應用。將材料標準(zhun)化(hua)、系列化(hua)便于(yu)大(da)(da)規模(mo)生產,減少材料品(pin)種(zhong),從而可以(yi)節約設(she)計、制(zhi)造、安(an)裝(zhuang)、使用等(deng)各環節的投入,同時也將大(da)(da)大(da)(da)降低(di)生產成本。
所以工程上(shang)應(ying)首先選(xuan)用標準材料,對于必須選(xuan)用的新材料,應(ying)有完整的技(ji)(ji)術(shu)評定(ding)文件,并經過省級及(ji)以上(shang)管(guan)理部門組織技(ji)(ji)術(shu)鑒定(ding),合格后(hou)才能使用。
對(dui)于(yu)進口的材料(liao),應提出(chu)詳細(xi)的規格(ge)、性(xing)能(neng)、材料(liao)牌號、材料(liao)標(biao)(biao)準、應用標(biao)(biao)準等技術要求,并按國(guo)內的有關(guan)技術要求對(dui)其進行復驗,合(he)格(ge)后才能(neng)使(shi)用。
3. 符(fu)合既(ji)適(shi)用又經濟的要(yao)求
這(zhe)是一個很原則(ze)的(de)(de)問題(ti),實際操作起來(lai)是很復(fu)雜的(de)(de)。它要求材料工程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)運用工程(cheng)學、材料學、腐蝕學等方(fang)面的(de)(de)知識綜合判斷。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)問題(ti)有時(shi)是可以(yi)定量計(ji)算(suan)的(de)(de),有時(shi)則(ze)是不(bu)可以(yi)定量計(ji)算(suan)的(de)(de)。一般情況下,應從以(yi)下幾個方(fang)面來(lai)考慮。
①. 腐蝕方(fang)面(mian)
例(li)如,對(dui)于某一個腐(fu)(fu)蝕(shi)環境(jing),若選(xuan)(xuan)用高級(ji)的(de)(de)、價(jia)格(ge)高的(de)(de)材料(liao)時(shi)遭受的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)能(neng)是危險性較大的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi),而選(xuan)(xuan)用低級(ji)的(de)(de)、價(jia)格(ge)低的(de)(de)材料(liao)時(shi)遭受的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)能(neng)是具有較大腐(fu)(fu)蝕(shi)速率的(de)(de)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)。進行(xing)(xing)綜合的(de)(de)技術經濟評定后,此時(shi)就應(ying)考慮選(xuan)(xuan)用低級(ji)材料(liao)并(bing)輔以其他防腐(fu)(fu)措(cuo)施(shi)。總之(zhi)這一類型的(de)(de)材料(liao)選(xuan)(xuan)用應(ying)進行(xing)(xing)經濟核算(suan)。
②. 材料(liao)標準及制造方面(mian)
壓力管(guan)道的(de)類別與材料(liao)標準和制造(zao)要求(qiu)并沒有一(yi)(yi)個完全一(yi)(yi)一(yi)(yi)對(dui)應的(de)關系,這就要求(qiu)材料(liao)工(gong)程師應用有關知識來綜合考慮。
許多材料(liao)標準和制造(zao)標準中,都有許多需要用戶確認的選擇(ze)項(xiang)。當用戶沒有指定時,制造(zao)商將按(an)自己的習(xi)慣去(qu)做。例如,鋼管(guan)的供(gong)貨(huo)(huo)長(chang)度、供(gong)貨(huo)(huo)狀態等都屬于(yu)這類項(xiang)目。
有(you)(you)些項(xiang)目(mu)則(ze)是附加檢(jian)驗項(xiang)目(mu),這些檢(jian)驗項(xiang)目(mu)不是必需的(de)(de),只(zhi)有(you)(you)用戶要(yao)求(qiu)時制造商才做。用戶可(ke)以根據(ju)使用條(tiao)件(jian)不同,追加若(ruo)干檢(jian)驗項(xiang)目(mu)以便更好地控制材料(liao)的(de)(de)內(nei)在質量。但(dan)提出了這些特殊要(yao)求(qiu)就意味(wei)著產(chan) 品價格的(de)(de)上(shang)升,有(you)(you)些檢(jian)驗項(xiang)目(mu)如射(she)線探(tan)傷的(de)(de)費用是很高的(de)(de)。如何追加這些附加檢(jian)驗項(xiang)目(mu),應結(jie)合使用條(tiao)件(jian)和產(chan)品的(de)(de)價格綜合考慮。
③. 新(xin)材料、新(xin)工藝應用方面
采用新材料,支持新材料、新工藝(yi)的(de)開發和(he)應用,可以有(you)效地降低建設投資,又能滿足生產工藝(yi)對材料的(de)要求。
例如,用滲鋁碳鋼代替不銹鋼用于抗硫和有機酸的腐蝕;用碳鋼與不銹鋼(gang)的復合材料代替純不銹鋼材料;用焊接質量有保證的有縫鋼管代替無縫鋼管等。

