工程上的(de)(de)(de)(de)實際應(ying)用(yong)環(huan)境條件是(shi)十(shi)分復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)(de),不(bu)同的(de)(de)(de)(de)介質、介質溫度、介質壓力(li)等操作條件的(de)(de)(de)(de)組合,構成了無數(shu)個(ge)選材(cai)(cai)(cai)條件。工程上,壓力(li)管道選材(cai)(cai)(cai)除了要(yao)確定材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)牌號(hao)外(wai),還要(yao)確定材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)標準,因為不(bu)同的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)標準,對材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)質量的(de)(de)(de)(de)要(yao)求是(shi)不(bu)一樣的(de)(de)(de)(de)。ASME、GB 50316、SH/T 3059、HG/T 20646等標準均(jun)提到了常用(yong)金屬材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)基本限制條件。
材料選(xuan)用時,首先應(ying)遵循下列(lie)一些原則。
1. 滿足操作條(tiao)件的要求
①. 根據操作條件判斷(duan)該管道是不是壓(ya)(ya)力管道,屬于哪一類壓(ya)(ya)力管道。
不(bu)同(tong)類別(bie)的(de)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)管道因其重要(yao)性不(bu)同(tong),發生事(shi)故帶來的(de)危害程度不(bu)同(tong),對材(cai)料的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)不(bu)同(tong)。一(yi)般情況下,高類別(bie)的(de)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)管道(如一(yi)類壓(ya)力(li)(li)(li)(li)管道)從材(cai)料的(de)冶煉工藝到最終產(chan)品的(de)檢查(cha)試驗都比低類別(bie)的(de)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)管道要(yao)求(qiu)高。
②. 應考慮操作條件對材料的選擇要求(qiu)。
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)出現,而對均勻腐蝕,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. 介質溫度(du)也是(shi)選用材料(liao)的一個重要參數(shu)。
因為溫(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)會引起(qi)材(cai)料(liao)的(de)一系列(lie)性能變(bian)(bian)化(hua)(hua),如低(di)溫(wen)下(xia)材(cai)料(liao)的(de)脆性,高溫(wen)下(xia)材(cai)料(liao)的(de)石墨化(hua)(hua)、蠕變(bian)(bian)等問題。很多(duo)腐(fu)蝕(shi)形態都與(yu)介質溫(wen)度(du)有密(mi)切(qie)的(de)關系,甚至是腐(fu)蝕(shi)發生(sheng)的(de)基本條件。因此壓力管道(dao)的(de)選材(cai)應滿足溫(wen)度(du)的(de)限制(zhi)條件。
2. 滿足材料(liao)加(jia)工工藝(yi)和工業化(hua)生產的(de)要求
①. 理(li)想的材料應該(gai)是(shi)容易獲得的,即它應具有良好的加工工藝(yi)性(xing)、焊接性(xing)能等。
例如(ru),對于一些腐蝕(shi)環境,選用(yong)碳鋼(gang)和不(bu)銹鋼(gang)復(fu)(fu)合制成(cheng)的(de)(de)壓力管(guan)道(dao)及其元件(jian)來代替純不(bu)銹鋼(gang)材料(liao)(liao)無疑是經濟適用(yong)的(de)(de),但由于許多(duo)制造廠(chang)的(de)(de)復(fu)(fu)合工藝不(bu)過關,使(shi)(shi)用(yong)中(zhong)屢(lv)次出現(xian)問題,從(cong)而給復(fu)(fu)合材料(liao)(liao)的(de)(de)應用(yong)帶來了限制,尤(you)其是碳鋼(gang)與0Cr13的(de)(de)復(fu)(fu)合板材因現(xian)場焊接(jie)質量不(bu)容易保證,以致工程上不(bu)敢(gan)使(shi)(shi)用(yong)或者說不(bu)敢(gan)大量使(shi)(shi)用(yong)它。
②. 工(gong)程上的(de)材料應用是(shi)系列化、標準(zhun)化的(de)。
實(shi)際工(gong)程中(zhong)不像在實(shi)驗室中(zhong),可以做到少量、理想化的材料(liao)應(ying)用(yong)。將材料(liao)標準化、系列(lie)化便于(yu)大(da)規模生產,減少材料(liao)品種,從而可以節約設計、制造、安裝(zhuang)、使(shi)用(yong)等(deng)各(ge)環(huan)節的投入(ru),同時也將大(da)大(da)降低生產成本。
所以工(gong)程上應首先選(xuan)用標準材料,對于必須選(xuan)用的(de)新材料,應有完整的(de)技(ji)(ji)術評(ping)定文件,并經過省級(ji)及(ji)以上管理(li)部門組織技(ji)(ji)術鑒定,合格(ge)后才能使(shi)用。
對(dui)于進口的材(cai)(cai)料(liao)(liao),應提出詳細(xi)的規(gui)格、性(xing)能、材(cai)(cai)料(liao)(liao)牌號、材(cai)(cai)料(liao)(liao)標(biao)準(zhun)、應用(yong)標(biao)準(zhun)等技術要求,并按國內的有關技術要求對(dui)其進行復(fu)驗,合格后才能使用(yong)。
3. 符(fu)合(he)既適用又經濟(ji)的要(yao)求(qiu)
這(zhe)是一(yi)個很原(yuan)則(ze)的(de)問題,實(shi)際操作起來(lai)是很復雜的(de)。它要(yao)求材料(liao)工(gong)程師必須運用工(gong)程學(xue)、材料(liao)學(xue)、腐蝕學(xue)等方面的(de)知識綜合判斷。這(zhe)樣的(de)問題有時(shi)是可以(yi)定(ding)量計(ji)算的(de),有時(shi)則(ze)是不(bu)可以(yi)定(ding)量計(ji)算的(de)。一(yi)般情況下,應從以(yi)下幾(ji)個方面來(lai)考慮。
①. 腐蝕方(fang)面
例(li)如,對于某(mou)一(yi)個(ge)腐蝕環境,若選(xuan)(xuan)用高級的(de)、價格高的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)時(shi)遭受的(de)腐蝕可能是危險性較大的(de)局部腐蝕,而選(xuan)(xuan)用低(di)級的(de)、價格低(di)的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)時(shi)遭受的(de)腐蝕可能是具有(you)較大腐蝕速率(lv)的(de)均(jun)勻腐蝕。進(jin)行綜合的(de)技術經濟評定后,此時(shi)就應考(kao)慮選(xuan)(xuan)用低(di)級材(cai)料(liao)(liao)(liao)并(bing)輔以其他防腐措施。總之(zhi)這一(yi)類型(xing)的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)選(xuan)(xuan)用應進(jin)行經濟核算(suan)。
②. 材(cai)料標準及制造方(fang)面
壓力管(guan)道的類別與材(cai)料標準和制造(zao)要求并沒(mei)有(you)一(yi)個完全(quan)一(yi)一(yi)對應的關系,這就要求材(cai)料工(gong)程師應用有(you)關知識來綜(zong)合考慮(lv)。
許多材料標(biao)準和制造(zao)(zao)標(biao)準中,都有許多需(xu)要(yao)用(yong)戶確認的選擇項(xiang)。當用(yong)戶沒有指定(ding)時,制造(zao)(zao)商將按自己(ji)的習慣去(qu)做(zuo)。例如(ru),鋼管(guan)的供貨長度、供貨狀態等都屬于這類項(xiang)目。
有(you)些(xie)項目則是附加檢(jian)驗(yan)項目,這些(xie)檢(jian)驗(yan)項目不是必需的(de)(de)(de),只有(you)用(yong)戶要(yao)求(qiu)時制造商才做。用(yong)戶可(ke)以根據使用(yong)條件不同,追加若干檢(jian)驗(yan)項目以便更好地控制材料(liao)的(de)(de)(de)內在質(zhi)量(liang)。但(dan)提(ti)出了這些(xie)特殊(shu)要(yao)求(qiu)就意(yi)味著產 品(pin)價格的(de)(de)(de)上升,有(you)些(xie)檢(jian)驗(yan)項目如(ru)射線探傷的(de)(de)(de)費用(yong)是很高的(de)(de)(de)。如(ru)何追加這些(xie)附加檢(jian)驗(yan)項目,應(ying)結(jie)合使用(yong)條件和(he)產品(pin)的(de)(de)(de)價格綜合考慮。
③. 新材(cai)料、新工藝應用方面
采用新(xin)材料,支持新(xin)材料、新(xin)工藝的開發和應用,可以(yi)有(you)效地(di)降(jiang)低建(jian)設投資,又能滿足生產工藝對(dui)材料的要求(qiu)。
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。

