工程上(shang)的(de)(de)(de)實際應(ying)用環境條(tiao)(tiao)件是十分復雜(za)的(de)(de)(de),不同的(de)(de)(de)介質(zhi)(zhi)、介質(zhi)(zhi)溫度、介質(zhi)(zhi)壓力(li)等(deng)操(cao)作條(tiao)(tiao)件的(de)(de)(de)組合,構成(cheng)了(le)無數個選材(cai)條(tiao)(tiao)件。工程上(shang),壓力(li)管(guan)道選材(cai)除(chu)了(le)要(yao)確定材(cai)料(liao)牌號外,還(huan)要(yao)確定材(cai)料(liao)標準,因為(wei)不同的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)標準,對材(cai)料(liao)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)要(yao)求是不一樣(yang)的(de)(de)(de)。ASME、GB 50316、SH/T 3059、HG/T 20646等(deng)標準均提(ti)到了(le)常用金屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)基本限制條(tiao)(tiao)件。
材料選用時,首先(xian)應(ying)遵循下列一些(xie)原則(ze)。
1. 滿(man)足(zu)操作條件的(de)要求
①. 根據操作條件判斷該管(guan)道是(shi)不是(shi)壓力管(guan)道,屬于哪一類壓力管(guan)道。
不同(tong)類(lei)別(bie)的壓(ya)力(li)(li)管(guan)道因(yin)其重要(yao)性不同(tong),發生事故帶來的危(wei)害程度不同(tong),對材料的要(yao)求也不同(tong)。一般情況下,高類(lei)別(bie)的壓(ya)力(li)(li)管(guan)道(如一類(lei)壓(ya)力(li)(li)管(guan)道)從材料的冶煉工藝到最終產(chan)品的檢查試驗(yan)都比(bi)低類(lei)別(bie)的壓(ya)力(li)(li)管(guan)道要(yao)求高。
②. 應(ying)考慮操(cao)作條件對材(cai)料的選(xuan)擇要(yao)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(li)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(jie)質溫度也是選(xuan)用(yong)材料的一個重(zhong)要參數。
因(yin)為溫度(du)的(de)(de)變化會引起(qi)材(cai)(cai)料的(de)(de)一系列性能變化,如低溫下材(cai)(cai)料的(de)(de)脆性,高溫下材(cai)(cai)料的(de)(de)石墨化、蠕變等問題。很多腐蝕(shi)形態都(dou)與介質(zhi)溫度(du)有密切的(de)(de)關系,甚至是(shi)腐蝕(shi)發生的(de)(de)基(ji)本條件。因(yin)此(ci)壓力(li)管道的(de)(de)選材(cai)(cai)應滿足(zu)溫度(du)的(de)(de)限制條件。
2. 滿足材料加工工藝和(he)工業化生產(chan)的(de)要求
①. 理(li)想的(de)材料應該是(shi)容易(yi)獲得(de)的(de),即它(ta)應具有良好(hao)的(de)加(jia)工(gong)工(gong)藝性、焊接性能等(deng)。
例如(ru),對于一些(xie)腐(fu)蝕環境,選用碳鋼(gang)和不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合(he)制成的(de)壓力(li)管道(dao)及其(qi)(qi)元件來(lai)代替(ti)純不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料無疑是經濟適用的(de),但(dan)由于許多制造廠的(de)復(fu)合(he)工(gong)藝(yi)不(bu)(bu)(bu)過關,使(shi)用中屢次出現問題,從而給復(fu)合(he)材料的(de)應(ying)用帶(dai)來(lai)了限(xian)制,尤其(qi)(qi)是碳鋼(gang)與0Cr13的(de)復(fu)合(he)板(ban)材因現場(chang)焊接質量不(bu)(bu)(bu)容易保(bao)證,以(yi)致工(gong)程(cheng)上不(bu)(bu)(bu)敢使(shi)用或者說(shuo)不(bu)(bu)(bu)敢大量使(shi)用它。
②. 工程上的材料應用是系列化、標準(zhun)化的。
實(shi)(shi)際工(gong)程中不(bu)像(xiang)在實(shi)(shi)驗室中,可以(yi)做到少(shao)量、理想(xiang)化(hua)(hua)的材料(liao)應用(yong)。將材料(liao)標準(zhun)化(hua)(hua)、系列化(hua)(hua)便于大(da)規(gui)模生(sheng)(sheng)產(chan),減少(shao)材料(liao)品種,從而(er)可以(yi)節約設計、制造、安裝、使用(yong)等各環節的投(tou)入,同時也將大(da)大(da)降(jiang)低(di)生(sheng)(sheng)產(chan)成本。
所以工程上(shang)應首先(xian)選(xuan)用標準材料(liao),對于必須選(xuan)用的新材料(liao),應有完整的技術評定文件,并經過省級(ji)及以上(shang)管理(li)部(bu)門組織技術鑒定,合格后才能使用。
對于進口的材料,應提出詳細(xi)的規格、性能(neng)、材料牌(pai)號、材料標準(zhun)、應用(yong)標準(zhun)等技術(shu)要求,并按國內(nei)的有關技術(shu)要求對其進行復驗,合格后才能(neng)使(shi)用(yong)。
3. 符合既(ji)適用(yong)又經(jing)濟的要求
這是(shi)一(yi)個(ge)很原則的(de)(de)問題,實際操作起(qi)來(lai)是(shi)很復(fu)雜的(de)(de)。它(ta)要求材料工(gong)(gong)程師必須(xu)運用(yong)工(gong)(gong)程學、材料學、腐蝕學等方(fang)面的(de)(de)知識綜(zong)合(he)判(pan)斷。這樣的(de)(de)問題有時是(shi)可以定(ding)(ding)量計算(suan)的(de)(de),有時則是(shi)不(bu)可以定(ding)(ding)量計算(suan)的(de)(de)。一(yi)般(ban)情(qing)況下,應從(cong)以下幾個(ge)方(fang)面來(lai)考慮。
①. 腐蝕方面
例如,對于某一個(ge)腐(fu)(fu)蝕環(huan)境,若選(xuan)(xuan)用高(gao)(gao)級(ji)的(de)(de)、價格(ge)高(gao)(gao)的(de)(de)材(cai)(cai)料時遭(zao)受(shou)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕可(ke)能(neng)(neng)是危險(xian)性較(jiao)大的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕,而選(xuan)(xuan)用低級(ji)的(de)(de)、價格(ge)低的(de)(de)材(cai)(cai)料時遭(zao)受(shou)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕可(ke)能(neng)(neng)是具有(you)較(jiao)大腐(fu)(fu)蝕速率的(de)(de)均勻腐(fu)(fu)蝕。進行綜合的(de)(de)技術經濟評定后,此時就應考慮選(xuan)(xuan)用低級(ji)材(cai)(cai)料并輔以(yi)其他防(fang)腐(fu)(fu)措施。總之這(zhe)一類型的(de)(de)材(cai)(cai)料選(xuan)(xuan)用應進行經濟核算。
②. 材料標準及制造方面
壓力管道的(de)類別與材(cai)料標(biao)準和制造要求并(bing)沒有一個完(wan)全(quan)一一對(dui)應的(de)關系,這就要求材(cai)料工程師(shi)應用有關知(zhi)識來(lai)綜(zong)合考慮。
許(xu)多材料標準和(he)制(zhi)造標準中,都有許(xu)多需要用(yong)(yong)戶(hu)(hu)確認的選擇項。當(dang)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)沒有指定(ding)時,制(zhi)造商將按自己的習慣去(qu)做(zuo)。例如,鋼管的供貨(huo)長度、供貨(huo)狀態等(deng)都屬(shu)于(yu)這(zhe)類項目。
有些項(xiang)目(mu)(mu)則是附(fu)加檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)(mu),這些檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)(mu)不是必需(xu)的(de),只有用(yong)戶要(yao)求時制造商才(cai)做。用(yong)戶可以(yi)根據使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)不同,追(zhui)加若干檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)(mu)以(yi)便(bian)更(geng)好地控制材料的(de)內在質(zhi)量。但提出(chu)了這些特殊要(yao)求就意(yi)味著產(chan) 品(pin)價格(ge)的(de)上升(sheng),有些檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)(mu)如(ru)射線(xian)探傷的(de)費用(yong)是很高的(de)。如(ru)何追(zhui)加這些附(fu)加檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)(mu),應結合使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)和(he)產(chan)品(pin)的(de)價格(ge)綜合考慮(lv)。
③. 新材料、新工(gong)藝應用方面
采用新(xin)(xin)材料,支持新(xin)(xin)材料、新(xin)(xin)工藝(yi)的(de)開發和應用,可以有效地降低(di)建(jian)設(she)投資(zi),又能滿足(zu)生產(chan)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。