工程上的(de)(de)實際應用環境條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)是十(shi)分復雜的(de)(de),不同的(de)(de)介(jie)質、介(jie)質溫度(du)、介(jie)質壓(ya)力等操(cao)作條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)組合,構(gou)成了無(wu)數個選材(cai)(cai)條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)。工程上,壓(ya)力管道選材(cai)(cai)除了要(yao)確(que)定材(cai)(cai)料(liao)牌號外(wai),還(huan)要(yao)確(que)定材(cai)(cai)料(liao)標準(zhun),因(yin)為不同的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)標準(zhun),對材(cai)(cai)料(liao)質量的(de)(de)要(yao)求是不一樣的(de)(de)。ASME、GB 50316、SH/T 3059、HG/T 20646等標準(zhun)均(jun)提(ti)到了常用金屬材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)基本限制條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)。
材料選(xuan)用時,首先應遵循下列一些原則。
1. 滿足操作(zuo)條件的要求
①. 根據操作條件判斷該管(guan)道是不是壓力管(guan)道,屬(shu)于哪(na)一(yi)類壓力管(guan)道。
不(bu)同(tong)類(lei)別的(de)壓力管(guan)道(dao)因其重要(yao)性不(bu)同(tong),發生(sheng)事(shi)故帶來的(de)危害程度不(bu)同(tong),對材料的(de)要(yao)求(qiu)也不(bu)同(tong)。一般情(qing)況下(xia),高類(lei)別的(de)壓力管(guan)道(dao)(如一類(lei)壓力管(guan)道(dao))從材料的(de)冶煉工藝到最終產(chan)品(pin)的(de)檢查試驗(yan)都比低類(lei)別的(de)壓力管(guan)道(dao)要(yao)求(qiu)高。
②. 應考(kao)慮操作條(tiao)件對材料(liao)的選擇要求。
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)出現,而對均(jun)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)質溫度也是選用材料(liao)的一個重要參(can)數。
因為溫度(du)的(de)(de)變化會(hui)引(yin)起(qi)材料(liao)的(de)(de)一系(xi)列性(xing)能變化,如低(di)溫下(xia)材料(liao)的(de)(de)脆性(xing),高溫下(xia)材料(liao)的(de)(de)石(shi)墨化、蠕變等(deng)問(wen)題。很多(duo)腐蝕形態都(dou)與介質(zhi)溫度(du)有密切的(de)(de)關系(xi),甚至是腐蝕發生的(de)(de)基本條件。因此壓力管道的(de)(de)選材應滿足(zu)溫度(du)的(de)(de)限制條件。
2. 滿足材料加工工藝和工業(ye)化生產的(de)要(yao)求
①. 理想(xiang)的(de)材料應該(gai)是容(rong)易獲得的(de),即它應具有(you)良好的(de)加工工藝性、焊接性能等(deng)。
例如,對于(yu)一些腐蝕(shi)環境,選用(yong)碳鋼和不銹鋼復合(he)(he)制成的(de)壓力管道及其(qi)元件來(lai)代替純不銹鋼材料無疑(yi)是經濟適用(yong)的(de),但由(you)于(yu)許多(duo)制造廠的(de)復合(he)(he)工(gong)(gong)藝不過關,使用(yong)中(zhong)屢次出現問題(ti),從(cong)而(er)給復合(he)(he)材料的(de)應用(yong)帶來(lai)了限制,尤(you)其(qi)是碳鋼與0Cr13的(de)復合(he)(he)板材因現場焊接質量(liang)不容易保證,以(yi)致(zhi)工(gong)(gong)程(cheng)上(shang)不敢使用(yong)或者說不敢大量(liang)使用(yong)它。
②. 工(gong)程上的材料應用是(shi)系列化、標準化的。
實際(ji)工程中不像在實驗室中,可(ke)以做到少量、理想化的材料(liao)應(ying)用。將材料(liao)標準化、系列化便于(yu)大規(gui)模生產(chan),減少材料(liao)品種(zhong),從而可(ke)以節約(yue)設計、制造(zao)、安裝、使用等各(ge)環(huan)節的投入,同時也將大大降低生產(chan)成(cheng)本(ben)。
所以工(gong)程上應首先選(xuan)用標準材料(liao),對(dui)于(yu)必須選(xuan)用的新材料(liao),應有完整(zheng)的技術評定文件,并經過省級及以上管理部(bu)門(men)組織技術鑒定,合格后才能使用。
對于(yu)進口的材(cai)(cai)料,應(ying)提出詳細(xi)的規格、性能、材(cai)(cai)料牌號、材(cai)(cai)料標準、應(ying)用標準等技術要(yao)求,并按(an)國內(nei)的有關技術要(yao)求對其進行(xing)復驗(yan),合格后才能使用。
3. 符合既適用又經濟的(de)要求
這是(shi)(shi)一個很原則的(de)(de)問題(ti),實際操作起來(lai)是(shi)(shi)很復雜的(de)(de)。它(ta)要求材料工程師必須運用工程學、材料學、腐蝕(shi)學等方面的(de)(de)知識綜合(he)判(pan)斷。這樣的(de)(de)問題(ti)有(you)時是(shi)(shi)可以(yi)定(ding)量(liang)計(ji)算的(de)(de),有(you)時則是(shi)(shi)不可以(yi)定(ding)量(liang)計(ji)算的(de)(de)。一般情況下,應從以(yi)下幾(ji)個方面來(lai)考慮。
①. 腐蝕(shi)方面
例(li)如(ru),對(dui)于某一(yi)個腐蝕(shi)環境(jing),若選用(yong)高級的、價格高的材料時遭受的腐蝕(shi)可能是(shi)危險性(xing)較大的局部腐蝕(shi),而選用(yong)低(di)級的、價格低(di)的材料時遭受的腐蝕(shi)可能是(shi)具有較大腐蝕(shi)速率(lv)的均勻腐蝕(shi)。進行(xing)綜合的技術(shu)經濟評(ping)定后,此時就(jiu)應考(kao)慮(lv)選用(yong)低(di)級材料并輔以(yi)其他防腐措施。總之(zhi)這一(yi)類型的材料選用(yong)應進行(xing)經濟核算。
②. 材料(liao)標準及制造方面(mian)
壓力管道(dao)的類別(bie)與材料(liao)標準和制(zhi)造要求并沒有一(yi)個完全(quan)一(yi)一(yi)對應的關系,這(zhe)就要求材料(liao)工(gong)程(cheng)師應用有關知(zhi)識來綜(zong)合考慮。
許多材料標(biao)準(zhun)和制造標(biao)準(zhun)中,都(dou)有許多需要用(yong)(yong)戶確認的選(xuan)擇項(xiang)(xiang)。當用(yong)(yong)戶沒(mei)有指定時,制造商將按自己的習(xi)慣去(qu)做。例如,鋼管的供貨長度、供貨狀態等都(dou)屬于(yu)這類項(xiang)(xiang)目。
有(you)些(xie)項目(mu)則是附加(jia)檢(jian)(jian)驗(yan)項目(mu),這些(xie)檢(jian)(jian)驗(yan)項目(mu)不是必需(xu)的(de),只有(you)用戶(hu)要(yao)求時制造(zao)商才做。用戶(hu)可以根據使(shi)用條件不同,追(zhui)加(jia)若干檢(jian)(jian)驗(yan)項目(mu)以便更(geng)好(hao)地(di)控制材料的(de)內(nei)在質量。但提出(chu)了(le)這些(xie)特殊要(yao)求就意(yi)味著產(chan) 品(pin)價格的(de)上升(sheng),有(you)些(xie)檢(jian)(jian)驗(yan)項目(mu)如射(she)線探傷的(de)費(fei)用是很(hen)高(gao)的(de)。如何追(zhui)加(jia)這些(xie)附加(jia)檢(jian)(jian)驗(yan)項目(mu),應結合使(shi)用條件和產(chan)品(pin)的(de)價格綜合考慮。
③. 新(xin)材料、新(xin)工(gong)藝應用(yong)方面
采用新材(cai)料,支(zhi)持新材(cai)料、新工(gong)藝(yi)的(de)開發和應用,可以有(you)效地降(jiang)低建設投資,又能(neng)滿足生產工(gong)藝(yi)對材(cai)料的(de)要(yao)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。