壓力容器壓力管道材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

壓力容器壓力管道材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

一、壓力容器設(shè)計(jì)類別、級別的劃分：

（-）A類：

1、A1級系指超高壓容器、高壓容器（結(jié)構(gòu)形式主要包括單層、無縫、鍛焊、多層包扎、

繞帶、熱套、繞板等）；

2、A2級系指第三類低、中壓容器；

3、A3級系指球形儲罐；

4、A4級系指非金屬壓力容器。

（二）C類：

1、C1級系指鐵路罐車；

2、C2級系指汽車罐車或長管拖車；

3、C3級系指罐式集裝箱。

（三）D類：

1、D1級系指第一類壓力容器；

2、D2級系指第二類低、中壓容器。

（四）SAD類系指壓力容器分析設(shè)計(jì)。

二、壓力管道設(shè)計(jì)類別、級別的劃分：

（-）長輸管道為GA類，級別劃分為：

1、符合下列條件之一的長輸管道為GA1級：

（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P〉L6Mpa的管道；

（2）輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離（指產(chǎn)地、儲存庫、用戶間的用于輸送

商品介質(zhì)管道的直接距離）N200km且管道公稱直徑DNN300mm的管道；

（3）輸送槳體介質(zhì)，輸送距離及0km且管道公稱直徑DN處50mm的管道；

2、符合下列條件之一的長輸管道為GA2級：

（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力PWL6Mpa的管道；

（2）GA1（2）范圍以外的管道；

（3）GA1（3）范圍以外的管道。

（二）公用管道為GB類，級別劃分為：

1、GB1：燃?xì)夤艿溃?/p>

2、GB2：熱力管道。

（三）工業(yè)管道為GC類，級別劃分為：

1、符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級：

（1）輸送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中，毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道;

（2）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)

定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P>4.0MPa的管道；

（3）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P%.0MPa且設(shè)計(jì)溫度大于等于400℃

的管道；

（4）輸送流體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P>10.0Mpa的管道。

2、符合下列條件之的工業(yè)管道為GC2級：

（1）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)

定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P<4.0Mpa的管道；

（2）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<4.0Mpa且設(shè)計(jì)溫度大于等于400r

的管道；

（3）輸送非可燃流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<10.0Mpa且設(shè)計(jì)溫度<400℃的管道。

三.壓力容器材料

（一）選材的基本原則

選擇壓力容器用材，須根據(jù)容器的使用條件（如溫度、壓力、介質(zhì)腐蝕性、介質(zhì)對材料

的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等）、制造工藝、材料的焊接性能及經(jīng)濟(jì)合理性選擇

具有適宜的機(jī)械性能、耐腐蝕性能、物理性能等的材料。注意在同一工程中應(yīng)盡量注意用

材統(tǒng)一，具體的選材過程中必須仔細(xì)考慮如下因素：

（-）材料的基本性能

1.機(jī)械性能

金屬的機(jī)械性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，如強(qiáng)度、彈性、硬度、韌性

及塑性等。也可稱為“力學(xué)性能”。金屬材料就是用其在為同受力條件下所表現(xiàn)出來的不同特

性指標(biāo)，來衡量金屬材料的機(jī)械性能。

（1）機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)度是材料抵抗外力作用不致破壞的性能特性。常用的特性指標(biāo)有屈

服極限（（rts）和強(qiáng)度極限（eb）。數(shù)值由拉伸試驗(yàn)獲得。高溫時(shí)還要考慮蠕變極限（etn）

和持久極限（HD）。

壓力容器用材要求材料不僅具有高的屈服極限，而且具有一定的屈強(qiáng)比（cs/cb）。屈強(qiáng)比

反映了材料承受外載能力的能力,屈強(qiáng)比愈小，結(jié)構(gòu)零件的可靠性愈高，萬超載，由于塑

性變形的產(chǎn)生而使金屬材料的強(qiáng)度提高而不致立刻破壞。壓力

容器用材的屈強(qiáng)比一般為0.6?0.7。碳素鋼的屈強(qiáng)比一般為0.6左右，低合金高強(qiáng)度鋼為

0.65-0.75,合金結(jié)構(gòu)鋼為0.85

（2）塑性材料的塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。材料的塑

性是用延伸率（3）及斷面收縮率（W）來表示。它們的數(shù)值由拉伸試驗(yàn)獲得。一般情況下,

塑性材料的延伸率和斷面收縮率較大，而脆性材料則較小。金屬材料的塑性指標(biāo)在壓力容器

設(shè)計(jì)具有重要的意義。首先，塑性良好的材料可以順利地進(jìn)行某些成型工藝，如冷沖壓、冷

彎曲等。其次，良好的塑性使零件在使用時(shí)萬一超載，也能由于塑性變形使用權(quán)材料強(qiáng)度提

高而避免突然襲擊斷裂。壓力容器的主要零部件都是承壓的，無論從制造工藝的要求不是從

使用安全的要求，都希望金屬材料具有良好的塑性。一般碳鋼、碳鋪鋼應(yīng)16%,其它合金鋼

8>14%o

（3）硬度所謂硬度是指金屬材料抵抗壓入物壓陷能力的大小，也可以說是材料對局部

塑性的抗力。硬度可采用不同的方法在不同的儀器上測定，其所得的硬度指標(biāo)也各不相同。

最常用的硬度指標(biāo)為布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、和維氏硬度（HV）,其數(shù)值可以

互相換算。硬度是金屬材料的重要性能之-o一般情況下，材料的硬度高，其耐磨性也較

好。材料的硬度與強(qiáng)度之間也有一定的關(guān)系（因?yàn)橛捕仁欠从巢牧暇植克苄宰冃蔚目沽Γ?/p>

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，硬度與抗拉強(qiáng)度有如下近似關(guān)系：

軋制、正火或退火的低碳鋼cb=0.36HB;

軋制、正火或退火的中碳鋼ob=0.35HB;

硬度HB<250經(jīng)熱處理的合金鋼ob=0.34HB;

硬度HB250~400,經(jīng)熱處理的合金鋼0b=0.33HB;

由于測定硬度方便，在生產(chǎn)中常用測定硬度的方法來估算鋼材的強(qiáng)度。對焊接接頭，也

常用測定熱影響區(qū)硬度的方法來確定其淬硬程度。

換熱管與管板的連接采用脹接時(shí)，換熱管材料的硬度值一般須低于管板材料的硬度值。螺

栓和螺母匹配使用，一般螺栓材料的硬度值須高于螺母3OHBo

（4）韌性韌性是指材料抵抗沖擊載荷的性能指標(biāo)，材料韌性用沖擊功AKV來衡量，沖

擊功AKV是指材料受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用下，產(chǎn)生斷裂時(shí)所消耗能量大小的特性，即沖擊試

樣所消耗的功，其單位為Jo由于沖擊功AKV是金屬材料各項(xiàng)機(jī)械性能標(biāo)中對材料的化學(xué)

成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)及材料的屈服極限、強(qiáng)度極限和彈性模量隨溫度的升高而降低。

如果設(shè)備的操作溫度較高，則必須選用在相應(yīng)溫度下能保持其強(qiáng)度指標(biāo)的材料。

如果材料在高溫下承受高的應(yīng)力，則材料的抗蠕變性能是關(guān)鍵性的。材料蠕變極限指在某

一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（10萬小時(shí)）產(chǎn)生1%的變形時(shí)的應(yīng)力;持久

極限是材料在某一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（10萬小時(shí)）引起斷裂時(shí)

的應(yīng)力.在實(shí)際試驗(yàn)中，常常用較短時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果來外推長時(shí)間的性能，但一般限制外推

時(shí)間不得大于試驗(yàn)時(shí)間的10倍。持久強(qiáng)度是高溫元件設(shè)計(jì)選材的重要依據(jù)，是GB150中

確定許用應(yīng)力的強(qiáng)度指標(biāo)之一.低溫情況下，通常塑性金屬材料往往以脆性方式破壞。引

起鋼制焊接壓力容器脆性破壞的因素非常復(fù)雜。它取決于材料的晶格結(jié)構(gòu)，板材的厚度，

加工后的殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的使用溫度。

目前各國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范均以夏比v型缺口沖擊試驗(yàn)來檢驗(yàn)材料對脆性破壞的敏感性。

2.耐腐蝕性能

耐腐蝕性能是金屬材料抵抗介質(zhì)腐蝕的能力。壓力容器中處理的介質(zhì)大多數(shù)具有腐蝕性

的，在設(shè)計(jì)中必須根據(jù)操作介質(zhì)來選擇耐腐蝕材料。引起材料腐蝕的因素多種多樣，工程

中常將常見的腐蝕情況分為：均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、磨蝕等。

（1）均勻腐蝕

均勻腐蝕是在整個(gè)金屬表面均勻地發(fā)生腐蝕，這種腐蝕相對其它形式的腐蝕其危害最小。

GB150中C2只考慮均勻腐蝕C2=KB

其中B—設(shè)計(jì)壽命（年）K一腐蝕速率（mm/年）一般分為

不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕

Bmm/年<0.050.05-0.130.13~0.25>0,25

C2mm0>1>2>3

(2)應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指金屬在持久拉應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境聯(lián)合作用下產(chǎn)生腐蝕裂紋，并使裂紋迅速擴(kuò)

展,從而可能出現(xiàn)的早期性破壞的腐蝕形式.

幾種常見的應(yīng)力腐蝕環(huán)境：

a.碳鋼及低合金鋼焊制化工容器對介質(zhì)NaOH的應(yīng)力腐蝕與介質(zhì)濃度、溫度有關(guān)。當(dāng)

NaOH溶液在其與燒類的混合物中體積大于等于5%時(shí)，也應(yīng)根據(jù)NaOH溶液的濃度符合

該要求。NaOH溶液濃度小于等于1%或NaOH溶液在其與燃類的混合物中體積小于5%

時(shí)，不受此限制。

NaOH溶液

當(dāng)超過以上范圍的碳鋼、低合金鋼材料需焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。b.濕H2S應(yīng)力腐

蝕

介質(zhì)同時(shí)符合下列條件時(shí)，即為濕H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境：

①溫度小于等于（60+2P）℃；

P為壓力，MPa

②H2s分壓大于等于0.00035MPa即相當(dāng)于常溫在水中H2S溶解度大于等于lOp.p.m；

③介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點(diǎn)溫度以下；

@PH<9或有系化物（HCN）存在。

C.液氨應(yīng)力腐蝕環(huán)境

當(dāng)容器接觸的液氨介質(zhì)同時(shí)符合下列各項(xiàng)條件時(shí)，即為液氨應(yīng)力腐蝕環(huán)境：①介質(zhì)為液

態(tài)氨，含水量不高（$0.2%），且有可能受空氣（02或CO2）污染的場合；

②使用溫度高于一5七。

對于應(yīng)力腐蝕環(huán)境的容器除進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，在焊接要求、焊接接頭硬度等方面

都要提出具體要求。

奧氏體不銹鋼材料在氯化物溶液、高溫水、高濃度NaOH等介質(zhì)往往產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

（3）氫腐蝕環(huán)境

氫在常溫常壓下不會對鐵碳合金引起氫蝕，當(dāng)溫度在200℃?300C發(fā)生“氫脆”，金屬在高

溫下與氫反應(yīng)生成甲烷，甲烷氣在晶界空隙內(nèi)引起裂紋，使材料的塑性降低，引起這種腐蝕

有合成氨、合成甲醇、石油加氫等工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)溫度大于等于200℃與氫氣氛相接觸的壓

力容器用鋼應(yīng)按納爾遜曲線選材，并應(yīng)留有20℃以上的溫度安全裕度。滿足于曲線的碳素

鋼和珠光體耐熱鋼在氫氣氛中使用須經(jīng)過焊后消除應(yīng)力熱處理。

奧氏體不銹鋼在氫分壓范圍的氫氣中使用都是滿意的，焊后也無必要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處

理。

（4）晶間腐蝕

可能引起晶間腐蝕環(huán)境必須是存在電解質(zhì)的電化學(xué)腐蝕環(huán)境，奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的電

解質(zhì)主要是酸性介質(zhì)。如：工業(yè)醋酸、甲酸、硝酸、草酸、鹽酸、硫酸、磷酸等。防晶間腐

蝕的措施：1）固熔化處理2）降低鋼中碳含量3）添加穩(wěn)定碳化物的元素（Nb.Ti.Ni）

3.材料的物理性能

材料的主要物理性能包括：密度p、導(dǎo)熱系數(shù)入、比熱c、熔點(diǎn)tm、線膨脹系數(shù)a等。在

不同的使用場合，對材料的物理性能有不同的要求，如用于傳熱表面的材料要求有較高的導(dǎo)

熱系數(shù)。

4.制造工藝性能

材料的工藝性能，選擇不合適，會造成加工困難。壓力容器應(yīng)考慮的制造工藝性能有焊接

性、鍛造性、切削加工性、熱處理性及沖壓性等。對壓力容器來說重要的是材料的焊接性,

一般控制材料的含碳量小于0.25%o材料的含碳量越高，熱影響區(qū)的硬化與脆化傾向越大,

在焊接應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂紋。

奧氏體不銹鋼的使用溫度高于525℃時(shí)，鋼中含碳量應(yīng)不小于0.04%。因?yàn)閵W氏體不銹鋼

的使用溫度500~550℃時(shí)，鋼中含碳量太低，強(qiáng)度和抗氧化性會顯著下降。

（三）壓力容器用鋼

1.鋼板

（1）碳鋼

壓力容器常用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼，包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。a.普通碳素結(jié)

構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求，按《碳素結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定。質(zhì)量分A、B、C、D四級，

以脫氧方法不同又分沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼，是鋼液在澆注前經(jīng)過完全脫氧，

凝固忖不沸騰，故稱鎮(zhèn)靜鋼。這種鋼錠Q215-BQ235-AQ235-BQ235-CQ235-DQ255-A

255-B鋼板適用范圍GB700-88

Q253-B（做常

溫沖擊試驗(yàn)）P（MPa）<1.6T（℃）0-350

0-350

3（mm）<20<30介質(zhì)限制不得用于毒性為高度、極速危險(xiǎn)介質(zhì)Q253-B（做

0℃沖擊試驗(yàn)）Q235-D（做-1

0℃沖擊試驗(yàn)）<2,5

沸騰鋼，是在鋼的冶煉過程中加入弱脫氧劑（鎰鐵）脫氧，因此在鋼液中還保留相當(dāng)數(shù)量

的FeO,在澆注與凝固時(shí)，由于碳和FeO反應(yīng)，鋼液中不斷析出CO,產(chǎn)生沸騰，故稱為

沸騰鋼，如牌號Q235-AF這種鋼錠成材率高，但在鋼錠內(nèi)有許多小氣泡（該氣泡在鍛軋時(shí)

能排除），且偏析較嚴(yán)重，因此，不能確保容器安全運(yùn)行，避免和減少事故的發(fā)生，在各國

壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范中都對其使用加以限制。

半鎮(zhèn)靜鋼介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間，用“b”來代替“F”。

b.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比：硫、磷含量較少，機(jī)械強(qiáng)度較高。按GB699-88

《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)技術(shù)條件》規(guī)定。

壓力容器用鋼與鍋爐用鋼類同，首先要求保證足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的塑性，質(zhì)地均勻

等。因此，必須用雜質(zhì)和有害氣體容量較低的碳鎮(zhèn)靜鋼。對于專業(yè)用鋼符號，只需在優(yōu)質(zhì)碳

素鋼后面加字母"R"、"g”,如：20R、20g?

（2）低合金鋼

低合金鋼是指鋼中合金元素總含量在2?5%以下的鋼種，與一般碳素鋼相比，它的機(jī)械性

能提高了，耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性都有所提高。因此，它在壓力容器制造業(yè)中得到廣泛

的應(yīng)用。壓力容器用低合金高強(qiáng)度的鋼的屈服強(qiáng)度范圍為294?696MPa。

a.低合金鋼中最常用的有：16MnR,它不僅硫、磷含量控制較嚴(yán)，更重要的是要求保證足

夠的沖擊韌性，在鋼材驗(yàn)收方面也比較嚴(yán)格。因此其使用壓力不受限制。使用溫度下限可達(dá)

-20℃,是目前應(yīng)用極廣的好材料。

b.中溫抗氫鋼

氫在常溫壓下不會對鐵碳合金引起顯著的腐蝕，但當(dāng)溫度為200?300℃,壓力高于30MPa

則將產(chǎn)生極強(qiáng)的腐蝕作用，發(fā)生所謂“氫脆”現(xiàn)象。這種腐蝕常常是合成氫、合成甲醇、石油

加氫等工業(yè)中設(shè)備破壞的主要原因。它們都在高溫高壓氫的環(huán)境中工作,會發(fā)生氫腐蝕破壞，

氫滲入鋼中與鋼中滲碳體發(fā)生以應(yīng)生成甲烷，使?jié)B碳體脫碳變?yōu)殍F素體。甲烷氣集積于晶界

的微空隙一是降低降低鋼中碳的含量，例如采用微碳純鐵，可以完全消除氫腐蝕產(chǎn)生的根

源；二是采用抗氫鋼，在鋼中加入鋁、銘、鴇、銀、鈦等元素，形成穩(wěn)定的鋁、鋁等碳化物,

使氫與碳不能結(jié)合。我國生產(chǎn)的中溫抗氫鋼有：15CrMoR、14CrlMoR等。

c.低溫用鋼

壓力容器的破壞通常都有是由于低溫容器受壓元件用鋼必須是鎮(zhèn)靜鋼，碳素鋼和低合金

鋼板使用溫度低于或

等于-20℃時(shí)，其使用狀態(tài)及最低沖擊試驗(yàn)溫度應(yīng)符合GB150中428節(jié)表4-2的要求。

在低溫容器中的受壓元件均必須進(jìn)行低溫夏比(V型缺口)沖擊試驗(yàn)，鋼材應(yīng)按批進(jìn)行沖

擊試驗(yàn)復(fù)驗(yàn)。

(3)高合金鋼

高合金鋼的合金元素總含量大于10%,其中奧氏體不銹鋼在常溫和低溫下有很高的塑性

和韌性，不具磁性。由于這種鋼是單相的奧氏體組織，在許多介質(zhì)中有很高的耐蝕性。其中

銘是不銹耐酸鋼抗氧化性耐蝕性的基本元素，合金中含碳量的增加將降低耐蝕性能，所以該

含碳量0.08?'0.12%左右為高碳級不銹鋼，鋼號前以“1”表示。含碳量0.03<C<0.08%為

低碳級不銹鋼，鋼號前以"O”表示。含碳量4).03%為超低碳級不銹鋼，鋼號前以“00”表示。

奧氏體銘鑲不銹鋼壓力容器在加工和使用過程中，在400?450"C下重復(fù)加熱，并且持續(xù)時(shí)

間較長時(shí)，就會產(chǎn)生晶間腐蝕而破壞。通常把上述溫度稱為危險(xiǎn)溫度。因此，在不銹鋼焊接

過程中，其焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生晶間腐蝕危險(xiǎn)特別大，這是由于在焊接后的冷卻過程中，要通

過危險(xiǎn)溫度的緣故。為此在不銹鋼件焊接時(shí)，要求各連接件同時(shí)達(dá)到熔點(diǎn)。這對等厚板容易

保證，而當(dāng)兩連接件相差較多時(shí)，就要注意將厚板削??；容器殼體上的縱焊縫不允許與環(huán)焊

縫十字交叉，必須將兩條焊縫拉開一段距離該距離應(yīng)大于名義厚度的三倍，且不小于

100mm。

不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)九是碳鋼的1/3?1/4,而它的線膨脹系數(shù)a卻是碳鋼的1.5倍。因此,

在焊接時(shí)必須注意，否則會引起很大的殘余應(yīng)力。

壓力容器常用的此類板材的鋼號有：0Crl8Ni9、0Crl8Nil0Ti、

0Crl7Nil2Mo2；

2.鋼管

選用鋼管應(yīng)根據(jù)容器的具體設(shè)計(jì)條件，盡量選用和容器相匹配的材料，和容器一樣注意碳

素鋼、碳鎰鋼在高于425℃溫度下長期使用，鋼中碳化物相的石墨化傾向，奧氏體不銹鋼在

特定條件下的晶間腐蝕傾向?qū)τ谳^高壓力的接管或以增加壁厚作為開孔補(bǔ)強(qiáng)時(shí),根據(jù)需要

選用標(biāo)準(zhǔn)中壁厚較大的無縫鋼管。換熱管用鋼管使用還應(yīng)符合GB151的規(guī)定。

3.鍛件

鍛件按使用要求分為I、II、III、IV四個(gè)級別，每個(gè)級別的檢驗(yàn)要求及指標(biāo)要求按

JB4726-4728-94規(guī)定。用作圓筒和封頭的筒形和碗形鍛件及公稱厚度大于300mm的低合

金鋼鍛件應(yīng)選用III級或IV級。

a）筒形鍛件（L>D）,t為公稱厚度

b）環(huán)形鍛件（LSD）,L和t中的小者為公稱厚度

c）餅形鍛件（tVD）,t為公稱厚度

d）碗形鍛件（HWD）,tl和t2中的小者為公稱厚度

e）長頸法蘭鍛件（HMD）tl和t2中的小者為公稱厚度

f）條形鍛件（L>D）,D為公稱厚度

鍛件的級別由設(shè)計(jì)單位確定，并應(yīng)在圖樣上注明，如16MnRHo

4.緊固件

緊固件的使用溫度范圍應(yīng)符合GB150表4-10,螺栓的硬度應(yīng)比螺母稍高（HB30）,可通

過選用不同鋼材或不同熱處理而獲得。

5.焊接材

鋼制壓力容器的溶化焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、等離子弧焊、氣體保護(hù)焊和電

渣焊。焊接方法在條件允許的條件下首先選用自動焊。手工焊焊條是由焊條芯和藥皮兩部

分組成。焊條芯起導(dǎo)電和填充焊縫金屬的作用，它的化學(xué)成分和非金屬夾雜物的多少將直接

影響焊縫質(zhì)量。藥皮則用于保證焊接順利進(jìn)行并使焊縫。?定的化學(xué)成分和機(jī)械性能，是決

定焊縫金屬質(zhì)量的主要因素之、焊條藥皮類型較多，但大致可分為酸性焊條和堿性焊條兩

大類。藥皮中不采用強(qiáng)堿性氧化物而熔渣中含有較多強(qiáng)酸性氧化物的鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦

型、氧化鐵型以及鎰型等類焊條稱為酸性焊條。而不含鐵或鎰等氧化物的低氫型焊條稱為

堿性焊條。采用堿性焊條焊接時(shí)，大理石分解成CaO和大量的二氧化碳作為保護(hù)氣體，與

酸性焊條相比較，保護(hù)氣體中氫很少，因此又稱為低氧焊條。酸性焊條由于氧化性強(qiáng)，對合

金元素?fù)p量大，脫氫、脫硫、脫磷能力弱，故其焊縫的綜合機(jī)械性能較差，尤其塑性、韌性

低，抗裂性差；但對鐵銹、油污的敏感性小，不易產(chǎn)生氣孔。堿性焊條則與此正相反，故對

焊接二類、三類容器不宜用酸性焊條，應(yīng)選用低氫堿性焊條。對焊后需熱處理的容器還要求

焊條含機(jī)量不得大于0.0

5%。焊材選用相同鋼號相焊，碳素鋼、碳鋪低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能，且

不應(yīng)超過母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度的上限。高合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)和耐腐蝕性能。

不同鋼號相焊，碳素鋼、低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)，一般采用與強(qiáng)度級別較低的母材

相匹配的焊接材料。碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證抗裂性能和力學(xué)

性能，一般采用銘銀含量較奧氏體高合金鋼母材高的焊接材料。

四、壓力管道材料

1、材料選用的基本原則

受壓元件（螺栓除外）用材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、塑性和韌性，在最低使用溫度卜應(yīng)具備足夠

的抗脆斷能力。當(dāng)采用延伸率低于14%的脆性材料時(shí)，應(yīng)采取必要的安全防護(hù)措施。選用

的材料應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性，包括化學(xué)性能、物理性能、耐蝕和耐磨性能、抗疲勞性能和組

織穩(wěn)定性等。選用材料時(shí)，應(yīng)考慮材料在可能發(fā)生的明火、火災(zāi)和滅火條件下的適用性以及

由此而帶來材料性能變化和次生危害。選用的材料應(yīng)適合相應(yīng)的制造、制作和安裝，包括焊

接、冷熱加以及熱處理等方面的要求。當(dāng)幾種不同的材料組合使用時(shí)，應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的不

利影響。材料應(yīng)具備可獲得性和經(jīng)濟(jì)性。

2、材料的使用限制

1）球墨鑄鐵、灰鑄鐵和可鍛鑄鐵

—球墨鑄鐵用于受壓管道組成件時(shí)，使用溫度應(yīng)大于一20℃且不大于350℃,但球墨

鑄鐵不得用于GC1級管道。

—灰鑄鐵管道組成件的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不小于一10℃且不大于230℃,設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于

2.0MPa；

—可鍛鑄鐵管道組成件的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)大于一20℃且不大于300℃,設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于

2.0MPa；

—灰鑄鐵和可鍛鑄鐵管道組成件用于可燃介質(zhì)時(shí)，其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不大于150℃,設(shè)計(jì)壓

力應(yīng)不大于1.0MPa；

—應(yīng)采取防止過熱、急冷急熱、振動以及誤操作等安全防護(hù)措施；——制造、制作、

安裝過程中不得焊接；

——不得用于GC1級管道或劇烈循環(huán)工況。

2）結(jié)構(gòu)鋼

碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的使用限制應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）不得用于GC1級管道組成件；

選用Q215A、Q235A等A級鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于1.6MPa,設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不大

于350C且不小于圖1曲線A（或表5）所示溫度，介質(zhì)限于非可燃及非有毒流體；

選用Q215B、Q235B等B級鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于3.0MPa,設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不大

于350℃且不小于圖1曲線A（或表5）所示溫度；

對于焊接的管道組成件，含碳量不得大于0.30%。選用沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，厚度應(yīng)不

大于12mm；選用A級鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，厚度應(yīng)不大于16mm：選用B級鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，厚度應(yīng)不大

于20mm。

3）管子和管件

碳鋼、奧氏體不銹鋼鋼管及其對焊管件應(yīng)符合表1的規(guī)定。

在劇烈循環(huán)工況下選用鋼管、有色金屬管和對焊管件時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）應(yīng)采用附錄A中表A.1所列無縫管、縱向焊接接頭系數(shù)大于或等于0.90的焊管和板

焊管，不得選用電阻焊（ERW）焊管以及未經(jīng)射線照相檢測的電熔焊（EFW）焊管；

b）應(yīng)采用無縫管件、縱向焊接接頭系數(shù)不小于0.90的板制對焊管件和質(zhì)量系數(shù)①C。不

小于0.90的鑄件。

4）碳鋼和銘鋁合金鋼

a）用于焊接的碳鋼、鋁鉗合金鋼，含碳量應(yīng)不大于0.30%；

b）對于L290（GB/T9711.1—1997）和更高強(qiáng)度等級的高屈強(qiáng)比材料，不宜用于設(shè)計(jì)溫度大

于200℃的高溫管道；

5）奧氏體不銹鋼

a）低碳（CW0.08%）非穩(wěn)定化不銹鋼（如0Crl8Ni9、0Crl7Nil2Mo2）在非固溶狀態(tài)下（包

括固溶后經(jīng)熱加工或焊接）不得用于可能發(fā)生晶間腐蝕的環(huán)境；b）超低碳不銹鋼不宜在

425°C以上長期使用。

6）鋁及鋁合金

當(dāng)選用材料的供貨狀態(tài)或厚度與附錄A中表A.1相同牌號的狀態(tài)或厚度不一致時(shí)，其最低

抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度不得低于表A.1的規(guī)定。

7）低熔點(diǎn)金屬

鉛、鋅等低熔點(diǎn)金屬及其合金不得用于輸送可燃介質(zhì)的管道。

3、高溫條件下的材料使用限制

材料使用溫度上限，附錄A中表A.1及表A.2規(guī)定了一般情況下材料的使用溫度上限；

確定材料使用溫度上限應(yīng)考慮腐蝕性介質(zhì)的影響。

1）高溫材料的選用原則：

a）高溫條件下長期使用的材料，應(yīng)考慮因組織或性能變化對材料使用可靠性的影響；

b）蠕變溫度以上長期使用的材料，應(yīng)考慮因蠕變引起的過度變形、過大位移、材料組織

和性能的劣化以及螺栓的應(yīng)力松弛：

c）高溫條件下使用的材料，應(yīng)考慮因化學(xué)腐蝕引起材料失效；

d）通過熱處理強(qiáng)化的材料，如果長期在接近或高于回火溫度下使用，應(yīng)考慮材料強(qiáng)度降

低的因素。

2）高溫條件下碳鋼及格鋁合金鋼的使用

a）鑒于碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的可能，碳鋼、碳缽鋼、低溫用銀鋼不宜在425℃以上的溫

度下長期使用，碳鋁鋼不宜在470℃以上的溫度下長期使用；

b）鑒于可能產(chǎn)生回火脆性，銘鋁合金鋼長期在400℃~550℃溫度下使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用

經(jīng)驗(yàn)和具體工況采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施.

3）高溫條件下不銹鋼的使用

a）鑒于材料脆性，鐵素體不銹鋼及馬氏體不銹鋼不宜在370℃以上的溫度使用；

b）鑒于銘銀奧氏體不銹鋼在540℃~900℃溫度下長期使用時(shí)可能產(chǎn)生0相脆化，使用時(shí)

應(yīng)控制奧氏體鋼中的鐵素體含量及過度冷變形；

c）鑒于475℃脆性和c相脆化，雙相不銹鋼不得在300℃以上的溫度使用；d）鑒于鋁、

睇、鈿、鎘、鐵、鉛、鎰、錫、鋅及其化合物在高溫（高于低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)）下對奧氏體

不銹鋼的晶間侵蝕，在350℃以上的溫度使用時(shí)，奧氏體不銹鋼不得與上述低熔點(diǎn)金屬及

其化合物接觸；在高溫條件下，附錄A表A.

1中的低碳級（C<0.08%）奧氏體不銹鋼還應(yīng)滿足表2的附加要求，如不能滿足表2的附

加要求，其許用應(yīng)力應(yīng)按超低碳不銹鋼選取。低碳級奧氏體不銹鋼高溫使用的附加要求

4）高溫條件下其他材料的使用

a）鈦及鈦合金不宜在300℃以上的溫度下使用；

b）銀及銀基合金的使用溫度上限按表3規(guī)定。

5）低溫條件下的材料使用限制

最低使用溫度及沖擊試驗(yàn)免除

材料及其焊接接頭的沖擊試驗(yàn)應(yīng)按8.2的規(guī)定進(jìn)行；

確定最低設(shè)計(jì)溫度時(shí)，應(yīng)考慮流體節(jié)流效應(yīng)及環(huán)境溫度的影響；

用于GC3級管道的碳鋼材料可免除沖擊試驗(yàn)。

五、壓力管道及壓力容器用新材料

1、孔網(wǎng)鋼帶聚乙烯復(fù)合管是以冷軋鋼帶焊接的孔網(wǎng)管為增強(qiáng)骨架、復(fù)合熱塑性塑料的復(fù)

合管材。由于引入增強(qiáng)骨架，管材的耐熱強(qiáng)度顯著提高。工藝上，本產(chǎn)品在鋼帶和聚乙烯之

間引入粘合層，并在鋼帶焊縫時(shí)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止高溫焊接時(shí)鋼板熔融物氧化，徹底解決

了復(fù)合管材的竄水難題，使復(fù)合管材性能更加優(yōu)良。?具有較高的耐壓強(qiáng)度和抗蠕變性能，

良好的環(huán)剛度和抗沖擊性，?低的線膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)，?良好的抗腐性和耐磨性，?內(nèi)壁光

潔，不結(jié)垢，水頭損失比鋼管低30%。

1）給水管道系統(tǒng)：給水用孔網(wǎng)鋼帶聚乙烯復(fù)合管道系統(tǒng)采用進(jìn)口的PE80或PE100等材

料，按照CJ"181-2003行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造，具有良好的可焊接性、抗環(huán)

境應(yīng)力開裂性和抗快速開裂性，其性能指標(biāo)超過了純PE給水管的性能指標(biāo)?按50年使用

壽命設(shè)計(jì)。衛(wèi)生性好，解決了飲用水二次污染問題，符合GB/T17219-1998安全性評價(jià)規(guī)定。

2）燃?xì)夤艿老到y(tǒng)：燃?xì)庥每拙W(wǎng)鋼帶聚乙烯復(fù)合管道系統(tǒng)采用進(jìn)口的PE80或PE100兩種

材料，按照CJ/T182-2003行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造，具有良好的可焊接性、抗環(huán)境應(yīng)力開裂性和抗快

速開裂性，其實(shí)用性能指標(biāo)超過了純PE燃?xì)夤?。該產(chǎn)品已經(jīng)獲得中華人民共和國特種設(shè)備

制造許可證（壓力管道），證書編號為：TS2710270-2009。按50年使用壽命設(shè)計(jì)?？垢g性

強(qiáng)。

3）熱水用孔網(wǎng)鋼帶耐熱聚乙烯（PE-RT）復(fù)合管

本產(chǎn)品是以冷軋沖孔鋼帶焊接的孔網(wǎng)管為增強(qiáng)骨架，耐熱聚乙烯（PE-RT）為主體材料復(fù)

合而成，由于引入了增強(qiáng)骨架和耐熱聚乙烯（PE-RT）,管材的耐壓強(qiáng)度與耐熱性能都得到

顯著提高。使原本只能用于低溫（*0℃）供水的復(fù)合管道

可用于熱水輸送和二級供熱采暖管道以及化工醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域中輸送一些高溫介質(zhì)的管

道。為保證在90℃溫度下復(fù)合管道產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)出業(yè)界領(lǐng)先并受國家專利技術(shù)保護(hù)的復(fù)

合管道電熱熔管件采用PE-RT電熔管件和鋼骨架增強(qiáng)PE-RT電熔管件。PE-RT電熔管件在

90度溫度下設(shè)計(jì)壓力為0.4MP,鋼骨架增強(qiáng)PE-RT電熔管件在90度的溫度下設(shè)計(jì)壓力為

l.OMPo

2、玻璃鋼管道（FRP管道）及玻璃鋼復(fù)合管道

程控機(jī)械纏繞生產(chǎn)各種規(guī)格系列玻璃鋼管道（FRP管道）及玻璃鋼復(fù)合管道（如FRP/PVC復(fù)

合管）:0.6MPa,1.0MPa,1.6MPa等各類壓力及各種剛度等級玻璃鋼給排水管，玻璃鋼工藝管,

玻璃鋼夾砂管，玻璃鋼風(fēng)管，玻璃鋼電纜保護(hù)套管，玻璃鋼煙囪等玻璃鋼防腐管材產(chǎn)品。同時(shí)生

產(chǎn)各種規(guī)格系列玻璃鋼法蘭、玻璃鋼彎頭、玻璃鋼三通、玻璃鋼四通、玻璃鋼變徑管（玻璃

鋼大小頭）等玻璃鋼管道配件產(chǎn)品或玻璃鋼復(fù)合管道相應(yīng)玻璃鋼復(fù)合管件。

玻璃鋼管道優(yōu)點(diǎn)：

a、輕質(zhì)高強(qiáng)

玻璃鋼管道的材料密度通常為1.8-2.0g/cm3,約為鋼材的1/4-1/5,環(huán)向抗拉強(qiáng)度N300MPa,比

強(qiáng)度比鋼材高。

b、耐化學(xué)腐蝕，使用壽命長

玻璃鋼管道具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能，在輸送腐蝕性介質(zhì)時(shí)，玻璃鋼顯示出其他材料所

無法比擬的優(yōu)越性，不同基體原材料可以耐多種酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑。

C、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

可以通過改變原材料的組合和內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層、外表抗老化層等各層厚度結(jié)構(gòu)及成型工藝

從而調(diào)整玻璃鋼管道的物理化學(xué)性能，以適應(yīng)不同介質(zhì)和工作條件下的需要，達(dá)到各方面性能

的最優(yōu)化。

d、節(jié)能環(huán)保

玻璃鋼管內(nèi)表面光滑，管內(nèi)絕對粗糙度只有0.008001,可提高液體輸送能力20%以上，

同等條件下可大幅節(jié)約能源，減少維護(hù)費(fèi)用。

3、耐磨復(fù)合管

1)耐磨鋼塑復(fù)合管

為適應(yīng)長距離、高壓力、高耐磨、抗粘附結(jié)垢等要求，開發(fā)生產(chǎn)①65mm-①800mm多種規(guī)

格的超高分子量聚乙烯鋼塑復(fù)合管、優(yōu)質(zhì)無縫鋼管復(fù)合管。以上幾種不同類型復(fù)合管材內(nèi)襯

超高分子量聚乙烯管，既充分利用了超高分子量聚乙烯具有的優(yōu)異性能，同時(shí)通過復(fù)合增強(qiáng)

達(dá)到適應(yīng)高壓力、長距離野外輸送、防外力破壞等作用，填補(bǔ)了國內(nèi)該類復(fù)合管道的空白，

拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。

超高分子量聚乙烯復(fù)合管產(chǎn)品特性主要有：

(1)具有了超高分子量聚乙烯管的所有特性

由于輸送介質(zhì)和鋼管完全有效的隔離，只與超高分子量聚乙烯管層接觸，憑借UHMW-PE

的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)，使其具有了超高分子量聚乙烯管的所有特性，如：極高的耐磨特性、優(yōu)良

的化學(xué)穩(wěn)定性、良好的自潤滑性、對生物無毒性、獨(dú)特的耐低溫性、表面非附著性等，大大

延長管道的使用壽命。

(2)極高的耐沖擊性

超高分子量聚乙烯管本身就具有極高的耐沖擊性，其作為加強(qiáng)護(hù)層的鋼管能有效防止內(nèi)襯

管蠕變，更增加了其對抗沖擊、壓力、彎曲和強(qiáng)度的能力，具有更強(qiáng)的承受力，比普通的工

程塑料管道能承受更高的水壓，經(jīng)測試后能達(dá)到6.4Mpa,且超高分子量聚乙烯復(fù)合管不怕

磕碰，襯里不會破裂，特別適用于一些環(huán)境惡劣的高壓輸送管路設(shè)備。

(3)保溫性好

由于超高分子量聚乙烯管導(dǎo)熱系數(shù)比鋼材小1000多倍，可大大降低管路輸送保溫要求，

其溫度性能在-5(TC到80℃的環(huán)境下使用性能良好,這對于寒冷地帶流體輸送具有重大意義。

(4)使用壽命長

該產(chǎn)品集兩種管材優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)于一身，大大提高了使用壽命，目前是其它管材不可比擬的

高新技術(shù)產(chǎn)品。

（5）安裝簡便

該產(chǎn)品主要采用法蘭連接，易拆、易卸，安裝方便，管節(jié)連接處不加任何防腐密封，減少

了管路中的故障點(diǎn)，便于維修，大大降低了安裝和維修費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（6）可循環(huán)使用

鋼管僅需一次性投資，可將用過的舊鋼管修復(fù)后襯上超高分子量聚乙烯管層繼續(xù)使用，每

襯一次超高分子量聚乙烯管層相當(dāng)于金屬管壽命的4-5倍。又進(jìn)一步節(jié)約了資金。

2）離心澆鑄復(fù)合管

離心澆鑄復(fù)合管是采用“自要燃高溫合成-高速離心技術(shù)”制造的復(fù)合管材,在高溫高速下形

成均勻、致密且表面光滑的陶瓷層及過渡層。因?yàn)橹谱鞴に嚭唵?，成本較低，適合長距離輸

送粉體采用，但是其耐磨性比耐磨陶瓷管道稍差，一般用作直管。

3）貼片耐磨管道

貼片耐磨管道是用耐高溫強(qiáng)力粘膠將氧化鋁陶瓷片粘貼在管道全稱陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。

復(fù)合管因充分發(fā)揮了鋼管強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊、焊接性能好以及剛玉瓷高硬度、高耐

磨、耐蝕、耐熱性好，克服了鋼管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韌性差的特點(diǎn)。因此，復(fù)合管

具有良好的耐磨、耐熱、耐蝕及抗機(jī)械沖擊與熱沖擊、可焊性好等綜合性能。是輸送顆粒物

料、磨削、腐蝕性介質(zhì)等理想的耐磨、耐蝕管道。

由于該管具有耐磨、耐蝕、耐熱性能，因此可廣泛應(yīng)用于電力、冶