中石化集團(tuán)壓力管道材料培訓(xùn)班筆記

中石化集團(tuán)壓力管道材料培訓(xùn)班筆記

第一章材料的影響因素

第一節(jié)溫度對(duì)材料的影響

一高溫影響

（-）高溫一機(jī)械型破壞

1高溫蠕變

蠕變特征：有應(yīng)力存在；在高溫下塑性變形不斷增加。蠕變一般分三個(gè)階段：1）瞬時(shí)

蠕變階段2）穩(wěn)態(tài)蠕變階段3）延伸率快速增長(zhǎng)階段。第三階段在工程上是不允許的。

不要認(rèn)為設(shè)計(jì)溫度超過蠕變溫度材料就不能用，而要控制穩(wěn)態(tài)蠕變階段足夠長(zhǎng)，

使其超過允許使用壽命。

（控制穩(wěn)態(tài)階段足夠長(zhǎng)的措施有：按許用應(yīng)力設(shè)計(jì)；盡量減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力。）

材料的許用應(yīng)力分三部分。1）低溫情況溫度W150C時(shí)，溫度對(duì)材料幾乎沒有

影響。2）中溫階段3）高溫階段應(yīng)力動(dòng)蕩嚴(yán)重，各個(gè)數(shù)據(jù)完全使試驗(yàn)結(jié)果，工程上

不允許使用。

2應(yīng)力松弛

由于發(fā)生應(yīng)力松弛，高溫下的螺栓承載能力降低。因此應(yīng)采用高強(qiáng)度的材料；墊

片的回彈力要大（比如纏繞式墊片）。螺栓要熱緊。

設(shè)計(jì)溫度2350c時(shí)，不宜采用焊接吊架。因?yàn)楹缚p受力面積小，高溫時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力

松弛，吊架的承載力下降，會(huì)發(fā)生斷裂。同時(shí)，焊接時(shí)的高溫相當(dāng)于進(jìn)行了熱處理，應(yīng)

力要釋放。

3高溫持久斷裂

材料缺陷對(duì)高溫持久的影響：材料有缺陷時(shí)，會(huì)形成缺口小應(yīng)。在缺口處形成應(yīng)力集中，

局部應(yīng)力很大。在高溫條件下，首先產(chǎn)生塑性變形，并快速發(fā)展。顯示出整個(gè)材料的蠕

變強(qiáng)度（。尸、持久強(qiáng)度（OD）急劇降低。因此在高溫下要控制材料的缺陷。

一般情況下，事故的分析，塑性斷口為設(shè)計(jì)原因；脆性斷口為材料缺陷。

4熱疲勞

輸送高溫介質(zhì)的厚壁管，其管壁會(huì)形成溫度梯度，由此產(chǎn)生應(yīng)力梯度，相當(dāng)于附

加了應(yīng)力，而且常常是交變的。這種反復(fù)的溫度變化引起的金屬的疲勞稱為熱疲勞。在

外力的作用下，其合成應(yīng)立會(huì)引起金屬的疲勞破壞。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:

1）適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，計(jì)算壁厚時(shí)給出較大的余量。

2）盡可能避免應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)。例如：管件用三通，不用補(bǔ)強(qiáng)；彎頭用長(zhǎng)半徑；鋼

管的表面質(zhì)量要好。

3）采用低強(qiáng)度、韌性好的材料（屈服極限。sW245MPa；強(qiáng)度極限。a450Mpa）。

比如20#、20R、20Go

4）采用低氫性焊接材料。

（二）高溫一冶金不穩(wěn)定型破壞

1再結(jié)晶

有不穩(wěn)定的組織存在才會(huì)發(fā)生在結(jié)晶。變形加工（如鍛造等）、焊接會(huì)使金屬發(fā)生

晶格變化，得到外界能量后，晶格恢復(fù)正常，稱再結(jié)晶。特點(diǎn)：存在殘余應(yīng)力，硬度增

加。

再結(jié)晶過程長(zhǎng)，回使細(xì)晶粒長(zhǎng)大（晶粒越小，材料的性能越好。）。晶粒長(zhǎng)大是能

量降低的自發(fā)過程，使金屬材料的機(jī)械性能變差，而且在受力過程中發(fā)生，會(huì)引起破壞。

在不可避免要發(fā)生的情況下，索性選用粗大粒的材料。例如鑄造管，而不用軋制管。

焊縫不經(jīng)過熱處理會(huì)產(chǎn)生兩種影響。1）有利影響：釋放殘余應(yīng)力；2）不利影響：

有可能發(fā)生受力情況下進(jìn)行的再結(jié)晶。

2時(shí)效或過時(shí)效（沒講）

3金屬間的原子遷移與集聚

（1）金屬中碳的含量越高，操作溫度越高，發(fā)生石墨化傾向的可能性越大?？刂剖?/p>

化傾向發(fā)生有兩個(gè)措施。1）控制溫度，不超過石墨化溫度。2）控制高溫操作的時(shí)間，

使之盡可能短。

為什麼20#鋼的控制溫度，有的規(guī)范為427c（425℃）,有的為450℃。450C短期

可用，即是控制時(shí)間。

焦化裝置的燒焦線操作溫度650℃,用20#鋼也可以，就是因?yàn)闀r(shí)間短。（沒有具

體的時(shí)間范圍，比如開工，幾個(gè)至二十幾個(gè)小時(shí)）但在650C時(shí)要注意氧化，管道外表

面應(yīng)保溫。

（2）銘鋁合金鋼的回火脆性

隨著冶煉水平的提高，這種現(xiàn)象少有發(fā)生了。Cr2Mo脆化敏感性最高。

材料脆性與瞬間載荷有關(guān)。突然發(fā)生的瞬間載荷會(huì)使脆性材料發(fā)生破壞。大口徑

蒸汽管加旁通閥就有避免突然承受沖擊荷載的作用。

4金屬間的相沉淀

對(duì)高Cr的不銹鋼（Cr213%的鐵素體，常用于閥桿），要防止475c的脆性。這種

脆性在370℃以上時(shí)就會(huì)發(fā)生。

含碳量越高，脆化敏感性越低。比如在ASTM中的A216、GrWCBo閥桿一般是

馬氏體lCrl3、2Crl3因含碳量較高，可不受此限制。

防止。相脆性發(fā)生的措施是，控制鐵素體含量＜8%。在變形加工過程中，象鑄造（比

如閥）就容易發(fā)生問題。高溫高壓、臨氫時(shí)鐵素體含量控制在5%。

奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。換熱器中的不銹鋼管一般為2mm厚，采用304不銹鋼

材料應(yīng)該進(jìn)行固溶處理。對(duì)321材料，當(dāng)冷卻線沒有跨過C曲線時(shí)，不需要敏化處理。

（三）高溫一化學(xué)不穩(wěn)定型破壞

一高溫的影響

高溫硫在小于260℃時(shí)幾乎不發(fā)生腐蝕。

高溫氫在200c時(shí)發(fā)生腐蝕（與氫分壓有關(guān)）。

除鹽水的氧腐蝕，當(dāng)溫度超過60C時(shí)氧腐蝕明顯發(fā)生；80C時(shí)相當(dāng)劇烈；110C時(shí)

反而沒有了（汽化蒸發(fā)了）。因此除鹽水管道在W110℃時(shí)要考慮氧腐蝕，一般采用不銹

鋼。

連多硫酸生成與氫無關(guān)，但在氧環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕。在沒有氫的情況下，比如

常減壓裝置是否用不銹鋼管道，仍建議不用，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)該管道產(chǎn)生了連多硫酸。連多

硫酸的應(yīng)力腐蝕開裂是非常危險(xiǎn)的腐蝕形式，在工程中寧可信其有，，不可信其無。

選材按照《高硫的裝置、重點(diǎn)裝置、主要管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》執(zhí)行。

例：制氫轉(zhuǎn)化爐管道，操作溫度800C,用2520管（Cr25Ni20）,DN300,SCH60,

進(jìn)行了熱處理。放了一段時(shí)間后做水壓試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生了脆性斷裂，在斷口處有鋅聚集。

結(jié)論：是鋅的進(jìn)入產(chǎn)生了物理腐蝕。鋅是從保溫的捆扎材料鍍鋅鐵絲中來的。

在B31.3附錄F中有規(guī)定。某公司規(guī)定，371℃以上時(shí)，不銹鋼管道保溫外護(hù)不能

用鍍鋅鐵皮或鋁皮。端部一定要用不銹鋼板。

二低溫的影響及要求

在低溫情況下，材料因原子周圍的自由電子活動(dòng)能力減弱和“粘結(jié)力”的增加而使

金屬呈現(xiàn)脆性。

脆性斷裂特點(diǎn)：斷口齊平，沒有紋路和縮頸出現(xiàn)。

1脆斷因素

1）內(nèi)部缺陷。2）應(yīng)力水平。低溫低應(yīng)力工況一般不會(huì)發(fā)生斷裂。

2要求

材料的使用溫度不低于脆性轉(zhuǎn)變溫度（我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)沒有真正的依據(jù)；ASTM標(biāo)準(zhǔn)

原來對(duì)所有碳鋼都是-29℃,2002版在B31.1中對(duì)碳鋼分為A、B、C、D）。

?A53F型為爐焊管，比電阻焊還差。生產(chǎn)過程是在爐內(nèi)加熱加力，只能用于無毒

不可燃的D類流體。

?爐焊、電阻焊（ERW）稱為壓力焊，屬于不完全的冶金結(jié)合。

?電熔焊（EFW）分為手工電弧焊、單面埋弧焊（SAW）、雙面埋弧焊（DSAW）。

上述三種焊管的限制溫度為-6C。

B31.3中取消了低溫低應(yīng)力工況免除沖擊韌性試驗(yàn)的條款，加上了應(yīng)力避，計(jì)算很

復(fù)雜。

應(yīng)力Wl/6Gs稱低應(yīng)力。-20℃W設(shè)計(jì)溫度V50℃,應(yīng)力。W50Mpa稱低溫低應(yīng)力工

況。

20#鋼規(guī)定最低使用溫度為-20℃,用于-25C時(shí)，進(jìn)行了某些試驗(yàn)，合格（沖擊功

大于16J）就可以用。

沖擊功的合格標(biāo)準(zhǔn)是按材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值（0b）劃分的。

※設(shè)計(jì)人應(yīng)形成習(xí)慣，對(duì)材料給出對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求，提供給采購(gòu)。

三溫度的上限和下限

1ASTM管材的應(yīng)用范圍

A671------低溫

A672------高溫

P11/F11/A234/A216為一組對(duì)應(yīng)的管材

ASTM管材與國(guó)內(nèi)管材的對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的鑄件

304-—Crl8Ni9（相當(dāng)于）CF8（8代表含碳量W0.08%）

304L-——00Crl8Nil0CF3

316——0Crl7Nil2Mo2CF8M（M代表加了Mo）

316L——00Crl7Nil4Mo2CF3M

321---0Crl8Nil0Ti沒有鑄件

347-—0Crl8NillNbCF8C

310——Cr25Ni20HK40

（一般美國(guó)代號(hào)管材在牌號(hào)前加P;鑄件在牌號(hào)前加F；管件在牌號(hào)前加WP）

2制約條件

當(dāng)介質(zhì)對(duì)金屬呈現(xiàn)腐蝕性時(shí)，往往會(huì)改變材料的使用上限。

例如：某介質(zhì)的氫分壓PH=10.0MPat=300℃在氫氣條件下A106、Gr.B、20#

鋼（GB/T9948）就不能用了。

第二節(jié)硫化物腐蝕及防腐

原始硫化氫主要產(chǎn)生在油田，按《加工高含硫原油重點(diǎn)裝置主要設(shè)備設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》

和《加工高含硫原油重點(diǎn)裝置主要管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》執(zhí)行即可。

1名詞注釋

①氫鼓泡（HB）：有金屬內(nèi)部過高的氫氣壓力而引起的表面層下的平面孔穴結(jié)構(gòu)。

硫化物與金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的氫原子一部分會(huì)向金屬材料的內(nèi)部滲

透，并在孔隙、夾雜、重疊等微觀孔隙處還原、聚集，從而引起局部升壓。該壓力有時(shí)

會(huì)達(dá)到300MPao局部的高壓會(huì)導(dǎo)致管道組成件的鼓泡，它一般發(fā)生在強(qiáng)度較低的碳鋼

構(gòu)件內(nèi)。

②硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（SSCC）：金屬在拉伸應(yīng)力、水及硫化氫聯(lián)合作用下發(fā)生的腐蝕

開裂。

金屬與硫化物發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在金屬表面發(fā)生蝕坑，蝕坑或金屬原始表面缺陷處

會(huì)因應(yīng)力集中而產(chǎn)生微裂紋，且在微裂紋的尖部發(fā)生氫原子的富集。富集的氫原子因釘

扎作用而使微裂紋尖部呈脆性，并降低原子鍵的結(jié)合使裂紋擴(kuò)散。SSCC腐蝕需要外力

作用。

2硫化物的低溫腐蝕

焊后熱處理可以緩解SSCC腐蝕。處理后發(fā)生的機(jī)率是10~15%,不處理發(fā)生的機(jī)

率是60~70%o焊后熱處理還可以消除殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的影響是兩方面的①增加應(yīng)

力水平。②金屬由于組織不穩(wěn)定更容易產(chǎn)生腐蝕。

（應(yīng)力由結(jié)構(gòu)應(yīng)力和殘余應(yīng)力組成。殘余應(yīng)力是由于金屬晶格不穩(wěn)定產(chǎn)生的，有殘

余應(yīng)力的地方原子具有較高的勢(shì)能，比較活潑。）

ASTM規(guī)范2002年版中有高溫硫化物和高溫環(huán)烷酸+硫化物的腐蝕速率數(shù)據(jù)。

3抗SSCC鋼的技術(shù)條件

1）材料

①標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度W355MPa。

②實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度W630MPa。

③使用狀態(tài)為正火；正火+回火；退火或調(diào)整。

④碳當(dāng)量W0.45。

⑤硬度（包括焊縫及熱影響區(qū)，如果有的話）WHB220。

2）制造要求

①冷變形量W5%時(shí)，進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理；＞5%時(shí)，進(jìn)行正火熱處理。

②焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

③不接受0.3mm及以上的尖銳表面缺陷。

④不接受異種鋼焊接。

4抗HIC鋼的技術(shù)條件

1）材料

①?與抗SSCC鋼相同。

⑥S、P含量＜0.006%；嚴(yán)重時(shí)應(yīng)控制S、P含量W0.002%。

2）制造要求

①?④同上

⑤對(duì)于首批制造的管子，除進(jìn)行常規(guī)形式的試驗(yàn)外，尚應(yīng)進(jìn)行氫開裂的敏感性試驗(yàn)。試

驗(yàn)方法應(yīng)符合NACETMO284標(biāo)準(zhǔn)的要求。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下列要求：試驗(yàn)溶液PH=4.8?

5.4；三個(gè)試樣的平均值CLRW10版CSRW3%；CTRW1.5%。其中CLR為裂紋長(zhǎng)度百分比，

CSR為裂紋敏感百分比，CTR為裂紋厚度百分比。合格的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性試驗(yàn)應(yīng)備

案。

第三節(jié)氫損傷與防止

乙烯、煉油裝置氫腐蝕很廣，分高溫下和低溫下兩種情況。

1名詞

1）反應(yīng)氫（亦稱過程氫）：腐蝕反應(yīng)生成的氫。

2）工藝氫：介質(zhì)本身含有氫。

3）環(huán)境氫：焊接產(chǎn)生的氫。

4）原始?xì)洌轰摬闹袣埩舻臍?。原始?xì)湓阱懺爝^程中會(huì)形成白點(diǎn)，隨著冶煉水平的提高,

原始?xì)湟呀?jīng)很少了，有效的遏制了白點(diǎn)的出現(xiàn)。

2氫損傷中很少有HIC/SOHIC腐蝕

因?yàn)椋?/p>

1）臨氫環(huán)境中材料本身的要求高，要進(jìn)行無損探傷，非金屬夾雜物的評(píng)定。

2）工藝氫的存在使HIC/SOHIC腐蝕成為次要的腐蝕形態(tài)。

3）HIC/SOHIC多出現(xiàn)于板材，臨氫管子大量用的是無縫鋼管，因此不必強(qiáng)調(diào)。

3氫脆現(xiàn)象引起的材料變化

1）材料的強(qiáng)度略有下降。

2）材料韌性下降。

加氫裝置開車須逐漸加壓（25%48h；50%48h；75%48h；100%48h）,除

工藝要求外，還有材料的要求。鐵素體（20#鋼等）溶氫很快，易發(fā)生氫脆，應(yīng)在施工

說明中提出逐漸加壓的要求。

4溶氫速度的順序（快一慢）

鐵素體一珠光體（合金鋼）一奧氏體

溶氫速度慢的材料溶氫量也小，可焊性好。珠光體可焊性差，在改造時(shí)一定要進(jìn)行

消氫處理。消氫處理的方法有①常溫靜置（很長(zhǎng)時(shí)間）。②高溫（沒有標(biāo)準(zhǔn)，一般400

℃半小時(shí)以上）。

5不銹鋼材料的抗腐蝕性

304、316：低碳固溶后有抗晶間腐蝕的能力，可抗一般性（氧、CO2）腐蝕。多用

于潤(rùn)滑油、精料管道，作耐高溫用。

304L、316L：固溶態(tài)供貨。超低碳CW0.03%,焊縫中不出現(xiàn)敏化組織。耐腐蝕專

用，不宜用于高溫。

321、347：固溶態(tài)供貨。屬于穩(wěn)定化不銹鋼，含有穩(wěn)定化元素Ti、Nbo與304L和

316L相比可用于高溫；與304和316相比，通過穩(wěn)定化熱處理，可以消除焊縫的敏化

組織。

347：敏化性能高于321,但成本高，一般不選347。

注意：固溶化處理后的材料再經(jīng)穩(wěn)定化處理，晶粒會(huì)長(zhǎng)大。

第二章常用鋼管標(biāo)準(zhǔn)

第一節(jié)焊接鋼管

隨著焊接技術(shù)的提高，焊接鋼管用量越來越多。碳鋼無縫管用在DN350以下，再

大的管道滿足不了ASTMA530標(biāo)準(zhǔn)的要求；不銹鋼無縫管最大用到DN100。

優(yōu)點(diǎn)：1）生產(chǎn)機(jī)械簡(jiǎn)單，投入少。2）材料利用率高。3）生產(chǎn)效率高。4）前三點(diǎn)

導(dǎo)致價(jià)格低。5）尺寸精度高，偏差小。

缺點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)跟不上。ASTMA671用于低溫；A672用于高溫。國(guó)內(nèi)沒有相對(duì)應(yīng)的。

常用標(biāo)準(zhǔn)

1碳鋼

①GB9711.1A級(jí)。等同采用API5L,定位于長(zhǎng)輸管道用，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度，高溫性能關(guān)注較

少。限制多，定位低。含碳量高。價(jià)格高于SY/T5037。

L2450Gr.B。

②GB3091>GB3092相當(dāng)于（略低）ASTMA53F型。制造方法為爐焊、電阻焊。

2合金鋼管沒有。

3不銹鋼管

①ASTMA312、A385傾向于用A385,因其偏差小。

②912771該標(biāo)準(zhǔn)問題較多，如沒有無損檢驗(yàn)要求。

③HG50237-1,2,3,4與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等效，應(yīng)用較多。

第二節(jié)無縫鋼管

常用標(biāo)準(zhǔn)

1碳鋼

①GB/T8163用于溫度W350℃,不含氫和濕硫化氫的一般介質(zhì)。

②GB3087用于中低壓鍋爐及相連的管道。

③GB9948溫度2350C,含氫和濕硫化氫的情況也可用。標(biāo)準(zhǔn)中沒有要求爐外精煉，

但許多生產(chǎn)廠都作了。

④GB6479滿足低溫沖擊要求，用于低溫工況。標(biāo)準(zhǔn)明確要求爐外精煉。價(jià)格比GB8163

高20-30%o

⑤GB5310檢驗(yàn)項(xiàng)目最多，標(biāo)準(zhǔn)明確要求爐外精煉。

2合金鋼

GB9948GB6479GB5310

15CrMo相當(dāng)于Pll；12CrMo相當(dāng)于P22；Cr2Mo國(guó)內(nèi)少用；lCr5Mo相當(dāng)于P5,

成材率低，一般買日本的。

用于耐熱、耐高溫氫腐蝕、耐高溫硫腐蝕。加熱爐中也有用Cr9Mo的。

3不銹鋼

GB9948GB6479GB5310

GB/T14976與ASTM對(duì)應(yīng)。

國(guó)內(nèi)最大管徑DN400,國(guó)外用到DN100,再大就用焊接管。

*雙證書鋼一一例如：304,機(jī)械性能要符合304要求，但抗腐蝕性要符合304L的要求。

成為雙證書鋼。這樣可以省錢。

第三節(jié)鋼管尺寸系列

1標(biāo)準(zhǔn)

GB17395——分為三個(gè)系列，等同采用ASMEB36.10/B36.19

SH3405——等效采用IS04200,DNW100時(shí)，與ASMEB36.19全等。

HG20553-Ia——等同ASMEB36.10/B36.19

-II一一沿用習(xí)慣系列

2壁厚表示方法

1）SCH——設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力的比值乘以1000以后的圓整值。簡(jiǎn)單的

按表選取，會(huì)使壁厚放大較多，建議還是用壁厚計(jì)算公式算。

2）重量級(jí)標(biāo)識(shí)——在一定范圍內(nèi)STD與SCH40對(duì)應(yīng)

XS與SCH80對(duì)應(yīng)

XXS與SCH160對(duì)應(yīng)

3）壁厚值一一用于焊接管

例：當(dāng)管件選擇SCH40時(shí)，代表下列含義：①管件承受的壓力等于同管號(hào)直管的

壓力；②接管端部與同管號(hào)管子同壁厚。

高壓管件應(yīng)有強(qiáng)度計(jì)算，計(jì)算方法分為數(shù)學(xué)分析（有限元分析）和驗(yàn)證試驗(yàn)。

第三章管件

第一節(jié)連接方式

1承插焊（SW）一一焊縫為角焊縫，受剪力；不便于內(nèi)部探傷。常用于DNW40的中低

壓管。

2螺紋連接（THD或NPT,國(guó)內(nèi)亦可為R、RC）——密封性差；強(qiáng)度可靠性差；對(duì)交

變載荷、溫度敏感。常用于DNW40的凈化風(fēng)管道、放空、排凈、末端連接。用于可燃

或有毒介質(zhì)時(shí)要加密封膠帶或密封焊。

宜采用錐管螺紋。55°表示為R外螺紋，RC內(nèi)螺紋。60°表示為NPT。

螺紋連接的應(yīng)用SH3059有明確規(guī)定。

3對(duì)焊一一承插焊不適合的地方。

第二節(jié)拐彎

1彎頭——用短半徑時(shí)承壓能力要降低20%o腐蝕性介質(zhì)用5DN、10DN、20DN以減少

沖刷。

2煨彎——多用于DNW40。

3法蘭連接的彎頭——標(biāo)準(zhǔn)：ASMEB16.5

第三節(jié)縮徑

1異徑管一一用于DN》50。

2異徑管箍一一適用于DNW40,承口元件。

3異徑短節(jié)一一國(guó)內(nèi)沒有。適用于DNW50,插口元件。

第四節(jié)分支

1三通/四通

2加強(qiáng)管嘴（BOSS）——標(biāo)準(zhǔn)MSS.SP-97。端部DNW125弧底；DNW150平底。DNW40

為承口。不需要補(bǔ)強(qiáng)。

3加強(qiáng)管接頭（支管臺(tái)）——標(biāo)準(zhǔn)MSS.SP-95o多用于DN250,溫度、壓力較高處。

與主管焊接時(shí)金屬填充量大，容易引起變形。

4加長(zhǎng)管嘴一一DNW40,插口。長(zhǎng)系列用于保溫管道。

第五節(jié)端部封閉

1管帽一一DN250對(duì)焊；DNW40承插焊或螺紋連接。用于放空、排凈的終端，起二次

密封的作用。

2絲堵

3法蘭蓋一一高壓時(shí)用。多用于管廊端部。

第四章法蘭

第一節(jié)密封面形式

密封中密封面積越小，密封效果越好。螺栓擰緊后，墊片產(chǎn)生彈塑性變形。彈性變

形產(chǎn)生回彈力；塑性變形填補(bǔ)密封面的微觀縫隙。螺栓給法蘭以扭矩，受力點(diǎn)會(huì)向中心

偏移。密封面積小，單位面積的受力增加。

密封面積由大到小的順序：FF-RF-MF-TGfRJ（或RTJ）

1全平面（FF）——用于D類流體。

2凸臺(tái)面（RF）——應(yīng)用最多。

3凹凸面（MF）——墊片不好拆卸。

4樣槽面（TG）一一墊片不好拆卸。應(yīng)用較少。

5環(huán)連接面（RJ或RTJ）一—常用于高壓600?900LB,同時(shí)應(yīng)于溫度綜合考慮。

第二節(jié)連接形式

1承插焊（SW）

2對(duì)焊（WN）

3螺紋（THD）

以上三項(xiàng)同管道要求，選擇對(duì)焊時(shí)注意給出接管外經(jīng)和壁厚。

4松套（LJ）：用于壓力不高、腐蝕性強(qiáng)，管道需要采用貴重金屬，法蘭可以采用碳鋼

的情況。

5平焊（SO）:很少用。

第五章墊片

1非金屬墊片

1）石棉墊片：有耐酸、耐堿性的。

2）包覆墊片：內(nèi)層是石棉，外層是聚四氟乙烯。標(biāo)準(zhǔn)SH3401。在溫度＜260℃；壓力＜2.0MPa

的條件下使用。

特制石棉耐溫可達(dá)450℃；壓力可達(dá)5.0MPao

2半金屬墊

1）纏繞式

纏繞式分基本型一一用于樣槽面法蘭

帶內(nèi)環(huán)一一用于凹凸面法蘭

帶外環(huán)一一用于凸臺(tái)面法蘭

帶內(nèi)外環(huán)一一用于凸臺(tái)面法蘭

纏繞式墊片外側(cè)承受拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)承受壓應(yīng)力。環(huán)的作用是固定墊片保護(hù)金屬層，

防止開裂。所以壓力較低時(shí)帶外環(huán)即可，高壓時(shí)應(yīng)帶內(nèi)外環(huán)。

3金屬墊

1）金屬平墊：紫銅，以前常用于中壓蒸汽，目前少用。

2）橢圓墊、八角墊：RJ用。橢圓墊與法蘭密封面是線接觸，密封效果好。加工難度大。

八角墊加工難度小，精度宜保證。

材料要求：①能滿足介質(zhì)要求、溫度、腐蝕性。②對(duì)法蘭材料的適應(yīng)性，墊片硬

度略低于法蘭硬度（3O-5OHB）,目的是希望墊片先于法蘭損壞。

碳鋼法蘭對(duì)應(yīng)材料為：軟鐵、08、10#。

合金鋼法蘭對(duì)應(yīng)材料為：5Cr-0.5Mo退火處理。

奧氏體不銹鋼對(duì)應(yīng)材料為：與法蘭同類。碳含量較低，不能有加工硬化。硬度W

150~160HBo

4基本性能參數(shù)

1）壓縮率：反應(yīng)墊片在壓緊時(shí)的變形能力。該指標(biāo)越大越好。非金屬墊片優(yōu)于金屬墊

片。

2）回彈力：反應(yīng)墊片卸載后的恢復(fù)原有厚度的能力。該指標(biāo)越大越好。

3）應(yīng)力松弛率：反應(yīng)墊片在高溫壓緊狀態(tài)下其彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形的能力。該值

越低越好。應(yīng)力松弛率與回彈率相對(duì)應(yīng)，回彈率大，松弛率就小。

第六章緊固件

1類型

1）單頭螺栓（Blot）：與SO/FF面法蘭及非金屬墊片相配。

2）雙頭螺柱（Stnd）：①等長(zhǎng)雙頭螺柱

②通絲（全螺紋）螺柱：用于溫度2350C；應(yīng)力腐蝕環(huán)境；

交變荷載；RJ面法蘭。

第七章API閥門的選型

以閘閥為例。

1閥體一一閥門規(guī)格書中應(yīng)注明材料。

D鍛制：用于DNW40的閥門。常與承插焊或螺紋等端部連接形式配合。當(dāng)采用法蘭連

接時(shí)，國(guó)內(nèi)是整體鍛造而成，國(guó)外是將另外的法蘭焊上去。應(yīng)注明鍛造材料的牌號(hào)。

2）鑄造：用于DN250的閥門。成本低。

3）鍛焊：國(guó)內(nèi)不多見。

4）通道：B16.34規(guī)定閘閥的通徑最小不得小于標(biāo)準(zhǔn)通徑的90%。也有全通徑的，在不

需要作通球試驗(yàn)的場(chǎng)合，全通徑意義不大。

5）壁厚：技術(shù)條件中不需注明。B16.34中規(guī)定的最小壁厚是針對(duì)一般介質(zhì)的；API600

則考慮了石油化工加工過程的腐蝕性。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是最小值，制造商的設(shè)計(jì)值都大于標(biāo)

準(zhǔn)規(guī)定值。一般情況下，只有在高壓或苛刻條件下才特別關(guān)注壁厚的實(shí)際設(shè)計(jì)值。

6）構(gòu)件長(zhǎng)度：當(dāng)壓力等級(jí)2900LB時(shí)，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度有長(zhǎng)、短之分。一般選用短系列，

并在訂貨技術(shù)要求中注明。閥門結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度由B16.10確定；DNW40時(shí)B16.10不包括，

按制造商的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2閥板

1）整體楔形：常用于DN240的閥門。可在閥門屬性中描述。

2）彈性閘板：缺省設(shè)置，一般無需注明。常用于高溫或DN250的閥門。閥板與閥體

的鑄造材料相同，僅密封面堆焊由閥內(nèi)件確定的材料。

3）平行閥板：少用。因?yàn)殚y板的軌道加工不好或壓力大時(shí)閥板容易卡住或變形。

4）硬值合金：閥板密封面堆焊的材料。一般在PN2600LB時(shí)、溫度2350℃時(shí)、介質(zhì)

有固體顆粒或介質(zhì)會(huì)對(duì)閥板造成嚴(yán)重沖刷時(shí)，應(yīng)用硬制合金材料作為密封面材料，這個(gè)

要求會(huì)增加成本。閥板密封材料要求應(yīng)在閥門屬性中描述。如不指明時(shí)一般是13Cr。

3閥座

1）嵌入式：連接可靠，密封性能最好。不需要焊接。但裝配難度大，精度要求高。大

多數(shù)制造商不用這種形式。

2）焊接式：連接可靠，密封性好，加工難度小，大多數(shù)制造商采用這種形式。但不能

更換，一旦損壞需整體更換。

3）螺紋連接式：密封差，可更換閥座。工程上不希望使用。

設(shè)計(jì)人可根據(jù)實(shí)際情況決定是否描述閥座形式。不描述時(shí)，應(yīng)審查制造商的缺省形

式。

4）硬制合金：閥座的密封要求不能低于閥板。

4閥蓋

1）栓連閥蓋：最常用。壓力等級(jí)高時(shí)，閥蓋會(huì)很大很重。DNN50、PN2900LB時(shí)應(yīng)采

用壓力密封閥蓋。DNW40、PN2900LB時(shí)也有采用壓力密封閥蓋的，但重量減輕的效

果不大。而且DNW40時(shí)，由介質(zhì)壓力實(shí)行密封的作用面小，密封性能的保證性下降，

尤其在配合螺紋連接的結(jié)構(gòu)時(shí)閥蓋處容易漏。

采用栓連閥蓋時(shí)，尚應(yīng)注意其與閥蓋墊片、螺栓的匹配問題。閥蓋閥蘭的結(jié)構(gòu)與閥

蓋墊片、螺栓的匹配應(yīng)比管道法蘭高一級(jí)。這是因?yàn)楣艿婪ㄌm在升溫過程中有熱緊過程,

而閥門的閥蓋法蘭不熱緊。

該項(xiàng)不是缺省設(shè)置，應(yīng)注明。

有些制造商采用箱式法蘭結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)溫度的變化，螺栓上安裝了活載荷設(shè)施。

2）壓力密封閥蓋：閥蓋的支撐方式有螺栓和螺紋兩種。螺紋支撐時(shí)密封性不易保證,

若采用密封焊，以后難以維修，不推薦使用。

該項(xiàng)不是缺省設(shè)置，應(yīng)注明。

3）螺紋連接閥蓋：結(jié)構(gòu)尺寸小，密封差，很少用。

4）延伸閥蓋：以下三種情況下使用延伸閥蓋：①球閥、蝶閥、旋塞閥閥門結(jié)構(gòu)短，保

溫材料厚時(shí)；②低溫工況；③真空條件。

以下工況可不用延伸閥蓋：

-29℃—46℃NON-CRYOGENIC

-46℃-101℃SEMI-CRYOGENIC

-101℃-196℃CRYOGENIC

NON-CRYOGENIC

不是缺省設(shè)置，應(yīng)注明。必要時(shí)要給出長(zhǎng)度要求。標(biāo)準(zhǔn)為BS6364o

5）上密封結(jié)構(gòu)：可以在線更換填料。具有上密封結(jié)構(gòu)的閥應(yīng)進(jìn)行上密封試驗(yàn)。

該要求一般為缺省設(shè)置，也可專門說明。

5閥桿

1）明桿支架式：缺省設(shè)置，也常說明。

2）暗桿支架式：非缺省設(shè)置。

3）延伸桿式：一般與延伸閥蓋配合，但閥在地下時(shí)可單獨(dú)使用。非缺省設(shè)置，要詳細(xì)

描述。

4）上密封結(jié)構(gòu)：見閥蓋部分。

5）表面處理：表面應(yīng)有較好的耐磨性，同時(shí)閥桿內(nèi)部材料還應(yīng)有足夠的韌性。常用的

表面處理方法有：表面淬火、表面滲氮、磷化、鍍格等。

可專門注明，也可注"HARDFACE”，然后與制造商溝通。

6閥蓋墊片

1）非金屬墊片：僅用于150LB以下，溫度W200C,無毒不可燃的情況。

2）半金屬墊片：一般采用纏繞式，150LB?2500LB壓力都可用。一般用于600LB及以下

壓力等級(jí)，最好不超過1500LBo

一般用纏繞式墊片應(yīng)有防止墊片被壓壞的措施，如箱式結(jié)構(gòu)。

3）金屬墊片：一般用于600LB以上。材料應(yīng)滿足工藝介質(zhì)的要求（如耐溫、耐腐蝕），

應(yīng)與閥蓋材料相匹配。

墊片硬度應(yīng)比閥蓋/體材料硬度低30-50BHN（HB）

材料硬度

SOFTIRON90BHN(HB)

5%CHROME160

AUSTENITICSTANLESSSTEEL140

MONEL（NiTu合金）125

橢圓墊和八角墊的特性見管法蘭。

一般可缺省選用。

7閥蓋螺栓

該螺栓比管法蘭高一級(jí)選用?？扇笔∫部勺⒚鳌?/p>

1）合金鋼材料：為API閥常用材料，可用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼等多種閥體材料。

國(guó)標(biāo)閥在一些低壓力等級(jí)下可能會(huì)采用碳鋼螺栓。對(duì)常規(guī)API閥可缺省設(shè)置，但國(guó)標(biāo)閥

不能缺省，可按SH3064要求選用。

2）低溫鋼材料：低溫閥專用材料應(yīng)滿足低溫沖擊韌性的要求。低溫螺栓材料不宜缺省

設(shè)置。

3）不銹鋼：常用于低溫不銹鋼閥。不宜用于高溫、高壓。當(dāng)用于高溫高壓時(shí)，應(yīng)選用

高合金不銹鋼材料。當(dāng)閥門的壓力不高，且介質(zhì)無腐蝕性，不苛刻時(shí)，不銹鋼閥可選合

金鋼螺栓。

閥體材料壓力等級(jí)（LB）墊片螺栓材料螺母材料介質(zhì)

A105150~1500任意A193-B7A194-2H低壓

A216WCB150—1500任意A193-B7A194-2H低壓

A350-LF2150—1500任意A320-L7A194-4低壓

A352-LCB150~1500任意A320-L7A194-4低壓

A182-F304150~1500任意A193-B8CL2A194-8低壓

A351-CFB150—1500任意A103-B8CL2A194-8低壓

A182-F304150—1500任意A453-660AA194-8高溫高壓

A351-CFB150—1500任意A453-660AA194-8高溫高壓

A182-F304150~1500任意A320-B8CL2A194-8低溫冷凍

A351-CFB150—1500任意A320-B8A194-8低溫冷凍

8閥桿填料

DRPTFE填料：適用于溫度W180C,介質(zhì)要求凈純的場(chǎng)合。使用時(shí)要考慮火災(zāi)安全性。

非缺省選擇。

2）石墨編織填料：耐溫、耐腐蝕性均好，有一定自潤(rùn)滑作用。廣泛應(yīng)用，缺省設(shè)置。

與石墨環(huán)相比強(qiáng)度高，自潤(rùn)滑作用不如石墨環(huán)。對(duì)閥桿的磨損較大。常用于DNW40的

情況；或與石墨環(huán)組合成填料組的上下層。

3）組合填料：石墨編織填料與石墨環(huán)的組合。一般用柔性石墨。用于DN250的場(chǎng)合。

可缺省設(shè)置。

4）帶隔環(huán)填料：當(dāng)填料箱較高，需要檢查填料中間是否已有介質(zhì)泄漏出來；或?yàn)榫S護(hù)

長(zhǎng)周期運(yùn)行，需要中間注入臨時(shí)輔助密封脂時(shí)，可考慮采用帶隔環(huán)填料。但該填料結(jié)構(gòu)

復(fù)雜，且作用不明顯，工程中很少采用。

只有專門注明了，制造商才給設(shè)置。

9連接型式

1）螺紋連接：API閥螺紋為NPT（60°錐管螺紋）。用于無毒、不可燃介質(zhì)，DNW40的

情況。

2）承插焊：用于DNW40的情況。不宜用于下列情況：①有能引起縫隙腐蝕的介質(zhì)存在；

②焊后需熱處理的；③潤(rùn)滑油管和封油管。

一般應(yīng)注明承插口應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，API閥門標(biāo)準(zhǔn)為ASMEB16.IE

3）法蘭：DNW40的鍛制閥可另焊上法蘭。

密封面一般用RF或RJ；必要時(shí)也可用MF、TG型。這樣的屬性要注明。當(dāng)采用RF

時(shí)，應(yīng)注明是否帶水線，或指明是否為SMOOTHFACE（不要溝槽）。必要時(shí)應(yīng)注明光潔度。

當(dāng)管道墊片為纏繞式時(shí)，宜在閥門屬性中注明SMOOTHFACE,以保證墊片的密封效果。

（水線一0.8mm寬的溝槽，增加密封效果。有水線時(shí)與非金屬墊片相配。）

整體法蘭較厚，配螺栓時(shí)要注意。

法蘭等級(jí)墊片型式光潔度最小許用值最大許用值

150LBSHEET3.2(125)3.2(125)12.7(500)

300LBSHEET3.2(125)3.2(125)6.4(250)

150LB纏繞式3.2(125)3.2(125)6.4(250)

300LB纏繞式3.2(125)3.2(125)6.4(250)

600LB軟銅3.2(125)3.2(125)6.4(250)

600LB纏繞式3.2(125)3.2(125)6.4(250)

900LB纏繞式3.2(125)3.2(125)6.4(250)

1500LB纏繞式3.2(125)3.2(125)6.4(250)

4）對(duì)焊：用于DN250、PN\900LB、密封要求高處，如加氫裝置的高壓管道等。采用對(duì)

焊時(shí)，應(yīng)注明接管外徑、壁厚及端部坡口型式。一般情況下坡口型式為ASMEB16.25規(guī)

定的不帶墊環(huán)型式。

5）短管連接：代替承插焊閥用于DNW40且現(xiàn)場(chǎng)不宜焊接的場(chǎng)合。該項(xiàng)必須專門注明短

管長(zhǎng)度、外徑、厚度、材質(zhì)等。有時(shí)為了PDS操作，往往給出一個(gè)總長(zhǎng)（管+閥），約400mm。

6）承插焊與螺紋組合連接：常用于放空、排凝等特殊場(chǎng)合。一般承插焊端是與管子相

連接，螺紋端為放空端。

該項(xiàng)為非缺省設(shè)置，應(yīng)注明。

10操作機(jī)構(gòu)

1）手柄操作：一般用于1/4旋轉(zhuǎn)閥，如蝶閥、球閥、旋塞閥，很少用于閘閥。

2）手輪：受開啟力限制，或快速啟閉及遠(yuǎn)距離操作的限制。API規(guī)定，手輪傳動(dòng)需要的

力應(yīng)不大于350N。采用手輪操作的最大閥門直徑與公稱壓力的組合與手輪直徑