管道器材,一般包括管子、管件、閥門、法蘭、墊片和緊韌體以及其他管道組成件,例如過濾器、分離器、阻火器、補償器等。
管道分類:
管子分類方法很多,按材質分類可分為金屬管、非金屬管和鋼襯非金屬複合管。
非金屬管主要有橡膠管、塑膠管、石棉水泥管、石墨管、玻璃鋼管等。
鑄鐵管:
鑄鐵管是由生鐵製成。按其製造方法不同可分為:砂型離心承插直管、連續鑄鐵直管及砂型鐵管。按其所用的材質不同可分為:灰口鐵管、球墨鑄鐵管及高矽鐵管。鑄鐵管多用於給水、排水和煤氣等管道。
焊接鋼管:
焊接鋼管,也稱有縫鋼管,一般由鋼板或鋼帶卷焊而成。
按管材的表面處理形式分為鍍鋅和不鍍鋅兩種。表面鍍鋅的發白色,又稱為白鐵管或鍍鋅鋼管;表面不鍍鋅的即普通焊接鋼管,也稱為黑鐵管。
鍍鋅焊接鋼管,常用於輸送介質要求比較潔淨的管道,如生活用水、淨化空氣、儀表空氣等;不鍍鋅的焊接鋼管,可用於輸送蒸汽、煤氣、壓縮空氣和冷凝水等。
根據使用者要求,焊接鋼管在出廠時可分兩種,一種是管端帶螺紋的,另一種是管端不帶螺紋的。管端帶螺紋的焊接鋼管,每根管材長度為4~9m,不帶螺紋的焊接鋼管,每根管材長度為4~12m。
焊接鋼管按管壁厚度不同,分為薄壁鋼管、加厚鋼管和普通鋼管。工藝管道上用量最多的是普通鋼管,其試驗壓力為2.0MPa。加厚鋼管的試驗壓力為3.0MPa。
常用焊接鋼管的規格範圍為公稱直徑6~150mm。
無縫鋼管:
無縫鋼管,無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的圓形,方形,矩形鋼材。無縫鋼管是用鋼錠或實心管坯經穿孔製成毛管,然後經熱軋、冷軋或冷撥製成。無縫鋼管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道。是工業管道中用量最大,品種規格最多的管材,基本上分為流體輸送用無縫鋼管和帶有專用性的無縫鋼管兩大類,前者是工藝管道常用的鋼管,後者如鍋爐專用鋼管、裂化爐管和熱交換器用鋼管等。
按材質可分為碳素無縫鋼管、鉻鉬無縫鋼管和不鏽、耐酸無縫鋼管。按公稱壓力可分為低壓(0≤1.0MPa)、中壓(1.0<10MPa=、高壓(≥10MPa)三類。工藝管道常用的是流體輸送用無縫鋼管。
1.碳素無縫鋼管,常用的製造材質為10號、20號、16Mn鋼,其規格範圍為:熱軋外徑φ32~630mm,冷拔外徑φ6~200mm,單根管長度4~12m,容許操作溫度為-40~450℃,廣泛用於輸送各種對鋼無腐蝕性的介質,如輸送蒸汽、氧氣、壓縮空氣、油品和油氣等。
2.低合金鋼無縫鋼管,係指含一定比例合金元素的合金鋼管。通常分為兩種,一種是含有錳元素的低合金鋼管,稱為普通低合金鋼管,如16Mn、15MnV等;另一種是含有鉻、鉬等元素的低合金鋼管,稱鉻鉬鋼管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等,其規格範圍為外徑φ10~φ273mm,單根管長度4~12m,鉻鉬鋼管適用溫度範圍為-40~550℃。低合金無縫鋼管,多用於輸送各種溫度較高的油品、油氣和腐蝕性不強的鹽水、低濃度有機酸等。暖通南社
3.不鏽耐酸無縫鋼管,根據鉻、鎳、鈦各種金屬的不同含量品種很多,有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti,在施工圖上常用簡化材質代號18-8來表示,適用溫度範圍為-196~700℃,在化工生產中用來輸送各種腐蝕性較強的介質,如硝酸、醋酸和尿素等。
4.高壓無縫鋼管,其製造材質與上述無縫鋼管基本相同,只是管壁比中低壓無縫鋼管厚,最厚的管壁達40mm。如化肥裝置用高壓無縫鋼管規格為φ14×4(mm)~273×40(mm),單根管長度4~12m,適用壓力範圍10~32MPa,工作溫度-40~400℃。在石油化工裝置中用以上高壓無縫鋼管輸送原料氣、氫氮氣、合成氣、水蒸氣、高壓冷凝水等介質。
銅管:
銅管分紫銅管和黃銅管兩種。製造紫銅管所用的材料牌號有T2、T3、T4和TUP等,含銅量較高,佔99.7%以上;黃銅管的製造材料牌號有H62,H68等,都是鋅和銅的合金,如H62黃銅管,其材料成份銅為60.5%~63.5%,鋅為39.6%,其他雜質小於0.5%。
銅管的製造方法分為拉制和擠制兩種。拉制銅管外徑為φ3~φ200mm,擠制銅管外徑為φ32~φ280mm,壁厚1.5~5mm;銅板卷焊銅管的規格範圍為外徑φ155~φ505mm,供貨方式有單根的和成盤的兩種。
銅管的適用工作溫度在250℃以下,多用於油管道、保溫伴管和空分氧氣管道。
鈦管:
鈦管是近年來新出現的一種管材,由於它具有重量輕、強度高、耐腐蝕性強和耐低溫等特點,常被用於其他管材無法勝任的工藝部位。鈦管是用TA1、TA2工業純鈦製造,適用溫度範圍為-140~250℃,當溫度超過250℃時,其機械效能下降。常用鈦管的規格範圍為公稱直徑20~400mm。適用於低中壓,低壓管壁厚2.8~12.7mm,中壓管壁厚3.7~21.4mm。鈦管雖然具有很多優點,但因價格昂貴,焊接難度較大,尚未被廣泛採用。
各種不鏽鋼的特性和用途:
管件:
在管系中改變走向、標高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。由於管系形狀各異、簡繁不等,因此,管件的種類較多。常用的管件有彎頭、三通、異徑管、管接頭、管帽等。
其他管件:
1.封頭:是用於管端起封閉作用的堵頭。常用的封頭有橢圓形和平蓋形兩種。
2.凸臺,也稱管嘴,是自控儀表專業在工藝管道上的一次部件,是由工藝管道專業來安裝,所以把凸臺也列為管件。
3.盲板,其作用是把管道內介質切斷。
法蘭:
法蘭是工藝管道上起連線作用的一種部件。如管道與工藝裝置連線,管道上法蘭閥門及附件的連線。採用法蘭連線既有安裝拆卸的靈活性,又有可靠的密封性。
工藝管道所輸送的介質,種類繁多,溫度和壓力也不同,因此對法蘭的強度和密封,提出了不同的要求。為了滿足工藝管道安裝工程的需要,出現了很多種結構和壓力不同的法蘭。
法蘭墊片:
洩漏是管法蘭失效的主要形式,它與密封結構型式、被連線件的剛度、密封件的效能、操作和安裝等許多因素有關。墊片是法蘭連線的主要密封件,因而正確選用墊片也是保證法蘭連線不洩漏的關鍵。法蘭墊片根據管道所輸送介質的腐蝕性、溫度、壓力及法蘭密封面的形式選用種類很多。管法蘭墊片有非金屬墊片,半金屬墊片和金屬墊片。
橡膠石棉墊:
橡膠石棉墊以石棉纖維、橡膠為主要原料再輔以橡膠配合劑和填充料,經過混合攪拌、熱輥成型、硫化等工序製成。能適用於很多介質,如蒸汽、煤氣、空氣、鹽水、酸和鹼等。橡膠石棉墊的厚度,各專業還不統一,通常用3mm厚。公稱直徑小於100mm的法蘭,其墊片厚度不超過2.5mm。
使用壓力,用於光滑密封面法蘭連線時不超過2.5MPa。工業常用的橡膠石棉墊有兩種,一種是耐油橡膠石棉墊,適用於溫度在200℃以下,公稱壓力在2.5MPa以下,輸送一般油品、液化烴、丙烷和丙酮等介質。高溫耐油橡膠石棉墊,使用溫度可達350~380℃。另一種是中壓橡膠石棉墊可使用於200℃,PN2.5MPa以下蒸汽、凝結水、水、空氣等介質。
橡膠墊:
橡膠墊,是用橡膠板製作的墊片,它有一定的耐腐蝕性,常用於溫度在60℃以下,壓力不超過1.0MPa,輸送低壓水,酸和鹼等介質的管道法蘭連線,這種墊片的特點是利用橡膠的彈性,達到較好的密封效果,因此也常用於鑄鐵法蘭閥門的安裝上。暖通南社
纏繞式墊片:
纏繞式墊片簡稱為纏繞墊,是用金屬鋼帶及非金屬填料帶纏繞而成。主要包括金屬纏繞墊片,石墨纏繞墊片,石墨金屬纏繞墊片,金屬石墨纏繞墊片,內外環纏繞墊片, 金屬石棉纏繞墊片,金屬四氟纏繞墊片等。這種墊片具有價格低、材料能被充分利用、密封效能較好的優點,適用的公稱壓力為4.0MPa以下,適用溫度範圍,08號鋼溫度可達450℃,0Cr13鋼帶製成的纏繞墊,使用溫度可達540℃。這種墊片多數用於光滑面法蘭連線,其密封面不用車水線。有的纏繞墊,還帶有定位環,是為了防止墊片偏離法蘭中心。墊片的厚度一般為4.5mm,直徑大於1000mm時,墊片厚度為6~7mm。定位環的厚度為3mm左右。金屬鋼帶材質有08號鋼、0Cr13鋼和1Cr18Ni9Ti鋼等;非金屬帶材質有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
齒形墊:
齒形墊是用各種金屬製造,材質有普通碳素鋼、低合金鋼和不鏽耐酸鋼等,其厚度為3~5mm。它是利用同心圓的齒形密紋與法蘭密封面相接觸、構成多道密封,因此密封效能較好,常用於凹凸式密封面法蘭的連線。最高公稱壓力可達16.0MPa,適用於工作溫度較高的部位,如0Cr13材質的齒形墊,其適用溫度可達530℃。
金屬墊圈:
金屬墊圈的種類很多,按形狀劃分有金屬平墊圈,截面積為橢圓形、八角形金屬墊圈和透鏡式墊圈。按製造材質分有低碳鋼、不鏽耐酸鋼、紫銅、鋁和鉛等。
金屬平墊圈多用於光滑面平焊法蘭,承受的溫度和壓力較低。
橢圓形及八角形金屬墊圈,多用於梯形槽對焊法蘭,公稱壓力範圍為6.4~22.0MPa。雖然密封性好但製造複雜,要求精度高。
透鏡墊,因其截面形狀似透鏡而得名,密封效能好、在石油化工生產中,各種高溫高壓管道的法蘭連線,廣泛使用此種墊圈,常用公稱壓力範圍為16.0~32.0MPa。
金屬墊圈的使用有條原則,即墊圈表面的硬度必須低於法蘭密封面的硬度。
儀表管道:
一般規定:
1)儀表管道、線路的工程設計,應做到儀表測量準確、訊號傳遞可靠、減少滯後、安全經濟實用、線路整齊美觀並便於施工和維修。 2)對火災及爆炸危險、腐蝕、高溫、潮溼、振動等環境,在儀表管道線路設計時,應採取相應的防護措施。
儀表測量管線圖:
測量管道的材質:
1)測量管道(包括閥門和管件)的材質,應按被測介質的物性、溫度、壓力等級和所處環境條件等因素綜合考慮。
2)非腐蝕性介質的測量管道材質,宜選用碳鋼或不鏽鋼。
腐蝕性介質的測量管道材質,應選用與連線的工藝管道、裝置相同或防腐效能更好的材質。
3)測量管道及管件閥門,宜選用同種材料。
4)分析儀表的取樣管道材質,宜選用不鏽鋼。
測量管道的選用:
1)測量管道的管徑選擇
2)分析儀表的取樣管道管徑,宜選用Φ6 mm×1mm,Φ8mm×1mm或Φ10 mm×1mm,其快速回路的返回管道及排放管道的管徑可適當放大。
3)測量管道的壁厚應不低於具體工程“管道材料等級表”中的要求。
氣動訊號管道材質選擇:
注:“☆”表示適用; “X”表示不宜使用。
1) 氣動訊號管道的管徑,宜選用Φ6 mm×1 mm或Φ8 mm×1 mm。根據需要也可選用其他規格。
2) 聚乙烯管及尼龍管(纜)的使用環境溫度應符合產品的適用溫度範圍。存在火災危險的場所及重要的場合,不宜選用此類材質。
3) 生產裝置有防靜電要求時,禁止使用聚乙烯管及尼龍管(纜)。
4)生產裝置內設定接管箱時,從控制室至接管箱,宜選用多芯管纜。管纜的備用芯數不應少於工作芯數的10%。從接管箱至調節閥或現場儀表的氣動管線,宜選用PVC護套紫銅管或不鏽鋼管。
常用物料管道材料選用表(1)
常用物料管道材料選用表(2)
閥門:
閥門是使配管和裝置內的介質(液體、氣體、粉末)流動或停止並能控制其流量的裝置。閥門是管路流體輸送系統中控制部件,它是用來改變通路斷面和介質流動方向,具有導流防止逆流、穩壓、截止、調節、節流、止回、分流或溢流卸壓等功能。
按結構特徵,根據關閉件相對於閥座移動的方向可分:
1.截門形:關閉件沿著閥座中心移動。
2.閘門形:關閉件沿著垂直閥座中心移動。
3.旋塞和球形:關閉件是柱塞或球,圍繞本身的中心線旋轉。
4.旋啟形:關閉件圍繞閥座外的軸旋轉。
5.碟形:關閉件的圓盤,圍繞閥座內的軸旋轉。
6.滑閥形:關閉件在垂直於通道的方向滑動。
按用途,根據閥門的不同用途可分:
1.開斷用:用來接通或切斷管路介質,如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。
2.止回用:用來防止介質倒流,如止回閥。
3. 調節用:用來調節介質的壓力和流量,如調節閥、減壓閥。
4.分配用:用來改變介質流向、分配介質,如三通旋塞、分配閥、滑閥等。
5.安全閥:在介質壓力超過規定值時,用來排放多餘的介質,保證管路系統及裝置安全,如安全閥、事故閥。
6.特殊用途:如疏水閥、放空閥、排汙閥等。
按驅動方式,根據不同的驅動方式可分:
1.手動:藉助手輪、手柄、槓桿或鏈輪等,有人力驅動,傳動較大力矩時,裝有蝸輪、齒輪等減速裝置。
2.電動:藉助電機或其他電氣裝置來驅動。
3.液動:藉助(水、油)來驅動。
4.氣動:藉助壓縮空氣來驅動。
按壓力,根據閥門的公稱壓力可分:
1.真空閥:絕對壓力<0.1Mpa即760mm汞柱高的閥門,通常用mm 汞柱或mm水柱表示壓力。
2.低壓閥:公稱壓力PN≤1.6Mpa的閥門(包括PN≤1.6MPa的鋼閥)
3.中壓閥:公稱壓力PN2.5—6.4MPa的閥門。
4.高壓閥:公稱壓力PN10.0—80.0MPa的閥門。
5.超高壓閥:公稱壓力PN≥100.0MPa的閥門。
按介質的溫度分,根據閥門工作時的介質溫度可分:
1.普通閥門:適用於介質溫度-40℃~425℃閥門。
2.高溫閥門:適用於介質溫度425℃~600℃閥門。
3.耐熱閥門:適用於介質溫度600℃以上的閥門。
4.低溫閥門:適用於介質溫度-40℃~-150℃閥門。
5.超低溫閥門:適用於介質溫度-150℃以下閥門。
按公稱通徑分,根據閥門的公稱通徑可分:
1.小口徑閥門:公稱通徑DN<40mm的閥門。
2.中口徑閥門:公稱通徑DN50~300mm的閥門。
3.大口徑閥門:公稱通徑DN350~1200mm的閥門。
4.特大口徑閥門:公稱通徑DN≥1400mm的閥門。
按與管道連線方式分,根據閥門與管道連線方式可分;
1.法蘭連線閥門:閥體帶有法蘭,與管道採用法蘭連線的閥門。
2.螺紋連線閥門:閥體帶有內螺紋或外螺紋,與管道採用螺紋連線的閥門。
3.焊接連線閥門:閥體帶有焊口,與管道採用焊接連線的閥門。
4.夾箍連線閥門:閥體上帶有夾口,與管道採用夾箍連線的閥門。
5.卡套連線閥門:採用卡套與管道連線的閥門。
關閉件和閥座密封面的工作條件:
由於閥門用途十分廣泛,因此閥門密封面的工作條件差異很大。壓力可以從真空到超高壓,溫度可以從-269℃到816℃,有些工作溫度可達1200℃,工作介質從非腐蝕介質到各種酸鹼等強腐蝕性介質。從密封面的受力情況來看,它受擠壓和剪下。從磨擦學的角度來看,有磨拉磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此,應該根據不同的工作條件選擇相適應的密封面材料。
閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料:
閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用於公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:TH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
三、球墨鑄鐵:適用於PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。
常用牌號有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鑑於目前國內工藝水平,根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是採用鋼製閥門為安全。
四、耐酸高矽球墨鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低於120℃的腐蝕性介質。
五、碳素鋼:適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25 及優質鋼20、25、30 及低合金結構鋼16Mn。
六、銅合金:適用於PN≤2.5MPa 的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40~250℃的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。
七、高溫銅:適用於公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5M0.ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規範的規定。
八、低溫鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號)有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9;
九、不鏽耐酸鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9T、ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>, ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。
密封面材料:
密封面是閥門最關鍵工作面,密封面質量的好壞關係到閥門使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。
通常分兩大類:
(一)軟質材料
1、橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等)
2、塑膠(聚四氟乙烯,尼龍等)
(二)硬密封材料
1、銅合金(用於低壓閥門)
2、鉻不鏽鋼(用於普通高中壓閥門)
3、司太立合金(用於高溫高壓閥門及強腐蝕閥門)
4、鎳基合金(用於腐蝕性介質)
閥杆材料:
常用的閥杆材料有以下幾種。
一、碳素鋼:
用於低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時,一般選用A5 普通碳素鋼。
用於中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時,一般選用35 優質碳素鋼。
二、合金鋼:
用於中壓和高壓,介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用40Cr(鉻鋼)。
用於高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA 滲氮鋼。
用於高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA 鉻鉬釩鋼。
三、不鏽耐酸鋼
用於中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 鉻不鏽鋼。
用於腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不鏽耐酸鋼和PH15-7Mo 沉澱硬化鋼。
四、耐熱鋼
用於介質溫度不超過600℃的高溫閥門時可選用4Cr10Si2Mo 馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo 奧氏體型耐熱鋼。
閥杆螺母材料:
閥杆螺母在閥門開啟和關閉過程中,直接承受閥杆軸向力,因此必須具備一定的強度。同時它與閥杆是螺紋傳動,要求摩擦係數小,不生鏽和避免咬死現象。
一、銅合金
銅合金的摩擦係數較小,不生鏽,是目前普遍採用的材料之一。對於Pg<1.6Mpa 的低壓閥門可採用ZHMn58-2-2 鑄黃銅。對於Pg16-6.4Mpa 的中壓閥門可採用ZQAL9-4 無錫青銅。對於高壓閥門可採用ZHAL66-6-3-2 鑄黃銅。
二、鋼
當工作條件不允許採用銅合金時,可選用35、40 等優質炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2 等不鏽耐酸鋼。工作條件不允許指下列情況。
1、用於電動閥門上,帶有瓜形離合器的閥杆螺母,需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時,如對銅有腐蝕的氨介質。
選用鋼製閥杆螺母時,要特別注意螺紋的咬死現象。
常用的內件材料組合:
表中13Cr表示Cr13系不鏽鋼,如1Cr13、2Cr13等。
STL即STELLITE(硬質合金如鈷基硬質合金等)。
Monel即蒙耐爾合金,Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科鎳爾合金。
用斜槓分開的兩種材料,閥座密封面材料可選用兩種材料之一,閘板(閥瓣)密封面材料為另一種。
緊韌體材料:
緊韌體主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊韌體在閥門上直接承受壓力,對防止介質
外流起關重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與衝擊韌性。
根據介質壓力和溫度選擇緊韌體材料時可按下表選擇:
用於調節閥高溫螺栓:
工作溫度在350℃以上的螺栓應選擇使用耐熱鋼。調節閥螺栓用鋼中的耐熱鋼主要有:低合金珠光體耐熱鋼、高鉻馬氏體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、鐵鎳基和鎳基合金耐熱鋼。
馬氏體不鏽鋼:含鉻量在12%~17%的馬氏體不鏽鋼螺栓具有較好的抗松馳效能,較高的持久塑性和較低的缺口敏感性。材料的韌性和熱強性較好外,還具有良好的減振效能和較小的線膨脹係數,能抗大氣和海水環境腐蝕。馬氏體不鏽鋼螺栓適用於衝擊載荷和腐蝕介質的環境條件。在最高工作溫度不超過600℃時,其強度雖然低於奧氏體不鏽鋼,但仍有相當的強度。但馬氏體不鏽鋼的低溫效能較差。在低於0℃以下的環境中,材料的韌性會喪失,存在冷脆現象。
低合金的珠光體耐熱鋼可以在較高的溫度下使用。一般工作溫度低於480℃的螺栓可以選擇鉻鉬鋼,而工作溫度在540℃以下則宜使用鉻鉬釩鋼。
這兩類材料在調質狀態下短期使用效能較好,在正火回火狀態下長期使用具有較好的抗松馳效能。鉻鉬釩鋼經正火回火後室溫衝擊韌性較低,在540℃時有持久缺口敏感性,持久強度降低。
奧氏體不鏽鋼:奧氏體18-8不鏽鋼螺栓具有良好的抗全面腐蝕效能和高溫力學效能,能在600℃的高溫下使用。且具有良好的低溫效能,在較低的溫度下仍能保持相當的強度。但其缺點是材料的屈服強度較低,且不能透過熱處理改善其力學效能。而奧氏體沉澱硬化不鏽鋼是在熱處理過程中,透過時效處理產生沉澱硬化,析出彌散分佈的碳化物和金屬間的化合物,從而提高強度,同時仍保持原不鏽鋼原來良好的耐腐蝕性和抗氧化性,這種螺栓在650℃以下使用抗松馳效能較穩定,但其合金含量較高,熱處理工藝較複雜,材料的價格較昂貴。
鐵鎳基和鎳基合金:工作溫度在570℃以上的螺栓可以選擇鐵鎳基或鎳基合金。控制閥這類材料一般含鈷,具有特別好的高溫效能。如美國的waspalog鎳基合金,可在760℃以下工作;M252鎳基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo鐵鎳基合金也可使用至650℃;中國生產的高溫合金也可用作高溫螺栓用鋼。
填料:
在閥門上填料是用來充填閥蓋填料室空間,以防止介質經由閥杆和閥蓋填料室空間洩漏。
填料可分為軟質填料及硬質填料兩種:
1)軟質填料:系由植物質,即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質,即石棉纖維,或由石棉纖維內夾金屬絲和外塗石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及柔性石墨填料材料。植物質填料較便宜,常用於100℃以下的低壓閥門;礦物質填料可用於450-500℃的閥門。近年來使用橡膠O型圈做填料的結構在逐步推廣,但介質溫度一般限制在60℃以下。高溫高壓閥門上的填料也有采用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2)硬質填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而成型填料,金屬填料使用較少。
選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇,常用的材料有以下幾種:
1)油浸石棉繩,可按下表選擇。
注:形狀代號F 表示方的,穿心或一至多層編結;Y 表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多層編結;N 表示扭制的。
2)橡膠石棉繩:
3)石墨石棉繩:石棉繩上塗有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達到16Mpa,一般適用於高壓蒸汽上。近後來又逐步採用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上,但溫度不得起過200℃。一般採用壓制或棒料車制而成。
墊片材料:
墊片是用來充填兩個結合面(如閥體和閥蓋之間密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質從結合面間洩漏。
對墊片的要求:墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度,以保證密封。同時要具有良好的耐腐蝕性。
墊片可分為軟質和硬質兩種,軟質一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,聚四氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。
墊片的形狀有很多,有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。
金屬墊片的材料一般用08、10、20 優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9 不鏽鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用於高溫高壓閥門。
非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達到密封。適用於低溫低壓閥門。
金屬材料耐腐蝕性的10級標準:
相關知識:
不鏽鋼命名方式:
鋼號中碳含量以千分之幾表示。
例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為2‰;若鋼中含碳量≤0.3‰或≤0.8‰者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2(C≤0.3‰Cr17%Ni14%Mo2%)、0Cr18Ni9(C≤0.8‰Cr18%Ni9%) 等。
2)鋼中主要合金元素,除個別微合金元素外,一般以百分之幾表示。當平均合金含量<1.5%時,鋼號中一般只標出元素符號,而不標明含量,但在特殊情況下易致混淆者,在元素符號後亦可標以數字“1”,例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者鉻含量為0.4~0.6%,後者為0.9~1.2%,其餘成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…… 時,在元素符號後面應標明含量,可相應表示為2、3、4…… 等。例如18Cr2Ni4WA。
3)鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素,均屬微合金元素,雖然含 量很低,仍應在鋼號中標出。例如20MnVB 鋼中。釩為0.07~0.12%,硼為0.001~0.005%。
奧氏體不鏽鋼:
奧氏體不鏽鋼是指在常溫下具有“奧氏體組織”(碳在鐵中的固溶體 特性:呈體型立方晶體)的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能透過相變使之強化,僅能透過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。
304不鏽鋼:
304型:廣泛使用的材料。
能經受一般的鏽蝕,可抵抗加工介質浸蝕(但含有濃酸和氯化物成分的高溫狀態可能出現腐蝕),
能抵抗有 機化合物、染料和廣泛的 各種各樣的無機化合物。
304L型(低碳),耐硝酸性好並耐中等溫度和濃度的硫酸, 廣泛地用作液態氣體貯罐,用作低溫裝置(304N)、器具其它消費產品,廚房裝置、醫 院裝置、運輸工具、廢水處理裝置。
316不鏽鋼:
316型:比304型含有稍多的鎳,並含有2%─3%的鉬,耐蝕性比304型好,特別是在傾向於引起點腐蝕的氯化物介質中。316型已發展用作亞硫酸鹽紙漿機,因為它耐用硫酸化合物。而且,它的用途已擴大到在加工工業中處理很多化學制品。
317型:含有3%—4%的鉬。
低溫鋼:
一般低溫指小於-29~-196℃範圍內,小於-196~-269℃為超低溫範圍。石化企業規定低於-20℃就算低溫。一般碳素鋼、低合金鋼、鐵素體鋼在低溫下韌性急劇下降,脆性上升,這種現象稱材料的冷脆現象。為了保證材料的使用效能,不僅要求材料在常溫時有足夠的強度、韌性、加工效能以及良好的焊接效能,而且要求材料在低溫下也具有抗脆化的能力。另外材料在低溫時會發生收縮,各個零件收縮率不同是致使某些密封部位發生洩漏的原因。此外,奧氏體不鏽鋼在馬氏體轉變溫度時,部分奧氏體轉變成馬氏體而引起體積變化導致閥門洩漏也是一個重要原因。因此,要研究閥門各部位零件的材料、結構特點以防止低溫時產生間隙而洩漏。
各種元素對不鏽鋼的效能和組織的影響和作用:
鉻在不鏽鋼中的決定作用:決定不鏽鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻,每種不鏽鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不鏽鋼。鉻之所以成為決定不鏽鋼效能的主要元素,根本的原因是向鋼中新增鉻作為合金元素以後,促使其內部的矛盾運動向有利於抵抗腐蝕破壞的方面發展。
鎳是優良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達到24%;而只有含鎳27%時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕效能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不鏽鋼。但是鎳與鉻同時存在於不鏽鋼中時,含鎳的不鏽鋼卻具有許多可貴的效能。 基於上面的情況可知,鎳作為合金元素在不鏽鋼中的作用,在於它使高鉻鋼的組織發生變化,從而使不鏽鋼的耐腐蝕效能及工藝效能獲得某些改善。
錳和氮可以代替鉻鎳不鏽鋼中鎳
鉻鎳奧氏體鋼的優點雖然很多,但近幾十年來由於鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強鋼的大量發展與應用,以及化學工業日益發展對不鏽鋼的需要量越來越大,而鎳的礦藏量較少且又集中分佈在少數地區,因此在世界範圍內出現了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不鏽鋼與許多其他合金領域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等)中,特別是鎳 的資源比較缺乏的國家,廣泛地開展了節鎳和以其他元素代鎳的科學研究與生產實踐,在這方面研究和應用比較多的是以錳和氮來代替不鏽鋼與耐熱鋼中的鎳。
錳對於奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些,錳的作用不在於形成奧氏體,而是在於它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。
鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。
鉬和銅可以提高某些不鏽鋼的耐腐蝕效能。
灰鑄鐵:
灰鑄鐵 灰鑄鐵碳量較高(為2.7%~4.0%)
可鍛鑄鐵 由一定化學成分的鐵液澆注成白口坯件,再經退火而成的鑄鐵,有較高的強度、塑性和衝擊韌度,可以部分代替碳鋼。可鍛鑄鐵的牌號是由“KTH”(“可鐵黑”三字漢語拼音字首)或“KTZ”(“可鐵珠”三字漢語拼音字首)後附最低抗拉強度值(MPa)和最低斷後伸長率的百分數表示。例如牌號KTH 350—10表示最低抗拉強度為350 MPa、最低斷後伸長率為10%的黑心可鍛鑄鐵,即鐵素體可鍛鑄鐵;KTZ 650—02表示最低抗拉強度為650 MPa、最低斷後伸長率為2%的珠光體可鍛鑄鐵。
碳素鋼:
含碳量小於1.35%,除鐵、碳和限量以內的矽、錳、磷、硫等雜質外,不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的效能主要取決於含碳量。含碳量增加,鋼的強度、硬度升高,塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比,碳素鋼使用最早,成本低,效能範圍寬 ,用量最大。適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn碳素鋼按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼(含碳量從0.10%至0.30% )、中碳鋼(碳量0.25%~0.60%)和高碳鋼(含碳量從0.60%至1.70%,可以淬硬和回火)。
蒙乃爾合金又稱鎳合金,是一種以金屬鎳為基體新增銅、鐵、錳等其它元素而成的合金。蒙乃爾合金耐腐蝕性好,呈銀白色。
哈氏合金是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個系列,它主要用於鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不鏽鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合。
球墨鑄鐵是透過球化和孕育處理得到球狀石墨,有效地提高了鑄鐵的機械效能,特別是提高了塑性和韌性,從而得到比碳鋼還高的強度。
生鐵是含碳量大於2%的鐵碳合金,工業生鐵含碳量一般在2.5%--4%,並含C、SI、Mn、S、P等元素,是 用鐵礦石經高爐冶煉的產品。
奧氏體不鏽鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能透過相變使之強化,僅能透過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。
馬氏體不鏽鋼主要為鉻含量在12%-18%範圍內的低碳或高碳鋼。各國廣泛應用的馬氏體不鏽鋼鋼種有如下3類:
1.低碳及中碳13%Cr鋼
2.高碳的18%Cr鋼
3.低碳含鎳(約2%)的17%Cr鋼
馬氏體不鏽鋼具備高強度和耐蝕性,可以用來製造機器零件如蒸汽渦輪的葉片(1Cr13)、蒸汽裝備的軸和拉桿(2Cr13),以及在腐蝕介質中工作的零件如活門、螺栓等(4Cr13)。碳含量較高的鋼號(4Cr13、9Cr18)則適用於製造醫療器械、餐刀、測量用具、彈簧等。
珠光體耐熱鋼
基體為珠光體或貝氏體組織的低合金耐熱鋼。主要有鉻鉬和鉻鉬釩系列,後來又發展了多元(如鉻、鎢、鉬、釩、鈦、硼等)複合合金化的鋼種,鋼的持久強度和使用溫度逐漸提高。
一般合金元素總量最多為5%左右,其組織除珠光體外,也包括貝氏體鋼。這類鋼在450~620℃有良好的高溫蠕變強度及工藝效能,且導熱性好,膨脹係數小,價格較低,廣泛用於製作450~620℃範圍內各種耐熱結構材料。如電站用鍋爐鋼管,汽輪機葉輪、轉子、緊韌體、煉油及化工用的高壓容器、廢熱鍋爐、加熱爐管及熱交換器管等。
鎳基合金是指在650~1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。
鎳基合金的代表材料有:
1,Incoloy合金,如Incoloy800,主要成分為;32Ni-21Cr-Ti,Al;屬於耐熱合金;
2,Inconel合金,如Inconel600,主要成分是;73Ni-15Cr-Ti,Al;屬於耐熱合金;
3,Hastelloy合金,即哈氏合金,如哈氏C-276,主要成分為;56Ni-16Cr-16Mo-4W;屬於耐蝕合金;
4,Monel合金,即蒙乃爾合金,比如說蒙乃爾400,主要成分是;65Ni-34Cu;屬於耐蝕合金;
司太立合金(Stellite)是一種能耐各種型別磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質合金。即通常所說的鈷鉻鎢(鉬)合金或鈷基合金,司太立合金由美華人Elwood Hayness於1907年發明。司太立合金是以鈷作為主要成分,含有相當數量的鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素,偶而也還含有鐵的一類合金。根據合金中成分不同,它們可以製成焊絲,粉末用於硬麵堆焊,熱噴塗、噴焊等工藝,也可以製成鑄鍛件和粉末冶金件。
管道器材,一般包括管子、管件、閥門、法蘭、墊片和緊韌體以及其他管道組成件,例如過濾器、分離器、阻火器、補償器等。
管道分類:
管子分類方法很多,按材質分類可分為金屬管、非金屬管和鋼襯非金屬複合管。
非金屬管主要有橡膠管、塑膠管、石棉水泥管、石墨管、玻璃鋼管等。
鑄鐵管:
鑄鐵管是由生鐵製成。按其製造方法不同可分為:砂型離心承插直管、連續鑄鐵直管及砂型鐵管。按其所用的材質不同可分為:灰口鐵管、球墨鑄鐵管及高矽鐵管。鑄鐵管多用於給水、排水和煤氣等管道。
焊接鋼管:
焊接鋼管,也稱有縫鋼管,一般由鋼板或鋼帶卷焊而成。
按管材的表面處理形式分為鍍鋅和不鍍鋅兩種。表面鍍鋅的發白色,又稱為白鐵管或鍍鋅鋼管;表面不鍍鋅的即普通焊接鋼管,也稱為黑鐵管。
鍍鋅焊接鋼管,常用於輸送介質要求比較潔淨的管道,如生活用水、淨化空氣、儀表空氣等;不鍍鋅的焊接鋼管,可用於輸送蒸汽、煤氣、壓縮空氣和冷凝水等。
根據使用者要求,焊接鋼管在出廠時可分兩種,一種是管端帶螺紋的,另一種是管端不帶螺紋的。管端帶螺紋的焊接鋼管,每根管材長度為4~9m,不帶螺紋的焊接鋼管,每根管材長度為4~12m。
焊接鋼管按管壁厚度不同,分為薄壁鋼管、加厚鋼管和普通鋼管。工藝管道上用量最多的是普通鋼管,其試驗壓力為2.0MPa。加厚鋼管的試驗壓力為3.0MPa。
常用焊接鋼管的規格範圍為公稱直徑6~150mm。
無縫鋼管:
無縫鋼管,無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的圓形,方形,矩形鋼材。無縫鋼管是用鋼錠或實心管坯經穿孔製成毛管,然後經熱軋、冷軋或冷撥製成。無縫鋼管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道。是工業管道中用量最大,品種規格最多的管材,基本上分為流體輸送用無縫鋼管和帶有專用性的無縫鋼管兩大類,前者是工藝管道常用的鋼管,後者如鍋爐專用鋼管、裂化爐管和熱交換器用鋼管等。
按材質可分為碳素無縫鋼管、鉻鉬無縫鋼管和不鏽、耐酸無縫鋼管。按公稱壓力可分為低壓(0≤1.0MPa)、中壓(1.0<10MPa=、高壓(≥10MPa)三類。工藝管道常用的是流體輸送用無縫鋼管。
1.碳素無縫鋼管,常用的製造材質為10號、20號、16Mn鋼,其規格範圍為:熱軋外徑φ32~630mm,冷拔外徑φ6~200mm,單根管長度4~12m,容許操作溫度為-40~450℃,廣泛用於輸送各種對鋼無腐蝕性的介質,如輸送蒸汽、氧氣、壓縮空氣、油品和油氣等。
2.低合金鋼無縫鋼管,係指含一定比例合金元素的合金鋼管。通常分為兩種,一種是含有錳元素的低合金鋼管,稱為普通低合金鋼管,如16Mn、15MnV等;另一種是含有鉻、鉬等元素的低合金鋼管,稱鉻鉬鋼管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等,其規格範圍為外徑φ10~φ273mm,單根管長度4~12m,鉻鉬鋼管適用溫度範圍為-40~550℃。低合金無縫鋼管,多用於輸送各種溫度較高的油品、油氣和腐蝕性不強的鹽水、低濃度有機酸等。暖通南社
3.不鏽耐酸無縫鋼管,根據鉻、鎳、鈦各種金屬的不同含量品種很多,有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti,在施工圖上常用簡化材質代號18-8來表示,適用溫度範圍為-196~700℃,在化工生產中用來輸送各種腐蝕性較強的介質,如硝酸、醋酸和尿素等。
4.高壓無縫鋼管,其製造材質與上述無縫鋼管基本相同,只是管壁比中低壓無縫鋼管厚,最厚的管壁達40mm。如化肥裝置用高壓無縫鋼管規格為φ14×4(mm)~273×40(mm),單根管長度4~12m,適用壓力範圍10~32MPa,工作溫度-40~400℃。在石油化工裝置中用以上高壓無縫鋼管輸送原料氣、氫氮氣、合成氣、水蒸氣、高壓冷凝水等介質。
銅管:
銅管分紫銅管和黃銅管兩種。製造紫銅管所用的材料牌號有T2、T3、T4和TUP等,含銅量較高,佔99.7%以上;黃銅管的製造材料牌號有H62,H68等,都是鋅和銅的合金,如H62黃銅管,其材料成份銅為60.5%~63.5%,鋅為39.6%,其他雜質小於0.5%。
銅管的製造方法分為拉制和擠制兩種。拉制銅管外徑為φ3~φ200mm,擠制銅管外徑為φ32~φ280mm,壁厚1.5~5mm;銅板卷焊銅管的規格範圍為外徑φ155~φ505mm,供貨方式有單根的和成盤的兩種。
銅管的適用工作溫度在250℃以下,多用於油管道、保溫伴管和空分氧氣管道。
鈦管:
鈦管是近年來新出現的一種管材,由於它具有重量輕、強度高、耐腐蝕性強和耐低溫等特點,常被用於其他管材無法勝任的工藝部位。鈦管是用TA1、TA2工業純鈦製造,適用溫度範圍為-140~250℃,當溫度超過250℃時,其機械效能下降。常用鈦管的規格範圍為公稱直徑20~400mm。適用於低中壓,低壓管壁厚2.8~12.7mm,中壓管壁厚3.7~21.4mm。鈦管雖然具有很多優點,但因價格昂貴,焊接難度較大,尚未被廣泛採用。
各種不鏽鋼的特性和用途:
管件:
在管系中改變走向、標高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。由於管系形狀各異、簡繁不等,因此,管件的種類較多。常用的管件有彎頭、三通、異徑管、管接頭、管帽等。
其他管件:
1.封頭:是用於管端起封閉作用的堵頭。常用的封頭有橢圓形和平蓋形兩種。
2.凸臺,也稱管嘴,是自控儀表專業在工藝管道上的一次部件,是由工藝管道專業來安裝,所以把凸臺也列為管件。
3.盲板,其作用是把管道內介質切斷。
法蘭:
法蘭是工藝管道上起連線作用的一種部件。如管道與工藝裝置連線,管道上法蘭閥門及附件的連線。採用法蘭連線既有安裝拆卸的靈活性,又有可靠的密封性。
工藝管道所輸送的介質,種類繁多,溫度和壓力也不同,因此對法蘭的強度和密封,提出了不同的要求。為了滿足工藝管道安裝工程的需要,出現了很多種結構和壓力不同的法蘭。
法蘭墊片:
洩漏是管法蘭失效的主要形式,它與密封結構型式、被連線件的剛度、密封件的效能、操作和安裝等許多因素有關。墊片是法蘭連線的主要密封件,因而正確選用墊片也是保證法蘭連線不洩漏的關鍵。法蘭墊片根據管道所輸送介質的腐蝕性、溫度、壓力及法蘭密封面的形式選用種類很多。管法蘭墊片有非金屬墊片,半金屬墊片和金屬墊片。
橡膠石棉墊:
橡膠石棉墊以石棉纖維、橡膠為主要原料再輔以橡膠配合劑和填充料,經過混合攪拌、熱輥成型、硫化等工序製成。能適用於很多介質,如蒸汽、煤氣、空氣、鹽水、酸和鹼等。橡膠石棉墊的厚度,各專業還不統一,通常用3mm厚。公稱直徑小於100mm的法蘭,其墊片厚度不超過2.5mm。
使用壓力,用於光滑密封面法蘭連線時不超過2.5MPa。工業常用的橡膠石棉墊有兩種,一種是耐油橡膠石棉墊,適用於溫度在200℃以下,公稱壓力在2.5MPa以下,輸送一般油品、液化烴、丙烷和丙酮等介質。高溫耐油橡膠石棉墊,使用溫度可達350~380℃。另一種是中壓橡膠石棉墊可使用於200℃,PN2.5MPa以下蒸汽、凝結水、水、空氣等介質。
橡膠墊:
橡膠墊,是用橡膠板製作的墊片,它有一定的耐腐蝕性,常用於溫度在60℃以下,壓力不超過1.0MPa,輸送低壓水,酸和鹼等介質的管道法蘭連線,這種墊片的特點是利用橡膠的彈性,達到較好的密封效果,因此也常用於鑄鐵法蘭閥門的安裝上。暖通南社
纏繞式墊片:
纏繞式墊片簡稱為纏繞墊,是用金屬鋼帶及非金屬填料帶纏繞而成。主要包括金屬纏繞墊片,石墨纏繞墊片,石墨金屬纏繞墊片,金屬石墨纏繞墊片,內外環纏繞墊片, 金屬石棉纏繞墊片,金屬四氟纏繞墊片等。這種墊片具有價格低、材料能被充分利用、密封效能較好的優點,適用的公稱壓力為4.0MPa以下,適用溫度範圍,08號鋼溫度可達450℃,0Cr13鋼帶製成的纏繞墊,使用溫度可達540℃。這種墊片多數用於光滑面法蘭連線,其密封面不用車水線。有的纏繞墊,還帶有定位環,是為了防止墊片偏離法蘭中心。墊片的厚度一般為4.5mm,直徑大於1000mm時,墊片厚度為6~7mm。定位環的厚度為3mm左右。金屬鋼帶材質有08號鋼、0Cr13鋼和1Cr18Ni9Ti鋼等;非金屬帶材質有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
齒形墊:
齒形墊是用各種金屬製造,材質有普通碳素鋼、低合金鋼和不鏽耐酸鋼等,其厚度為3~5mm。它是利用同心圓的齒形密紋與法蘭密封面相接觸、構成多道密封,因此密封效能較好,常用於凹凸式密封面法蘭的連線。最高公稱壓力可達16.0MPa,適用於工作溫度較高的部位,如0Cr13材質的齒形墊,其適用溫度可達530℃。
金屬墊圈:
金屬墊圈的種類很多,按形狀劃分有金屬平墊圈,截面積為橢圓形、八角形金屬墊圈和透鏡式墊圈。按製造材質分有低碳鋼、不鏽耐酸鋼、紫銅、鋁和鉛等。
金屬平墊圈多用於光滑面平焊法蘭,承受的溫度和壓力較低。
橢圓形及八角形金屬墊圈,多用於梯形槽對焊法蘭,公稱壓力範圍為6.4~22.0MPa。雖然密封性好但製造複雜,要求精度高。
透鏡墊,因其截面形狀似透鏡而得名,密封效能好、在石油化工生產中,各種高溫高壓管道的法蘭連線,廣泛使用此種墊圈,常用公稱壓力範圍為16.0~32.0MPa。
金屬墊圈的使用有條原則,即墊圈表面的硬度必須低於法蘭密封面的硬度。
儀表管道:
一般規定:
1)儀表管道、線路的工程設計,應做到儀表測量準確、訊號傳遞可靠、減少滯後、安全經濟實用、線路整齊美觀並便於施工和維修。 2)對火災及爆炸危險、腐蝕、高溫、潮溼、振動等環境,在儀表管道線路設計時,應採取相應的防護措施。
儀表測量管線圖:
測量管道的材質:
1)測量管道(包括閥門和管件)的材質,應按被測介質的物性、溫度、壓力等級和所處環境條件等因素綜合考慮。
2)非腐蝕性介質的測量管道材質,宜選用碳鋼或不鏽鋼。
腐蝕性介質的測量管道材質,應選用與連線的工藝管道、裝置相同或防腐效能更好的材質。
3)測量管道及管件閥門,宜選用同種材料。
4)分析儀表的取樣管道材質,宜選用不鏽鋼。
測量管道的選用:
1)測量管道的管徑選擇
2)分析儀表的取樣管道管徑,宜選用Φ6 mm×1mm,Φ8mm×1mm或Φ10 mm×1mm,其快速回路的返回管道及排放管道的管徑可適當放大。
3)測量管道的壁厚應不低於具體工程“管道材料等級表”中的要求。
氣動訊號管道材質選擇:
注:“☆”表示適用; “X”表示不宜使用。
1) 氣動訊號管道的管徑,宜選用Φ6 mm×1 mm或Φ8 mm×1 mm。根據需要也可選用其他規格。
2) 聚乙烯管及尼龍管(纜)的使用環境溫度應符合產品的適用溫度範圍。存在火災危險的場所及重要的場合,不宜選用此類材質。
3) 生產裝置有防靜電要求時,禁止使用聚乙烯管及尼龍管(纜)。
4)生產裝置內設定接管箱時,從控制室至接管箱,宜選用多芯管纜。管纜的備用芯數不應少於工作芯數的10%。從接管箱至調節閥或現場儀表的氣動管線,宜選用PVC護套紫銅管或不鏽鋼管。
常用物料管道材料選用表(1)
常用物料管道材料選用表(2)
閥門:
閥門是使配管和裝置內的介質(液體、氣體、粉末)流動或停止並能控制其流量的裝置。閥門是管路流體輸送系統中控制部件,它是用來改變通路斷面和介質流動方向,具有導流防止逆流、穩壓、截止、調節、節流、止回、分流或溢流卸壓等功能。
按結構特徵,根據關閉件相對於閥座移動的方向可分:
1.截門形:關閉件沿著閥座中心移動。
2.閘門形:關閉件沿著垂直閥座中心移動。
3.旋塞和球形:關閉件是柱塞或球,圍繞本身的中心線旋轉。
4.旋啟形:關閉件圍繞閥座外的軸旋轉。
5.碟形:關閉件的圓盤,圍繞閥座內的軸旋轉。
6.滑閥形:關閉件在垂直於通道的方向滑動。
按用途,根據閥門的不同用途可分:
1.開斷用:用來接通或切斷管路介質,如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。
2.止回用:用來防止介質倒流,如止回閥。
3. 調節用:用來調節介質的壓力和流量,如調節閥、減壓閥。
4.分配用:用來改變介質流向、分配介質,如三通旋塞、分配閥、滑閥等。
5.安全閥:在介質壓力超過規定值時,用來排放多餘的介質,保證管路系統及裝置安全,如安全閥、事故閥。
6.特殊用途:如疏水閥、放空閥、排汙閥等。
按驅動方式,根據不同的驅動方式可分:
1.手動:藉助手輪、手柄、槓桿或鏈輪等,有人力驅動,傳動較大力矩時,裝有蝸輪、齒輪等減速裝置。
2.電動:藉助電機或其他電氣裝置來驅動。
3.液動:藉助(水、油)來驅動。
4.氣動:藉助壓縮空氣來驅動。
按壓力,根據閥門的公稱壓力可分:
1.真空閥:絕對壓力<0.1Mpa即760mm汞柱高的閥門,通常用mm 汞柱或mm水柱表示壓力。
2.低壓閥:公稱壓力PN≤1.6Mpa的閥門(包括PN≤1.6MPa的鋼閥)
3.中壓閥:公稱壓力PN2.5—6.4MPa的閥門。
4.高壓閥:公稱壓力PN10.0—80.0MPa的閥門。
5.超高壓閥:公稱壓力PN≥100.0MPa的閥門。
按介質的溫度分,根據閥門工作時的介質溫度可分:
1.普通閥門:適用於介質溫度-40℃~425℃閥門。
2.高溫閥門:適用於介質溫度425℃~600℃閥門。
3.耐熱閥門:適用於介質溫度600℃以上的閥門。
4.低溫閥門:適用於介質溫度-40℃~-150℃閥門。
5.超低溫閥門:適用於介質溫度-150℃以下閥門。
按公稱通徑分,根據閥門的公稱通徑可分:
1.小口徑閥門:公稱通徑DN<40mm的閥門。
2.中口徑閥門:公稱通徑DN50~300mm的閥門。
3.大口徑閥門:公稱通徑DN350~1200mm的閥門。
4.特大口徑閥門:公稱通徑DN≥1400mm的閥門。
按與管道連線方式分,根據閥門與管道連線方式可分;
1.法蘭連線閥門:閥體帶有法蘭,與管道採用法蘭連線的閥門。
2.螺紋連線閥門:閥體帶有內螺紋或外螺紋,與管道採用螺紋連線的閥門。
3.焊接連線閥門:閥體帶有焊口,與管道採用焊接連線的閥門。
4.夾箍連線閥門:閥體上帶有夾口,與管道採用夾箍連線的閥門。
5.卡套連線閥門:採用卡套與管道連線的閥門。
關閉件和閥座密封面的工作條件:
由於閥門用途十分廣泛,因此閥門密封面的工作條件差異很大。壓力可以從真空到超高壓,溫度可以從-269℃到816℃,有些工作溫度可達1200℃,工作介質從非腐蝕介質到各種酸鹼等強腐蝕性介質。從密封面的受力情況來看,它受擠壓和剪下。從磨擦學的角度來看,有磨拉磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此,應該根據不同的工作條件選擇相適應的密封面材料。
閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料:
閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用於公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:TH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
三、球墨鑄鐵:適用於PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。
常用牌號有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鑑於目前國內工藝水平,根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是採用鋼製閥門為安全。
四、耐酸高矽球墨鑄鐵:適用於公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低於120℃的腐蝕性介質。
五、碳素鋼:適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25 及優質鋼20、25、30 及低合金結構鋼16Mn。
六、銅合金:適用於PN≤2.5MPa 的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40~250℃的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。
七、高溫銅:適用於公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5M0.ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規範的規定。
八、低溫鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號)有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9;
九、不鏽耐酸鋼,適用於公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9T、ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>, ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。
密封面材料:
密封面是閥門最關鍵工作面,密封面質量的好壞關係到閥門使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。
通常分兩大類:
(一)軟質材料
1、橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等)
2、塑膠(聚四氟乙烯,尼龍等)
(二)硬密封材料
1、銅合金(用於低壓閥門)
2、鉻不鏽鋼(用於普通高中壓閥門)
3、司太立合金(用於高溫高壓閥門及強腐蝕閥門)
4、鎳基合金(用於腐蝕性介質)
閥杆材料:
常用的閥杆材料有以下幾種。
一、碳素鋼:
用於低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時,一般選用A5 普通碳素鋼。
用於中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時,一般選用35 優質碳素鋼。
二、合金鋼:
用於中壓和高壓,介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用40Cr(鉻鋼)。
用於高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA 滲氮鋼。
用於高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA 鉻鉬釩鋼。
三、不鏽耐酸鋼
用於中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 鉻不鏽鋼。
用於腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不鏽耐酸鋼和PH15-7Mo 沉澱硬化鋼。
四、耐熱鋼
用於介質溫度不超過600℃的高溫閥門時可選用4Cr10Si2Mo 馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo 奧氏體型耐熱鋼。
閥杆螺母材料:
閥杆螺母在閥門開啟和關閉過程中,直接承受閥杆軸向力,因此必須具備一定的強度。同時它與閥杆是螺紋傳動,要求摩擦係數小,不生鏽和避免咬死現象。
一、銅合金
銅合金的摩擦係數較小,不生鏽,是目前普遍採用的材料之一。對於Pg<1.6Mpa 的低壓閥門可採用ZHMn58-2-2 鑄黃銅。對於Pg16-6.4Mpa 的中壓閥門可採用ZQAL9-4 無錫青銅。對於高壓閥門可採用ZHAL66-6-3-2 鑄黃銅。
二、鋼
當工作條件不允許採用銅合金時,可選用35、40 等優質炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2 等不鏽耐酸鋼。工作條件不允許指下列情況。
1、用於電動閥門上,帶有瓜形離合器的閥杆螺母,需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時,如對銅有腐蝕的氨介質。
選用鋼製閥杆螺母時,要特別注意螺紋的咬死現象。
常用的內件材料組合:
表中13Cr表示Cr13系不鏽鋼,如1Cr13、2Cr13等。
STL即STELLITE(硬質合金如鈷基硬質合金等)。
Monel即蒙耐爾合金,Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科鎳爾合金。
用斜槓分開的兩種材料,閥座密封面材料可選用兩種材料之一,閘板(閥瓣)密封面材料為另一種。
緊韌體材料:
緊韌體主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊韌體在閥門上直接承受壓力,對防止介質
外流起關重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與衝擊韌性。
根據介質壓力和溫度選擇緊韌體材料時可按下表選擇:
用於調節閥高溫螺栓:
工作溫度在350℃以上的螺栓應選擇使用耐熱鋼。調節閥螺栓用鋼中的耐熱鋼主要有:低合金珠光體耐熱鋼、高鉻馬氏體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、鐵鎳基和鎳基合金耐熱鋼。
馬氏體不鏽鋼:含鉻量在12%~17%的馬氏體不鏽鋼螺栓具有較好的抗松馳效能,較高的持久塑性和較低的缺口敏感性。材料的韌性和熱強性較好外,還具有良好的減振效能和較小的線膨脹係數,能抗大氣和海水環境腐蝕。馬氏體不鏽鋼螺栓適用於衝擊載荷和腐蝕介質的環境條件。在最高工作溫度不超過600℃時,其強度雖然低於奧氏體不鏽鋼,但仍有相當的強度。但馬氏體不鏽鋼的低溫效能較差。在低於0℃以下的環境中,材料的韌性會喪失,存在冷脆現象。
低合金的珠光體耐熱鋼可以在較高的溫度下使用。一般工作溫度低於480℃的螺栓可以選擇鉻鉬鋼,而工作溫度在540℃以下則宜使用鉻鉬釩鋼。
這兩類材料在調質狀態下短期使用效能較好,在正火回火狀態下長期使用具有較好的抗松馳效能。鉻鉬釩鋼經正火回火後室溫衝擊韌性較低,在540℃時有持久缺口敏感性,持久強度降低。
馬氏體不鏽鋼:含鉻量在12%~17%的馬氏體不鏽鋼螺栓具有較好的抗松馳效能,較高的持久塑性和較低的缺口敏感性。材料的韌性和熱強性較好外,還具有良好的減振效能和較小的線膨脹係數,能抗大氣和海水環境腐蝕。馬氏體不鏽鋼螺栓適用於衝擊載荷和腐蝕介質的環境條件。在最高工作溫度不超過600℃時,其強度雖然低於奧氏體不鏽鋼,但仍有相當的強度。但馬氏體不鏽鋼的低溫效能較差。在低於0℃以下的環境中,材料的韌性會喪失,存在冷脆現象。
奧氏體不鏽鋼:奧氏體18-8不鏽鋼螺栓具有良好的抗全面腐蝕效能和高溫力學效能,能在600℃的高溫下使用。且具有良好的低溫效能,在較低的溫度下仍能保持相當的強度。但其缺點是材料的屈服強度較低,且不能透過熱處理改善其力學效能。而奧氏體沉澱硬化不鏽鋼是在熱處理過程中,透過時效處理產生沉澱硬化,析出彌散分佈的碳化物和金屬間的化合物,從而提高強度,同時仍保持原不鏽鋼原來良好的耐腐蝕性和抗氧化性,這種螺栓在650℃以下使用抗松馳效能較穩定,但其合金含量較高,熱處理工藝較複雜,材料的價格較昂貴。
鐵鎳基和鎳基合金:工作溫度在570℃以上的螺栓可以選擇鐵鎳基或鎳基合金。控制閥這類材料一般含鈷,具有特別好的高溫效能。如美國的waspalog鎳基合金,可在760℃以下工作;M252鎳基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo鐵鎳基合金也可使用至650℃;中國生產的高溫合金也可用作高溫螺栓用鋼。
填料:
在閥門上填料是用來充填閥蓋填料室空間,以防止介質經由閥杆和閥蓋填料室空間洩漏。
填料可分為軟質填料及硬質填料兩種:
1)軟質填料:系由植物質,即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質,即石棉纖維,或由石棉纖維內夾金屬絲和外塗石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及柔性石墨填料材料。植物質填料較便宜,常用於100℃以下的低壓閥門;礦物質填料可用於450-500℃的閥門。近年來使用橡膠O型圈做填料的結構在逐步推廣,但介質溫度一般限制在60℃以下。高溫高壓閥門上的填料也有采用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2)硬質填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而成型填料,金屬填料使用較少。
選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇,常用的材料有以下幾種:
1)油浸石棉繩,可按下表選擇。
注:形狀代號F 表示方的,穿心或一至多層編結;Y 表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多層編結;N 表示扭制的。
2)橡膠石棉繩:
3)石墨石棉繩:石棉繩上塗有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達到16Mpa,一般適用於高壓蒸汽上。近後來又逐步採用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上,但溫度不得起過200℃。一般採用壓制或棒料車制而成。
墊片材料:
墊片是用來充填兩個結合面(如閥體和閥蓋之間密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質從結合面間洩漏。
對墊片的要求:墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度,以保證密封。同時要具有良好的耐腐蝕性。
墊片可分為軟質和硬質兩種,軟質一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,聚四氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。
墊片的形狀有很多,有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。
金屬墊片的材料一般用08、10、20 優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9 不鏽鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用於高溫高壓閥門。
非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達到密封。適用於低溫低壓閥門。
金屬材料耐腐蝕性的10級標準:
相關知識:
不鏽鋼命名方式:
鋼號中碳含量以千分之幾表示。
例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為2‰;若鋼中含碳量≤0.3‰或≤0.8‰者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2(C≤0.3‰Cr17%Ni14%Mo2%)、0Cr18Ni9(C≤0.8‰Cr18%Ni9%) 等。
2)鋼中主要合金元素,除個別微合金元素外,一般以百分之幾表示。當平均合金含量<1.5%時,鋼號中一般只標出元素符號,而不標明含量,但在特殊情況下易致混淆者,在元素符號後亦可標以數字“1”,例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者鉻含量為0.4~0.6%,後者為0.9~1.2%,其餘成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…… 時,在元素符號後面應標明含量,可相應表示為2、3、4…… 等。例如18Cr2Ni4WA。
3)鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素,均屬微合金元素,雖然含 量很低,仍應在鋼號中標出。例如20MnVB 鋼中。釩為0.07~0.12%,硼為0.001~0.005%。
奧氏體不鏽鋼:
奧氏體不鏽鋼是指在常溫下具有“奧氏體組織”(碳在鐵中的固溶體 特性:呈體型立方晶體)的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能透過相變使之強化,僅能透過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。
304不鏽鋼:
304型:廣泛使用的材料。
能經受一般的鏽蝕,可抵抗加工介質浸蝕(但含有濃酸和氯化物成分的高溫狀態可能出現腐蝕),
能抵抗有 機化合物、染料和廣泛的 各種各樣的無機化合物。
304L型(低碳),耐硝酸性好並耐中等溫度和濃度的硫酸, 廣泛地用作液態氣體貯罐,用作低溫裝置(304N)、器具其它消費產品,廚房裝置、醫 院裝置、運輸工具、廢水處理裝置。
316不鏽鋼:
316型:比304型含有稍多的鎳,並含有2%─3%的鉬,耐蝕性比304型好,特別是在傾向於引起點腐蝕的氯化物介質中。316型已發展用作亞硫酸鹽紙漿機,因為它耐用硫酸化合物。而且,它的用途已擴大到在加工工業中處理很多化學制品。
317型:含有3%—4%的鉬。
低溫鋼:
一般低溫指小於-29~-196℃範圍內,小於-196~-269℃為超低溫範圍。石化企業規定低於-20℃就算低溫。一般碳素鋼、低合金鋼、鐵素體鋼在低溫下韌性急劇下降,脆性上升,這種現象稱材料的冷脆現象。為了保證材料的使用效能,不僅要求材料在常溫時有足夠的強度、韌性、加工效能以及良好的焊接效能,而且要求材料在低溫下也具有抗脆化的能力。另外材料在低溫時會發生收縮,各個零件收縮率不同是致使某些密封部位發生洩漏的原因。此外,奧氏體不鏽鋼在馬氏體轉變溫度時,部分奧氏體轉變成馬氏體而引起體積變化導致閥門洩漏也是一個重要原因。因此,要研究閥門各部位零件的材料、結構特點以防止低溫時產生間隙而洩漏。
各種元素對不鏽鋼的效能和組織的影響和作用:
鉻在不鏽鋼中的決定作用:決定不鏽鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻,每種不鏽鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不鏽鋼。鉻之所以成為決定不鏽鋼效能的主要元素,根本的原因是向鋼中新增鉻作為合金元素以後,促使其內部的矛盾運動向有利於抵抗腐蝕破壞的方面發展。
鎳是優良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達到24%;而只有含鎳27%時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕效能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不鏽鋼。但是鎳與鉻同時存在於不鏽鋼中時,含鎳的不鏽鋼卻具有許多可貴的效能。 基於上面的情況可知,鎳作為合金元素在不鏽鋼中的作用,在於它使高鉻鋼的組織發生變化,從而使不鏽鋼的耐腐蝕效能及工藝效能獲得某些改善。
錳和氮可以代替鉻鎳不鏽鋼中鎳
鉻鎳奧氏體鋼的優點雖然很多,但近幾十年來由於鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強鋼的大量發展與應用,以及化學工業日益發展對不鏽鋼的需要量越來越大,而鎳的礦藏量較少且又集中分佈在少數地區,因此在世界範圍內出現了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不鏽鋼與許多其他合金領域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等)中,特別是鎳 的資源比較缺乏的國家,廣泛地開展了節鎳和以其他元素代鎳的科學研究與生產實踐,在這方面研究和應用比較多的是以錳和氮來代替不鏽鋼與耐熱鋼中的鎳。
錳對於奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些,錳的作用不在於形成奧氏體,而是在於它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。
鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。
鉬和銅可以提高某些不鏽鋼的耐腐蝕效能。
灰鑄鐵:
灰鑄鐵 灰鑄鐵碳量較高(為2.7%~4.0%)
可鍛鑄鐵 由一定化學成分的鐵液澆注成白口坯件,再經退火而成的鑄鐵,有較高的強度、塑性和衝擊韌度,可以部分代替碳鋼。可鍛鑄鐵的牌號是由“KTH”(“可鐵黑”三字漢語拼音字首)或“KTZ”(“可鐵珠”三字漢語拼音字首)後附最低抗拉強度值(MPa)和最低斷後伸長率的百分數表示。例如牌號KTH 350—10表示最低抗拉強度為350 MPa、最低斷後伸長率為10%的黑心可鍛鑄鐵,即鐵素體可鍛鑄鐵;KTZ 650—02表示最低抗拉強度為650 MPa、最低斷後伸長率為2%的珠光體可鍛鑄鐵。
碳素鋼:
含碳量小於1.35%,除鐵、碳和限量以內的矽、錳、磷、硫等雜質外,不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的效能主要取決於含碳量。含碳量增加,鋼的強度、硬度升高,塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比,碳素鋼使用最早,成本低,效能範圍寬 ,用量最大。適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn碳素鋼按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼(含碳量從0.10%至0.30% )、中碳鋼(碳量0.25%~0.60%)和高碳鋼(含碳量從0.60%至1.70%,可以淬硬和回火)。
蒙乃爾合金又稱鎳合金,是一種以金屬鎳為基體新增銅、鐵、錳等其它元素而成的合金。蒙乃爾合金耐腐蝕性好,呈銀白色。
哈氏合金是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個系列,它主要用於鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不鏽鋼、非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合。
球墨鑄鐵是透過球化和孕育處理得到球狀石墨,有效地提高了鑄鐵的機械效能,特別是提高了塑性和韌性,從而得到比碳鋼還高的強度。
生鐵是含碳量大於2%的鐵碳合金,工業生鐵含碳量一般在2.5%--4%,並含C、SI、Mn、S、P等元素,是 用鐵礦石經高爐冶煉的產品。
奧氏體不鏽鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能透過相變使之強化,僅能透過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。
馬氏體不鏽鋼主要為鉻含量在12%-18%範圍內的低碳或高碳鋼。各國廣泛應用的馬氏體不鏽鋼鋼種有如下3類:
1.低碳及中碳13%Cr鋼
2.高碳的18%Cr鋼
3.低碳含鎳(約2%)的17%Cr鋼
馬氏體不鏽鋼具備高強度和耐蝕性,可以用來製造機器零件如蒸汽渦輪的葉片(1Cr13)、蒸汽裝備的軸和拉桿(2Cr13),以及在腐蝕介質中工作的零件如活門、螺栓等(4Cr13)。碳含量較高的鋼號(4Cr13、9Cr18)則適用於製造醫療器械、餐刀、測量用具、彈簧等。
珠光體耐熱鋼
基體為珠光體或貝氏體組織的低合金耐熱鋼。主要有鉻鉬和鉻鉬釩系列,後來又發展了多元(如鉻、鎢、鉬、釩、鈦、硼等)複合合金化的鋼種,鋼的持久強度和使用溫度逐漸提高。
一般合金元素總量最多為5%左右,其組織除珠光體外,也包括貝氏體鋼。這類鋼在450~620℃有良好的高溫蠕變強度及工藝效能,且導熱性好,膨脹係數小,價格較低,廣泛用於製作450~620℃範圍內各種耐熱結構材料。如電站用鍋爐鋼管,汽輪機葉輪、轉子、緊韌體、煉油及化工用的高壓容器、廢熱鍋爐、加熱爐管及熱交換器管等。
鎳基合金是指在650~1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。
鎳基合金的代表材料有:
1,Incoloy合金,如Incoloy800,主要成分為;32Ni-21Cr-Ti,Al;屬於耐熱合金;
2,Inconel合金,如Inconel600,主要成分是;73Ni-15Cr-Ti,Al;屬於耐熱合金;
3,Hastelloy合金,即哈氏合金,如哈氏C-276,主要成分為;56Ni-16Cr-16Mo-4W;屬於耐蝕合金;
4,Monel合金,即蒙乃爾合金,比如說蒙乃爾400,主要成分是;65Ni-34Cu;屬於耐蝕合金;
司太立合金(Stellite)是一種能耐各種型別磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質合金。即通常所說的鈷鉻鎢(鉬)合金或鈷基合金,司太立合金由美華人Elwood Hayness於1907年發明。司太立合金是以鈷作為主要成分,含有相當數量的鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素,偶而也還含有鐵的一類合金。根據合金中成分不同,它們可以製成焊絲,粉末用於硬麵堆焊,熱噴塗、噴焊等工藝,也可以製成鑄鍛件和粉末冶金件。