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压力管道材料部分 第三章 常用金属材料的基本限制 第 1 页 共 9 页
3 常用金属材料的基本限制条件
3.1 一般限制条件
3.1.1 满足操作条件的要求
3.1.2 满足材料加工工艺和工业化生产的要求
3.1.3 符合既使用又经济的要求
3.2 常用材料的应用限制
3.2.1 铸铁
3.2.2 普通碳素钢
3.2.3 优质碳素钢
3.2.4 铬钼合金钢
3.3 常用材料的使用温度
压力管道材料部分 第三章 常用金属材料的基本限制 第 2 页 共 9 页
3 常用金属材料的基本限制条件
工程上的实际应用环境条件是十分复杂的,不同的介质、介质温度、介质
压力等操作条件的组合,构成了无数个选材条件。就常见的选材条件来说,要
想在这里逐一给出其选材结论是不现实的,它也正是各个设计院或工程公司一
直致力研究的问题。在这里将换一种方式,以材料为主体,应用金属理论、腐
蚀理论以及工程理论来确定各种常用材料的使用限制条件。
工程上,压力管道选材除了要确定材料牌号外,还要确定材料标准,因为
不同的材料标准,对材料质量的要求是不一样的。
3.1 一般限制条件
在进行工程材料选用时,首先应遵循下列一些原则。
3.1.1 满足操作条件的要求
a . 根据操作条件判断该管道是不是压力管道,属于那一类压力管道。
不同类别的压力管道因其重要性不同,发生事故带来的危害程度不同,故
对材料的要求也不同。一般情况下,高类别的压力管道(如一类压力管道)从材料
的冶炼工艺到最终产品的检查试验都比低类别的压力管道要求高。
b.应考虑操作条件对材料的选择要求。不同的材料对同一腐蚀介质的抗腐蚀
性能是不相同的。在腐蚀环境中,选用材料应避免灾难性的腐蚀形式(如应力腐
蚀开裂) 出现,而对均匀腐蚀,一般至少应限定在"耐腐蚀"级,即最高年腐蚀速
率不超过 0.5mm ;
c.介质温度也是选用材料的一个重要参数。因为温度的变化会引起材料的一
系列性能变化,如低温下材料的脆性,高温下材料的石墨化、蠕变等问题。很
多腐蚀形态都与介质温度有密切的关系,甚至是腐蚀发生的基本条件。因此压
力管道的选材应满足温度的限制条件。
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3.1.2 满足材料加工工艺和工业化生产的要求
a.理想的材料应该是容易获得的,即它应具有良好的加工工艺性、焊接性能等。
例如,对于一些腐蚀环境,选用碳钢和不锈钢复合制成的压力管道及其元
件来代替纯不锈钢材料无疑是经济适用的,但由于许多制造厂的复合工艺不过
关,使用中屡次出现问题,从而给复合材料的应用带来了限制,尤其是碳钢与
0Cr13 的复合板材因现场焊接质量不容易保证,以致工程上不敢使用或者说不敢
大量使用它。
b.工程上的材料应用是系列化、标准化的。
它不像在实验室中,可以做到少量、理想化的材料应用。将材料标准化、
系列化便于大规模生产,减少材料品种,从而可以节约设计、制造、安装、使
用等各环节的投入,同时也将大大降低生产成本。
所以工程上应首先选用标准材料,对于必须选用的新材料,应有完整的技
术评定文件,并经过省级及其以上管理部门组织技术鉴定,合格后才能使用。
对于必须进口的材料,应提出详细的规格、性能、材料牌号、材料标准、应
用标准等技术要求,并按国内的有关技术要求对其进行复验,合格以后才能使用。
3.1.3 符合既适用又经济的要求
这是一个很原则的问题,实际操作起来是很复杂的。它要求材料工程师须
运用工程学、材料学、腐蚀学等方面的知识综合判断。这样的问题有时是可以定
量计算的,有时则是不可以定量计算的。一般情况下,应从以下几个方面来考虑:
a.腐蚀方面
1)对于局部腐蚀,若通过其它措施(如工艺防腐措施)能防止或控制局部腐
蚀的发生,特别是突然性、灾难性的局部腐蚀发生,就可以采用价格比较低的
材料。否则,必须选用高级但价格高的材料。
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2 )对均匀腐蚀,在腐蚀环境比较恶劣的情况下,若选用
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