管道材料等級(jí)制定和ASME標(biāo)準(zhǔn)

1、管道材料等級(jí)制定與 ASMES 準(zhǔn)一、壓力管道設(shè)計(jì)常用ASM E八準(zhǔn)這里有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是組件尺寸型式標(biāo)準(zhǔn)（我國(guó)也有相應(yīng)組件形式標(biāo)準(zhǔn)），另一個(gè)是材料標(biāo)準(zhǔn)（我國(guó)沒有對(duì)材料形成專門的標(biāo)準(zhǔn)化）。型式標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了組件的型式、系列、尺寸、公差、試驗(yàn)要求，以及該組件可采用的材料標(biāo)準(zhǔn)等。材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用的對(duì)象、原材料（坯料）品種（采用鍛軋Wrought 或鍛件 Forged ）、化學(xué)成分、機(jī)械性能、制造工藝（包括焊接）、熱處理、無損檢查、取樣和性 能檢驗(yàn)、質(zhì)量證書、標(biāo)志等。典型的組件型式標(biāo)準(zhǔn)） 鋼管ANSI/ASME B36.10M無縫及焊接鋼管ANSI/ASME B36.19M不銹鋼無縫及焊接鋼管） 管件

2、ANSI/ASME B16.9 工廠制造的鋼對(duì)焊管件ANSI/ASME B16.1 承插焊和螺紋鍛造管件ANSI/ASME B16.28 鋼制對(duì)焊小半徑彎頭和回彎頭） 閥門ANSI/ASME B16.34 法蘭 連接、螺紋連接和焊接連接的閥門API 599 法蘭或?qū)高B接的鋼制旋塞閥API 600 法蘭 或?qū)高B接的鋼制閘閥API 602 緊湊型碳鋼閘閥API 609 凸耳型對(duì)夾蝶閥4）法蘭ANSI/ASME B16.5 管法蘭 和法蘭管件ANSI/ASME B16.36 孔板 法蘭ANSI/ASME B16.42 球墨鑄鐵 法蘭和法蘭管件ANSI/ASME B16.47 大直徑鋼法蘭API

3、601突面管法蘭和法蘭連接用金屬墊片5）墊片ANSI/ASME B16.20 管法蘭用纏繞式、包覆式墊片和環(huán)梢式用金屬墊片ANSI/ASME B16.21 管法蘭用非金屬平墊片6）緊固件ANSI/ASME B18.2.1 方頭和六角頭螺栓和螺紋ANSI/ASME B18.2.2 方頭和六角頭螺母7）管件ASMEI B16.9工廠制造的鍛鋼對(duì)焊管件ASME B16.11承插焊和螺紋鍛鋼管件MSS-SP-43鍛制不銹鋼對(duì)焊管件2.材料標(biāo)準(zhǔn)ASTM/ASM 材料標(biāo)準(zhǔn)主要集中收錄在ASME II A篇鐵基材料，B篇非鐵基材料，C篇焊條、焊絲填充金屬，D篇性能，以及一些增補(bǔ)內(nèi)容。與壓力管道設(shè)計(jì)相關(guān)的典型

4、的為A篇、D篇等。A篇的主要分類有：鋼板、薄板和鋼帶，公稱管（Pipe ）,管子（Tube），鋼法蘭、配件、閥門及零件，壓力容器用鋼板、薄板和鋼帶，結(jié)構(gòu)鋼，鋼棒材，鋼螺栓材料，鋼坯和 鍛件,鋼鑄件，耐 腐蝕鋼和耐熱鋼，鍛軋鐵、鑄鐵和可鍛鑄鐵，以及方法標(biāo)準(zhǔn)等。材料表示方法用標(biāo)準(zhǔn)號(hào)-級(jí)別及UNS 如304是級(jí)別。TP316前面的TP表示管材，英文單詞TUBE &PIPE的首個(gè)字母。F316前面 的F表示鍛件，是FORGING勺縮寫。一般在ASME里，很多都是引用ASTM標(biāo)準(zhǔn)，并在前面 加個(gè)S,如A312被ASM 匡納入后為SA312在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中，A表示為A系列材料，當(dāng)然還 有B、C等。美國(guó)高合

5、金鋼用UNS牌號(hào)表示，它是按美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì) AISI的編號(hào)表示方法轉(zhuǎn)過來的，比 如，AISI把18-8 不銹鋼記為UNS No S 30400（3代表銀銘鋼），ASTM引用過來叫它為304型，于是各國(guó)也跟著這么叫，成為普遍的表示法。還比如316、316L、321、347、320、904等。ASME（或ASTM對(duì)公稱成分相同（UNS No號(hào)相同）的不同鋼材產(chǎn)品，還用不同的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分。比如板材SA-240 （牌號(hào)304）,管材有213、249、312、376、430 （牌號(hào)都是TP304)等，而鍛件A-182，牌號(hào)F304。ASTM勺記法，女口 A-516 , A代表鋼鐵金 屬，516只是個(gè)序號(hào)，后面

6、跟著年號(hào)。ASME等同采用ASTM勺記法后在最前面加S。再有，B- 表示非鐵基金屬，如 SB-409 。下面列舉一些典型的 ASME 管道材料：1 公稱管SA 106 高溫用無縫碳鋼公稱管中、低碳鋼，其等級(jí)分A 、 B C 三級(jí)。 C 溶 0.25%0.35% 合金總量 V 0.2% 。SA 312/SA 312M 無縫和焊接奧氏體不銹鋼公稱管適用于高溫及一般腐蝕用。級(jí)別有TP304H TH316H TP321H 等 9 種。SA 333/SA 333M 低溫用無縫和焊接公稱管適用于低溫公稱壁厚的無縫以及焊接的碳鋼、合金鋼公稱管。其級(jí)別有1 、 3 、 4 、 6、 7 、8、 9、 10、

7、11 共 9 種。4) SA 335/SA 335M 高溫用無縫鐵素體合金鋼公稱管級(jí)別有 P1、 P2、 P5、 P5c、 P9、 P11 、 P12、 P15、 P21 、 P22 。5) SA 709/709M 無縫及焊接的鐵素體、奧氏體不銹鋼公稱管2. 鋼法蘭、配件、閥門及零件1) SA 105/SA 105M 管道元件用碳鋼鍛件適用于室溫和高溫下工作的壓力系統(tǒng)中鍛制碳素鋼管道構(gòu)件。2)SA 182/SA 182M 高溫用鍛制或軋制合金鋼公稱管道法蘭、鍛制管配件、閥門和零件級(jí)別較多，如 F1 、 F2、 F5、 F12- 1 、 F12-2 、 F304H F316LH 等。3) SA

8、234/SA 234M 中、高溫用鍛制碳鋼和合金鋼管道配件適用于最新版的 ANSI B16.9 、 ANSI B16.11 、 ANSI B16.28 及 MSS SP- 79 和 MSS SP- 95 所包括的無縫的及焊接結(jié)構(gòu)的鍛制碳鋼和合金鋼管配件；這些管配件采用中溫及高溫的壓力管道和壓力容器制造。級(jí)別有WPB WPC WP- 1、WP- 2、WP嚅多種。4 )SA 403/SA 403M 鍛軋奧氏體不銹鋼管配件包括了若干級(jí)別的奧氏體不銹鋼合金，并分別依據(jù)所適用的ANSI 或 MSS 尺寸及額定壓力標(biāo)準(zhǔn)，使用 WP 或 CR 前綴來標(biāo)志鋼的級(jí)別。5 ）SA 420/SA 420M 低溫用鍛

9、造碳鋼和合金鋼管配件 適用于 ANSI B16.9 、 ANSI 、 B16.11 、 ANSI B16.28 及 MSS SP_ 79 和 MSS SP- 95 最新版標(biāo)準(zhǔn)的鍛制碳鋼和合金鋼無縫焊接結(jié)構(gòu)管配件。等級(jí)有WPL3、 WPL6 、 WPL8 、 WPL9 。6） SA- 815/SA - 815M 塑性加工成形鐵素體、奧氏體及馬氏體不銹鋼配件。3. 鋼螺栓材料1 ）SA-193/SA-193M 高溫用合金鋼和不銹鋼材料適用于高溫壓力容器、閥門、 法蘭 及管配件用合金鋼和不銹鋼螺栓材料。材料類別包括鐵 素體鋼和奧氏體鋼，其級(jí)別如 B5 B8 等多種。2）SA-194/SA-194M

10、高溫高壓螺栓用碳鋼和合金鋼螺母包括從 M6 到 M100 的各種碳鋼、合金鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼螺母。奧氏體級(jí)別，加前綴8 和9；鐵素體級(jí)別有1 ， 2 ， 2H ， 2HM ， 3， 4，6， 6F， 7， 7M ，二、壓力管道材料等級(jí)表內(nèi)容簡(jiǎn)述管道材料等級(jí)中包含了材料規(guī)定，是針對(duì)一系列介質(zhì)條件而編制的管道器材應(yīng)用明細(xì)表。 它是根據(jù)管道系統(tǒng)中的溫度和壓力及腐蝕性來分類的。通過情況下，材料等級(jí)表的內(nèi)容有：） 等級(jí)名稱（或等級(jí)號(hào)）、設(shè)計(jì)條件（設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度和介質(zhì)）、 法蘭 公稱壓力等級(jí)、材料腐蝕余量等。） 鋼管外徑尺寸系列信息及壁厚鋼管外徑尺寸系列有大小外徑之分， ASM 新準(zhǔn)采用大

11、外徑。外徑尺寸定位后，意味著與其相關(guān)的鋼管、管件、閥門、 法蘭、墊片、緊固件、附件等都要與之匹配。就法蘭系列而言，一類是以 200 C 作為計(jì)算基準(zhǔn)溫度的”歐式法蘭”，一類是以大約 430 C（ 對(duì) 150LB 級(jí)則 是 300 C ）作為基準(zhǔn)溫度的美式法蘭。ASMEA準(zhǔn)的鋼管外徑尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)為ANSIB36.10 、 ANSI B36.19 ，其公稱直徑范圍為 DN6DN2000mm鋼管壁厚的表示方法有三種，如管表號(hào)（SCH、壁厚（mr）、重量（STD、XS XXS）。） 鋼管、管件（彎頭、三通、異徑管、支管接頭等）、閥門、 法蘭 、墊片、緊固件等全面一些，在標(biāo)識(shí)時(shí)除了提供鋼管、管件等的材料

12、（標(biāo)準(zhǔn)）、連接形式（對(duì)焊、承插焊、 螺紋連接）、表面狀態(tài)（無縫、有縫）等內(nèi)容外，還應(yīng)提供組件型式標(biāo)準(zhǔn)。4）管道分支信息即管道分支表，提供主管與支管連接應(yīng)匹配的規(guī)定。通常情況下，應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)管件， 如三通 / 四通（等徑、異徑）、支管接頭等。若出現(xiàn)主、支管相差太大無法選擇時(shí)，才使用 非標(biāo)接頭形式，并需要計(jì)算是否需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)等加強(qiáng)措施。三、 ASME B31.3 鋼管壁厚計(jì)算制定材料等級(jí)表需要計(jì)算的內(nèi)容有兩種情形，其一是前面提到的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，其二是這里提及的鋼管（含彎頭等）的強(qiáng)度計(jì)算。ASME B31 系列鋼管壁厚計(jì)算的公式有多種，對(duì)于石化項(xiàng)目必須按 B31.3 管道規(guī)范中的方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

13、強(qiáng)度計(jì)算需要的條件為設(shè)計(jì)條件（溫度、壓力）、材料許用應(yīng)力、鋼管外 徑（或內(nèi)徑）、質(zhì)量系數(shù)（也稱焊接接頭系數(shù)）、溫度影響系數(shù)，此外還要考慮材料腐蝕 余量、加工裕量等。壁厚計(jì)算的結(jié)果是進(jìn)行鋼管（及彎件）壁厚選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的依據(jù)。這種方法與容器壁厚選用的方法基本一致。彎頭等管件的壁厚也有計(jì)算方法，但是在通常情 況下，是以直管的計(jì)算為依據(jù)選用標(biāo)準(zhǔn)厚度即可。而開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法就與容器的完全一致了。選材與腐蝕進(jìn)行材料等級(jí)表制定需要考慮的事項(xiàng)有多種，除了前面提及材料滿足強(qiáng)度要求只是其中之一，還要考慮操作介質(zhì)的性質(zhì)、操作工況等引起材料的各種腐蝕。就腐蝕形式而言，根據(jù)腐蝕發(fā)生的機(jī)理可劃分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕三類。 根據(jù)腐蝕形態(tài)可劃分為均勻腐蝕、局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕三類。其中局部腐蝕又可分為電偶 腐蝕（如碳鋼與不銹鋼接觸并處于電解質(zhì)環(huán)境中）、點(diǎn)蝕（如對(duì)奧氏體不銹鋼材料的應(yīng)用 要注意氯離子的含量）、縫隙腐蝕、晶間腐蝕（如高溫時(shí)奧氏體不銹鋼產(chǎn)生的晶界貧鉻）。因此就需要了解材料的耐腐蝕性能，并查詢金屬腐蝕相關(guān)手冊(cè)等資料。五、 鐵碳合金相圖管道材料等級(jí)表的技術(shù)主要在對(duì)材料性能的掌握上，因此各設(shè)計(jì)院通常是由機(jī)械專業(yè)的人來進(jìn)行此方面