管道用钢培训教材

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1、管道用钢培训教材编制人:赵宝中二零零七年五月十日前言钢材，是火力发电厂管道安装工程所使用的主材。管道安装作业实质上就是把管材敷设成管道设施的工艺过程。为此，首先要了解管道用钢的种类与性能，明确钢材各个性能参数的意义，掌握管道常用钢种的使用范围和对钢材的检验知识。火力发电厂管系繁多，工况各自有别，有互为生产工艺流程的关系。管道和设备组成“有机”整体，各管道的介质参数，如压力从负压到32MPa、温度从常温到550℃、管径￠15mm-￠2000mm、管壁厚度从1.5-90mm。材质有碳素钢、合金钢等，在安装过程中，用错材质、误用不合格的劣质钢材以及不合理的钢材

2、代用都是导致发生安装返工事故或运行事故的根源。有事即使存在于钢材中的小缺陷，也可能成为裂纹源，成为这个管系的薄弱环节，影响管道的使用寿命。适用于管道的钢材性能包括：（1）良好的机械性能（力学性能），以满足强度与塑性及抗动载韧性要求，对合金钢还要求有耐高温的金属组织稳定性；（2）适应性强的工艺性能（即在安装使用过程中能适应各种必要的加工工序，钢材易于加工和在加工过程中不易引起材质恶化），对合金钢还要求钢材的热处理性能符合要求；（3）抗腐蚀性能，即钢材在工作条件下的金属化学稳定性；此外，对钢材的几种物理性能也有所要求。第一章管道用钢的力学性能钢材在力学（静力

3、）性能测试中表现出强度特征和变形特征，对于管道用钢，其塑性变形性能和强度性能都是重要的，它要求这俩种性能的兼备，还要求有一定的抗冲击动载荷的韧性，由于热管道都有多次的投运和停运，反复在热胀冷缩应力作用下，必须有较佳的低周交变疲劳强度。蠕变与应力松弛是钢材在高温和应力长期作用下的有害特征，对高温高压管道有着很大的不利影响。为此，管材不得不选用贵重的各种合金，并且在介质参数愈来愈大的工况条件下，从设计方面尽力改善应力条件，在安装中相应提高工艺质量要求以及在运行中对蠕胀进行监测，这样才能对运行中的管道有一个可监控性。一般碳钢，在350℃就有蠕变萌芽，把350℃

4、以上的碳素钢管道和450℃及其以上的合金钢管道称为蠕变工况管道。当温度超过550℃时，在相同的应力条件下，钢材的蠕变进程更为显著，必须选用高级耐热合金钢材。管道高温参数和高压参数的内压应力条件使蠕变工况不可避免。为了给运行维修人员提供管道运行中的蠕变监测，在设计中有明确的蠕胀测点位置和蠕变检查管段。监察段是温度大于450℃的主蒸汽管道和高温再热蒸汽（热段）管道的水平段上安装的用来进行蠕胀监督的管段。蠕胀测量是指安装测点之间的原始测量数据（有径向数据和长度数据两种）和运行中定期测量数据的对比，其胀大后与原尺寸的差数即蠕胀量。主蒸汽管道热段管道蠕胀测点是设置

5、在监察段或蒸汽管上对管道进行径向蠕胀或长度蠕胀测定的装置或标记。应力松弛，是指总变形量不变，随着时间的推移，应力逐渐降低的现象。在此过程中，弹性变形逐渐转变为非弹性变形。由于弹性值不断下降，应力也相应的不断下降，但总的变形量维持不变。高温管道存在应力松弛，且各处处于不同的应力条件其松弛程度有别。高温高压法兰螺栓是典型的应力松弛例证，施以预紧力在初始时间能正常密封的法兰，在运行期中可能因应力下降（螺栓在紧力下产生的应力）而泄漏，就是应力松弛现象。第二章钢材的工艺性能钢材的工艺性能就是钢材对各种加工过程的适应性。适应性的含义是：（1）指该钢材可接受各种加工工

6、序的广泛性；（2）对某种必要加工工序的可行性与简便性；（3）钢材在加工后其原有性能是否有较大的变化，该变化是性能的恶化还是优化，对使用性能要求是否有影响。只有工艺性能较好的钢材才能得到广泛的应用，而其他性能虽好的钢材只因缺乏某一种必要的工艺性能，会限制它的使用价值和使用范围。一、气割气割即火焰切割，是管道安装中应用最广泛的下料方法和整形切割手段。它是利用乙炔和氧燃烧产生的热量使钢材升温到红热状态进行切割的一种工艺过程。在此过程中，乙炔是经燃烧释放化学热能的可燃气体，而氧气有三种效用：（1）作为助燃剂参与燃烧释放热化学反应；（2）以助燃化学反应需氧的富余量

7、（过氧）和钢材产生金属氧化反应；（3）以其喷气动力吹扫熔点温度较底（低于金属熔点）的金属氧化熔渣把钢材吹割成切口。气割操作的要领是：初加温阶段和切割阶段对割枪两种气流的调节；割嘴与工艺之间适当的稳定的距离；吹扫气体与割枪移动速度配合；移动轨迹和割口划线以及入射角的准确性；初割口应稍偏离工件的线外侧以免穿孔伤线，只有穿透后才移动割枪。在上述几方面的均衡协调操作中使气割口的加热一金属氧化一氧化物熔化一吹扫连续进行。气割以其工具简单、加工成本低、效率高和便于现场移位操作在工程施工中得到了广泛的应用。某些合金钢材，不具备气割工艺性能或该种工艺性能很差，例如不锈钢

8、、F11、F12、Ht9、Ht7等，其原因在于其生成氧化物的熔点太高或者钢材的氧