管材選用

1.壓力管道金屬材料的特點

壓力管道涉及各行各業(yè)，對它的基本要求是“安全與使用”，安全為了使用，使用必須安全，使用還涉及經(jīng)濟問題，即投資省、使用年限長，這當然與很多因素有關(guān)。而材料是工程的基礎(chǔ)，首先要認識壓力管道金屬材料的特殊要求。壓力管道除承受載荷外，由于處在不同的環(huán)境、溫度和介質(zhì)下工作，還承受著特殊的考驗。

（1）金屬材料在高溫下性能的變化

① 蠕變：鋼材在高溫下受外力作用時，隨著時間的延長，緩慢而連續(xù)產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。鋼材蠕變特征與溫度和應(yīng)力有很大關(guān)系。溫度升高或應(yīng)力增大，蠕變速度加快。例如，碳素鋼工作溫度超過300～350℃，合金鋼工作溫度超過300～400℃就會有蠕變。產(chǎn)生蠕變所需的應(yīng)力低于試驗溫度鋼材的屈服強度。因此，對于高溫下長期工作的鍋爐、蒸汽管道、壓力容器所用鋼材應(yīng)具有良好的抗蠕變性能，以防止因蠕變而產(chǎn)生大量變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂及造成爆炸等惡性事故。

② 球化和石墨化：在高溫作用下，碳鋼中的滲碳體由于獲得能量將發(fā)生遷移和聚集，形成晶粒粗大的滲碳體并夾雜于鐵素體中，其滲碳體會從片狀逐漸轉(zhuǎn)變成球狀，稱為球化。由于石墨強度極低，并以片狀出現(xiàn)，使材料強度大大降低，脆性增加，稱為材料的石墨化。碳鋼長期工作在425℃以上環(huán)境時，就會發(fā)生石墨化，在大于475℃更明顯。SH3059規(guī)定碳鋼zui高使用溫度為425℃，GB150則規(guī)定碳鋼zui高使用溫度為450℃。

③ 熱疲勞性能 鋼材如果長期冷熱交替工作，那么材料內(nèi)部在溫差變化引起的熱應(yīng)力作用下，會產(chǎn)生微小裂紋而不斷擴展，zui后導(dǎo)致破裂。因此，在溫度起伏變化工作條件下的結(jié)構(gòu)、管道應(yīng)考慮鋼材的熱疲勞性能。

④ 材料的高溫氧化 金屬材料在高溫氧化性介質(zhì)環(huán)境中（如煙道）會被氧化而產(chǎn)生氧化皮，容易脆落。碳鋼處于570℃的高溫氣體中易產(chǎn)生氧化皮而使金屬減薄。故燃氣、煙道等鋼管應(yīng)限制在560℃下工作。