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技术专篇:金属管道选用依据

发表时间: 2023-11-03 13:42:26

作者: 水务技术研发部

来源: bsports

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前言:各个行业应用的管材种类很多,其中应用最多的管材是金属管道,如不锈钢管、碳钢管、双相不锈钢管等。而金属管道以其多样的金属元素组成、优异理化性能、耐温耐候性,有着更为广泛的应用,可满足更严苛的工况要求,所以关于它的国内外标准也最为详尽。接下来将以金属管道为例,介绍其选型依据。


金属管道选用依据

    管材的选型规格参数主要有公称直径DN、外径、公称壁厚、材料牌号、执行标准、交货状态等。金属管材规格参数中没有压力标识的概念(如PN多少),因为不同金属材料的许用应力不同,承压能力不同,腐蚀裕量也因设计要求而不同,而这一点不同于非金属管道的。所以“DN50 PN10 不锈钢304管道”的规格参数并不明确。

(1)金属管道公称外径与壁厚

    以无缝钢管为例,在《GB/T 17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》中将钢管的外径和壁厚进行了分类。其中外径分为“系列1”、“系列2”、“系列3”,三个系列。“系列1”是通用系列,属于推荐选用系列;“系列2”是非通用系列,多数是根据国内情况的沿用系列;“系列3”是少数特殊、专用系列。

值得注意的是,通过对比可以发现“系列1”几乎与(国标、化工部)法兰标准中的对接管外径“A系列”相同,而法兰标准中的“B系列”外径可能对应“系列2”或“系列3”的管外径。与此同时,“A系列”管外径与英制管外径近似相同,只有个别规格有很小的偏差。


而壁厚规格也在《GB/T 17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》有明确要求,所以选型壁厚应比计算得到的最小管道壁厚略大一点。从国标推荐使用的“系列1”可以看出,国内标准正在逐步与国际接轨,更为统一的管外径规格将有利于减少管道对接出现偏差的情况,也有利于缩减工厂非通用系列的生产线投入。


(2)金属管道壁厚的最大负偏差的选取依据

     在实际交货时钢管可能会存在一定的负偏差。因为采购管材通常以长度单位结算,壁厚偏差影响管材的用量。在金属管道壁厚选型计算时,应按钢管壁厚的最大负偏差进行计算,否则可能会出现实际有效壁厚无法满足设计要求的情况,无法满足涉及要求。以应用较广泛的无缝钢管执行标准《GB/T 8163 输送流体用无缝钢管》为例,热轧钢管壁厚允许偏差应符合下表:


《GB 3087 低中压锅炉用无缝钢管》中关于钢管壁厚允许偏差也有类似的要求。这个壁厚偏差值通常为±12.5%。但在钢管壁厚选型时,应注意实际执行标准中的具体要求。


(3)金属管道的许用应力查询依据

     不同金属材料的理化性能不同,在不同温度下的许用应力也不同。通常情况下,有这样一个规律:金属材料随着设计温度的升高,许用应力随之降低。换而言之,设计温度越高,材料的承压能力减弱,因此对材料的要求也就越高。许用应力是管道壁厚计算的必要依据。

不同材料应根据所选材料牌号执行的标准查询其在设计温度下的许用应力值。以常用的304不锈钢(GB/T 14976)为例。按《GB/T 20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》规定,304不锈钢的标准材料牌号写法为S30408(06Cr19Ni10)。国标金属管道材料许用应力可以根据《GB/T 20801.2 压力管道规范 工业管道 第2部分:材料》的附录A查询到,如下表。


(4)钢管交货状态

     在钢管执行的标准中已明确了其交货状态,如热轧钢管应以热轧状态或热处理状态交货。如要求热处理状态交货时,因需要再另作处理,所以影响材料价格,应在合同中注明。而冷拔钢管应以热处理状态交货,如合同另有注明,也可以冷拔状态交货。如果工程中有油漆防腐要求,可以在协议中注明油漆防腐的详细要求。


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