压力容器压力管道材料设计基础

压力容器压力管道材料设计基础

压力容器压力管道材料设计基础

一、压力容器设计类别、级别的划分：

（-）A类：

1、A1级系指超高压容器、高压容器（结构形式主要包括单层、无缝、锻焊、多层包扎、

绕带、热套、绕板等）；

2、A2级系指第三类低、中压容器；

3、A3级系指球形储罐；

4、A4级系指非金属压力容器。

（二）C类：

1、C1级系指铁路罐车；

2、C2级系指汽车罐车或长管拖车；

3、C3级系指罐式集装箱。

（三）D类：

1、D1级系指第一类压力容器；

2、D2级系指第二类低、中压容器。

（四）SAD类系指压力容器分析设计。

二、压力管道设计类别、级别的划分：

（-）长输管道为GA类，级别划分为：

1、符合下列条件之一的长输管道为GA1级：

（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P〉L6Mpa的管道；

（2）输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离（指产地、储存库、用户间的用于输送

商品介质管道的直接距离）N200km且管道公称直径DNN300mm的管道；

（3）输送桨体介质，输送距离及0km且管道公称直径DN处50mm的管道；

2、符合下列条件之一的长输管道为GA2级：

（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力PWL6Mpa的管道；

（2）GA1（2）范围以外的管道；

（3）GA1（3）范围以外的管道。

（二）公用管道为GB类，级别划分为：

1、GB1：燃气管道；

2、GB2：热力管道。

（三）工业管道为GC类，级别划分为：

1、符合下列条件之一的工业管道为GC1级：

（1）输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中，毒性程度为极度危害介质的管道;

（2）输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规

定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P>4.0MPa的管道；

（3）输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P%.0MPa且设计温度大于等于400℃

的管道；

（4）输送流体介质且设计压力P>10.0Mpa的管道。

2、符合下列条件之的工业管道为GC2级：

（1）输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规

定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P<4.0Mpa的管道；

（2）输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P<4.0Mpa且设计温度大于等于400r

的管道；

（3）输送非可燃流体介质，设计压力P<10.0Mpa且设计温度<400℃的管道。

三.压力容器材料

（一）选材的基本原则

选择压力容器用材，须根据容器的使用条件（如温度、压力、介质腐蚀性、介质对材料

的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等）、制造工艺、材料的焊接性能及经济合理性选择

具有适宜的机械性能、耐腐蚀性能、物理性能等的材料。注意在同一工程中应尽量注意用

材统一，具体的选材过程中必须仔细考虑如下因素：

（-）材料的基本性能

1.机械性能

金属的机械性能是指金属材料在外力作用下表现出来的特性，如强度、弹性、硬度、韧性

及塑性等。也可称为“力学性能”。金属材料就是用其在为同受力条件下所表现出来的不同特

性指标，来衡量金属材料的机械性能。

（1）机械强度强度是材料抵抗外力作用不致破坏的性能特性。常用的特性指标有屈

服极限（（rts）和强度极限（eb）。数值由拉伸试验获得。高温时还要考虑蠕变极限（etn）

和持久极限（HD）。

压力容器用材要求材料不仅具有高的屈服极限，而且具有一定的屈强比（cs/cb）。屈强比

反映了材料承受外载能力的能力,屈强比愈小，结构零件的可靠性愈高，万超载，由于塑

性变形的产生而使金属材料的强度提高而不致立刻破坏。压力

容器用材的屈强比一般为0.6〜0.7。碳素钢的屈强比一般为0.6左右，低合金高强度钢为

0.65-0.75,合金结构钢为0.85

（2）塑性材料的塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。材料的塑

性是用延伸率（3）及断面收缩率（W）来表示。它们的数值由拉伸试验获得。一般情况下,

塑性材料的延伸率和断面收缩率较大，而脆性材料则较小。金属材料的塑性指标在压力容器

设计具有重要的意义。首先，塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷

弯曲等。其次，良好的塑性使零件在使用时万一超载，也能由于塑性变形使用权材料强度提

高而避免突然袭击断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，无论从制造工艺的要求不是从

使用安全的要求，都希望金属材料具有良好的塑性。一般碳钢、碳铺钢应16%,其它合金钢

8>14%o

（3）硬度所谓硬度是指金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，也可以说是材料对局部

塑性的抗力。硬度可采用不同的方法在不同的仪器上测定，其所得的硬度指标也各不相同。

最常用的硬度指标为布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、和维氏硬度（HV）,其数值可以

互相换算。硬度是金属材料的重要性能之-o一般情况下，材料的硬度高，其耐磨性也较

好。材料的硬度与强度之间也有一定的关系（因为硬度是反映材料局部塑性变形的抗力），

根据经验，硬度与抗拉强度有如下近似关系：

轧制、正火或退火的低碳钢cb=0.36HB;

轧制、正火或退火的中碳钢ob=0.35HB;

硬度HB<250经热处理的合金钢ob=0.34HB;

硬度HB250~400,经热处理的合金钢0b=0.33HB;

由于测定硬度方便，在生产中常用测定硬度的方法来估算钢材的强度。对焊接接头，也

常用测定热影响区硬度的方法来确定其淬硬程度。

换热管与管板的连接采用胀接时，换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值。螺

栓和螺母匹配使用，一般螺栓材料的硬度值须高于螺母3OHBo

（4）韧性韧性是指材料抵抗冲击载荷的性能指标，材料韧性用冲击功AKV来衡量，冲

击功AKV是指材料受到冲击负荷的作用下，产生断裂时所消耗能量大小的特性，即冲击试

样所消耗的功，其单位为Jo由于冲击功AKV是金属材料各项机械性能标中对材料的化学

成分、冶金质量、组织状态及材料的屈服极限、强度极限和弹性模量随温度的升高而降低。

如果设备的操作温度较高，则必须选用在相应温度下能保持其强度指标的材料。

如果材料在高温下承受高的应力，则材料的抗蠕变性能是关键性的。材料蠕变极限指在某

一温度下受恒定载荷作用时，在规定的持续时间内（10万小时）产生1%的变形时的应力;持久

极限是材料在某一温度下受恒定载荷作用时，在规定的持续时间内（10万小时）引起断裂时

的应力.在实际试验中，常常用较短时间的试验结果来外推长时间的性能，但一般限制外推

时间不得大于试验时间的10倍。持久强度是高温元件设计选材的重要依据，是GB150中

确定许用应力的强度指标之一.低温情况下，通常塑性金属材料往往以脆性方式破坏。引

起钢制焊接压力容器脆性破坏的因素非常复杂。它取决于材料的晶格结构，板材的厚度，

加工后的残余应力、结构缺陷以及材料的使用温度。

目前各国标准规范均以夏比v型缺口冲击试验来检验材料对脆性破坏的敏感性。

2.耐腐蚀性能

耐腐蚀性能是金属材料抵抗介质腐蚀的能力。压力容器中处理的介质大多数具有腐蚀性

的，在设计中必须根据操作介质来选择耐腐蚀材料。引起材料腐蚀的因素多种多样，工程

中常将常见的腐蚀情况分为：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、磨蚀等。

（1）均匀腐蚀

均匀腐蚀是在整个金属表面均匀地发生腐蚀，这种腐蚀相对其它形式的腐蚀其危害最小。

GB150中C2只考虑均匀腐蚀C2=KB

其中B—设计寿命（年）K一腐蚀速率（mm/年）一般分为

不腐蚀轻微腐蚀腐蚀重腐蚀

Bmm/年<0.050.05-0.130.13~0.25>0,25

C2mm0>1>2>3

(2)应力腐蚀

应力腐蚀是指金属在持久拉应力和腐蚀性环境联合作用下产生腐蚀裂纹，并使裂纹迅速扩

展,从而可能出现的早期性破坏的腐蚀形式.

几种常见的应力腐蚀环境：

a.碳钢及低合金钢焊制化工容器对介质NaOH的应力腐蚀与介质浓度、温度有关。当

NaOH溶液在其与烧类的混合物中体积大于等于5%时，也应根据NaOH溶液的浓度符合

该要求。NaOH溶液浓度小于等于1%或NaOH溶液在其与燃类的混合物中体积小于5%

时，不受此限制。

NaOH溶液

当超过以上范围的碳钢、低合金钢材料需焊后进行消除应力热处理。b.湿H2S应力腐

蚀

介质同时符合下列条件时，即为湿H2S应力腐蚀环境：

①温度小于等于（60+2P）℃；

P为压力，MPa

②H2s分压大于等于0.00035MPa即相当于常温在水中H2S溶解度大于等于lOp.p.m；

③介质中含有液相水或处于水的露点温度以下；

@PH<9或有系化物（HCN）存在。

C.液氨应力腐蚀环境

当容器接触的液氨介质同时符合下列各项条件时，即为液氨应力腐蚀环境：①介质为液

态氨，含水量不高（$0.2%），且有可能受空气（02或CO2）污染的场合；

②使用温度高于一5七。

对于应力腐蚀环境的容器除进行焊后消除应力热处理，在焊接要求、焊接接头硬度等方面

都要提出具体要求。

奥氏体不锈钢材料在氯化物溶液、高温水、高浓度NaOH等介质往往产生应力腐蚀。

（3）氢腐蚀环境

氢在常温常压下不会对铁碳合金引起氢蚀，当温度在200℃〜300C发生“氢脆”，金属在高

温下与氢反应生成甲烷，甲烷气在晶界空隙内引起裂纹，使材料的塑性降低，引起这种腐蚀

有合成氨、合成甲醇、石油加氢等工业生产，设计温度大于等于200℃与氢气氛相接触的压

力容器用钢应按纳尔逊曲线选材，并应留有20℃以上的温度安全裕度。满足于曲线的碳素

钢和珠光体耐热钢在氢气氛中使用须经过焊后消除应力热处理。

奥氏体不锈钢在氢分压范围的氢气中使用都是满意的，焊后也无必要进行消除应力热处

理。

（4）晶间腐蚀

可能引起晶间腐蚀环境必须是存在电解质的电化学腐蚀环境，奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电

解质主要是酸性介质。如：工业醋酸、甲酸、硝酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸等。防晶间腐

蚀的措施：1）固熔化处理2）降低钢中碳含量3）添加稳定碳化物的元素（Nb.Ti.Ni）

3.材料的物理性能

材料的主要物理性能包括：密度p、导热系数入、比热c、熔点tm、线膨胀系数a等。在

不同的使用场合，对材料的物理性能有不同的要求，如用于传热表面的材料要求有较高的导

热系数。

4.制造工艺性能

材料的工艺性能，选择不合适，会造成加工困难。压力容器应考虑的制造工艺性能有焊接

性、锻造性、切削加工性、热处理性及冲压性等。对压力容器来说重要的是材料的焊接性,

一般控制材料的含碳量小于0.25%o材料的含碳量越高，热影响区的硬化与脆化倾向越大,

在焊接应力作用下容易产生裂纹。

奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04%。因为奥氏体不锈钢

的使用温度500~550℃时，钢中含碳量太低，强度和抗氧化性会显著下降。

（三）压力容器用钢

1.钢板

（1）碳钢

压力容器常用的是碳素结构钢，包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。a.普通碳素结

构钢普通碳素结构钢的技术要求，按《碳素结构钢》规定。质量分A、B、C、D四级，

以脱氧方法不同又分沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。镇静钢，是钢液在浇注前经过完全脱氧，

凝固忖不沸腾，故称镇静钢。这种钢锭Q215-BQ235-AQ235-BQ235-CQ235-DQ255-A

255-B钢板适用范围GB700-88

Q253-B（做常

温冲击试验）P（MPa）<1.6T（℃）0-350

0-350

3（mm）<20<30介质限制不得用于毒性为高度、极速危险介质Q253-B（做

0℃冲击试验）Q235-D（做-1

0℃冲击试验）<2,5

沸腾钢，是在钢的冶炼过程中加入弱脱氧剂（镒铁）脱氧，因此在钢液中还保留相当数量

的FeO,在浇注与凝固时，由于碳和FeO反应，钢液中不断析出CO,产生沸腾，故称为

沸腾钢，如牌号Q235-AF这种钢锭成材率高，但在钢锭内有许多小气泡（该气泡在锻轧时

能排除），且偏析较严重，因此，不能确保容器安全运行，避免和减少事故的发生，在各国

压力容器设计规范中都对其使用加以限制。

半镇静钢介于沸腾钢与镇静钢之间，用“b”来代替“F”。

b.优质碳素结构钢

优质碳素结构钢与普通碳素结构钢相比：硫、磷含量较少，机械强度较高。按GB699-88

《优质碳素结构技术条件》规定。

压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要求保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均匀

等。因此，必须用杂质和有害气体容量较低的碳镇静钢。对于专业用钢符号，只需在优质碳

素钢后面加字母"R"、"g”,如：20R、20g»

（2）低合金钢

低合金钢是指钢中合金元素总含量在2〜5%以下的钢种，与一般碳素钢相比，它的机械性

能提高了，耐热性、耐腐蚀性、耐磨性都有所提高。因此，它在压力容器制造业中得到广泛

的应用。压力容器用低合金高强度的钢的屈服强度范围为294〜696MPa。

a.低合金钢中最常用的有：16MnR,它不仅硫、磷含量控制较严，更重要的是要求保证足

够的冲击韧性，在钢材验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制。使用温度下限可达

-20℃,是目前应用极广的好材料。

b.中温抗氢钢

氢在常温压下不会对铁碳合金引起显著的腐蚀，但当温度为200〜300℃,压力高于30MPa

则将产生极强的腐蚀作用，发生所谓“氢脆”现象。这种腐蚀常常是合成氢、合成甲醇、石油

加氢等工业中设备破坏的主要原因。它们都在高温高压氢的环境中工作,会发生氢腐蚀破坏，

氢渗入钢中与钢中渗碳体发生以应生成甲烷，使渗碳体脱碳变为铁素体。甲烷气集积于晶界

的微空隙一是降低降低钢中碳的含量，例如采用微碳纯铁，可以完全消除氢腐蚀产生的根

源；二是采用抗氢钢，在钢中加入铝、铭、鸨、银、钛等元素，形成稳定的铝、铝等碳化物,

使氢与碳不能结合。我国生产的中温抗氢钢有：15CrMoR、14CrlMoR等。

c.低温用钢

压力容器的破坏通常都有是由于低温容器受压元件用钢必须是镇静钢，碳素钢和低合金

钢板使用温度低于或

等于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度应符合GB150中428节表4-2的要求。

在低温容器中的受压元件均必须进行低温夏比(V型缺口)冲击试验，钢材应按批进行冲

击试验复验。

(3)高合金钢

高合金钢的合金元素总含量大于10%,其中奥氏体不锈钢在常温和低温下有很高的塑性

和韧性，不具磁性。由于这种钢是单相的奥氏体组织，在许多介质中有很高的耐蚀性。其中

铭是不锈耐酸钢抗氧化性耐蚀性的基本元素，合金中含碳量的增加将降低耐蚀性能，所以该

含碳量0.08〜'0.12%左右为高碳级不锈钢，钢号前以“1”表示。含碳量0.03<C<0.08%为

低碳级不锈钢，钢号前以"O”表示。含碳量4).03%为超低碳级不锈钢，钢号前以“00”表示。

奥氏体铭镶不锈钢压力容器在加工和使用过程中，在400〜450"C下重复加热，并且持续时

间较长时，就会产生晶间腐蚀而破坏。通常把上述温度称为危险温度。因此，在不锈钢焊接

过程中，其焊缝热影响区产生晶间腐蚀危险特别大，这是由于在焊接后的冷却过程中，要通

过危险温度的缘故。为此在不锈钢件焊接时，要求各连接件同时达到熔点。这对等厚板容易

保证，而当两连接件相差较多时，就要注意将厚板削薄；容器壳体上的纵焊缝不允许与环焊

缝十字交叉，必须将两条焊缝拉开一段距离该距离应大于名义厚度的三倍，且不小于

100mm。

不锈钢的导热系数九是碳钢的1/3〜1/4,而它的线膨胀系数a却是碳钢的1.5倍。因此,

在焊接时必须注意，否则会引起很大的残余应力。

压力容器常用的此类板材的钢号有：0Crl8Ni9、0Crl8Nil0Ti、

0Crl7Nil2Mo2；

2.钢管

选用钢管应根据容器的具体设计条件，尽量选用和容器相匹配的材料，和容器一样注意碳

素钢、碳镒钢在高于425℃温度下长期使用，钢中碳化物相的石墨化倾向，奥氏体不锈钢在

特定条件下的晶间腐蚀倾向对于较高压力的接管或以增加壁厚作为开孔补强时,根据需要

选用标准中壁厚较大的无缝钢管。换热管用钢管使用还应符合GB151的规定。

3.锻件

锻件按使用要求分为I、II、III、IV四个级别，每个级别的检验要求及指标要求按

JB4726-4728-94规定。用作圆筒和封头的筒形和碗形锻件及公称厚度大于300mm的低合

金钢锻件应选用III级或IV级。

a）筒形锻件（L>D）,t为公称厚度

b）环形锻件（LSD）,L和t中的小者为公称厚度

c）饼形锻件（tVD）,t为公称厚度

d）碗形锻件（HWD）,tl和t2中的小者为公称厚度

e）长颈法兰锻件（HMD）tl和t2中的小者为公称厚度

f）条形锻件（L>D）,D为公称厚度

锻件的级别由设计单位确定，并应在图样上注明，如16MnRHo

4.紧固件

紧固件的使用温度范围应符合GB150表4-10,螺栓的硬度应比螺母稍高（HB30）,可通

过选用不同钢材或不同热处理而获得。

5.焊接材

钢制压力容器的溶化焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、等离子弧焊、气体保护焊和电

渣焊。焊接方法在条件允许的条件下首先选用自动焊。手工焊焊条是由焊条芯和药皮两部

分组成。焊条芯起导电和填充焊缝金属的作用，它的化学成分和非金属夹杂物的多少将直接

影响焊缝质量。药皮则用于保证焊接顺利进行并使焊缝。•定的化学成分和机械性能，是决

定焊缝金属质量的主要因素之、焊条药皮类型较多，但大致可分为酸性焊条和碱性焊条两

大类。药皮中不采用强碱性氧化物而熔渣中含有较多强酸性氧化物的钛型、钛钙型、钛铁矿

型、氧化铁型以及镒型等类焊条称为酸性焊条。而不含铁或镒等氧化物的低氢型焊条称为

碱性焊条。采用碱性焊条焊接时，大理石分解成CaO和大量的二氧化碳作为保护气体，与

酸性焊条相比较，保护气体中氢很少，因此又称为低氧焊条。酸性焊条由于氧化性强，对合

金元素损量大，脱氢、脱硫、脱磷能力弱，故其焊缝的综合机械性能较差，尤其塑性、韧性

低，抗裂性差；但对铁锈、油污的敏感性小，不易产生气孔。碱性焊条则与此正相反，故对

焊接二类、三类容器不宜用酸性焊条，应选用低氢碱性焊条。对焊后需热处理的容器还要求

焊条含机量不得大于0.0

5%。焊材选用相同钢号相焊，碳素钢、碳铺低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且

不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限。高合金钢的焊缝金属应保证力学和耐腐蚀性能。

不同钢号相焊，碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学，一般采用与强度级别较低的母材

相匹配的焊接材料。碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢的焊缝金属应保证抗裂性能和力学

性能，一般采用铭银含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。

四、压力管道材料

1、材料选用的基本原则

受压元件（螺栓除外）用材料应有足够的强度、塑性和韧性，在最低使用温度卜应具备足够

的抗脆断能力。当采用延伸率低于14%的脆性材料时，应采取必要的安全防护措施。选用

的材料应具有足够的稳定性，包括化学性能、物理性能、耐蚀和耐磨性能、抗疲劳性能和组

织稳定性等。选用材料时，应考虑材料在可能发生的明火、火灾和灭火条件下的适用性以及

由此而带来材料性能变化和次生危害。选用的材料应适合相应的制造、制作和安装，包括焊

接、冷热加以及热处理等方面的要求。当几种不同的材料组合使用时，应考虑可能产生的不

利影响。材料应具备可获得性和经济性。

2、材料的使用限制

1）球墨铸铁、灰铸铁和可锻铸铁

—球墨铸铁用于受压管道组成件时，使用温度应大于一20℃且不大于350℃,但球墨

铸铁不得用于GC1级管道。

—灰铸铁管道组成件的设计温度应不小于一10℃且不大于230℃,设计压力应不大于

2.0MPa；

—可锻铸铁管道组成件的设计温度应大于一20℃且不大于300℃,设计压力应不大于

2.0MPa；

—灰铸铁和可锻铸铁管道组成件用于可燃介质时，其设计温度应不大于150℃,设计压

力应不大于1.0MPa；

—应采取防止过热、急冷急热、振动以及误操作等安全防护措施；——制造、制作、

安装过程中不得焊接；

——不得用于GC1级管道或剧烈循环工况。

2）结构钢

碳素结构钢和低合金结构钢的使用限制应符合下列规定：

a）不得用于GC1级管道组成件；

选用Q215A、Q235A等A级镇静钢时，设计压力应不大于1.6MPa,设计温度应不大

于350C且不小于图1曲线A（或表5）所示温度，介质限于非可燃及非有毒流体；

选用Q215B、Q235B等B级镇静钢时，设计压力应不大于3.0MPa,设计温度应不大

于350℃且不小于图1曲线A（或表5）所示温度；

对于焊接的管道组成件，含碳量不得大于0.30%。选用沸腾钢和半镇静钢时，厚度应不

大于12mm；选用A级镇静钢时，厚度应不大于16mm：选用B级镇静钢时，厚度应不大

于20mm。

3）管子和管件

碳钢、奥氏体不锈钢钢管及其对焊管件应符合表1的规定。

在剧烈循环工况下选用钢管、有色金属管和对焊管件时，应符合下列规定：

a）应采用附录A中表A.1所列无缝管、纵向焊接接头系数大于或等于0.90的焊管和板

焊管，不得选用电阻焊（ERW）焊管以及未经射线照相检测的电熔焊（EFW）焊管；

b）应采用无缝管件、纵向焊接接头系数不小于0.90的板制对焊管件和质量系数①C。不

小于0.90的铸件。

4）碳钢和铭铝合金钢

a）用于焊接的碳钢、铝钳合金钢，含碳量应不大于0.30%；

b）对于L290（GB/T9711.1—1997）和更高强度等级的高屈强比材料，不宜用于设计温度大

于200℃的高温管道；

5）奥氏体不锈钢

a）低碳（CW0.08%）非稳定化不锈钢（如0Crl8Ni9、0Crl7Nil2Mo2）在非固溶状态下（包

括固溶后经热加工或焊接）不得用于可能发生晶间腐蚀的环境；b）超低碳不锈钢不宜在

425°C以上长期使用。

6）铝及铝合金

当选用材料的供货状态或厚度与附录A中表A.1相同牌号的状态或厚度不一致时，其最低

抗拉强度和屈服强度不得低于表A.1的规定。

7）低熔点金属

铅、锌等低熔点金属及其合金不得用于输送可燃介质的管道。

3、高温条件下的材料使用限制

材料使用温度上限，附录A中表A.1及表A.2规定了一般情况下材料的使用温度上限；

确定材料使用温度上限应考虑腐蚀性介质的影响。

1）高温材料的选用原则：

a）高温条件下长期使用的材料，应考虑因组织或性能变化对材料使用可靠性的影响；

b）蠕变温度以上长期使用的材料，应考虑因蠕变引起的过度变形、过大位移、材料组织

和性能的劣化以及螺栓的应力松弛：

c）高温条件下使用的材料，应考虑因化学腐蚀引起材料失效；

d）通过热处理强化的材料，如果长期在接近或高于回火温度下使用，应考虑材料强度降

低的因素。

2）高温条件下碳钢及格铝合金钢的使用

a）鉴于碳化物有转化为石墨的可能，碳钢、碳钵钢、低温用银钢不宜在425℃以上的温

度下长期使用，碳铝钢不宜在470℃以上的温度下长期使用；

b）鉴于可能产生回火脆性，铭铝合金钢长期在400℃~550℃温度下使用时，应根据使用

经验和具体工况采取适当的防护措施.

3）高温条件下不锈钢的使用

a）鉴于材料脆性，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢不宜在370℃以上的温度使用；

b）鉴于铭银奥氏体不锈钢在540℃~900℃温度下长期使用时可能产生0相脆化，使用时

应控制奥氏体钢中的铁素体含量及过度冷变形；

c）鉴于475℃脆性和c相脆化，双相不锈钢不得在300℃以上的温度使用；d）鉴于铝、

睇、钿、镉、铁、铅、镒、锡、锌及其化合物在高温（高于低熔点金属的熔点）下对奥氏体

不锈钢的晶间侵蚀，在350℃以上的温度使用时，奥氏体不锈钢不得与上述低熔点金属及

其化合物接触；在高温条件下，附录A表A.

1中的低碳级（C<0.08%）奥氏体不锈钢还应满足表2的附加要求，如不能满足表2的附

加要求，其许用应力应按超低碳不锈钢选取。低碳级奥氏体不锈钢高温使用的附加要求

4）高温条件下其他材料的使用

a）钛及钛合金不宜在300℃以上的温度下使用；

b）银及银基合金的使用温度上限按表3规定。

5）低温条件下的材料使用限制

最低使用温度及冲击试验免除

材料及其焊接接头的冲击试验应按8.2的规定进行；

确定最低设计温度时，应考虑流体节流效应及环境温度的影响；

用于GC3级管道的碳钢材料可免除冲击试验。

五、压力管道及压力容器用新材料

1、孔网钢带聚乙烯复合管是以冷轧钢带焊接的孔网管为增强骨架、复合热塑性塑料的复

合管材。由于引入增强骨架，管材的耐热强度显著提高。工艺上，本产品在钢带和聚乙烯之

间引入粘合层，并在钢带焊缝时采用氮气保护，防止高温焊接时钢板熔融物氧化，彻底解决

了复合管材的窜水难题，使复合管材性能更加优良。•具有较高的耐压强度和抗蠕变性能，

良好的环刚度和抗冲击性，•低的线膨胀系数和导热系数，•良好的抗腐性和耐磨性，•内壁光

洁，不结垢，水头损失比钢管低30%。

1）给水管道系统：给水用孔网钢带聚乙烯复合管道系统采用进口的PE80或PE100等材

料，按照CJ"181-2003行业标准制造，具有良好的可焊接性、抗环

境应力开裂性和抗快速开裂性，其性能指标超过了纯PE给水管的性能指标•按50年使用

寿命设计。卫生性好，解决了饮用水二次污染问题，符合GB/T17219-1998安全性评价规定。

2）燃气管道系统：燃气用孔网钢带聚乙烯复合管道系统采用进口的PE80或PE100两种

材料，按照CJ/T182-2003行业标准制造，具有良好的可焊接性、抗环境应力开裂性和抗快

速开裂性，其实用性能指标超过了纯PE燃气管。该产品已经获得中华人民共和国特种设备

制造许可证（压力管道），证书编号为：TS2710270-2009。按50年使用寿命设计。抗腐蚀性

强。

3）热水用孔网钢带耐热聚乙烯（PE-RT）复合管

本产品是以冷轧冲孔钢带焊接的孔网管为增强骨架，耐热聚乙烯（PE-RT）为主体材料复

合而成，由于引入了增强骨架和耐热聚乙烯（PE-RT）,管材的耐压强度与耐热性能都得到

显著提高。使原本只能用于低温（*0℃）供水的复合管道

可用于热水输送和二级供热采暖管道以及化工医药等工业领域中输送一些高温介质的管

道。为保证在90℃温度下复合管道产品质量，开发出业界领先并受国家专利技术保护的复

合管道电热熔管件采用PE-RT电熔管件和钢骨架增强PE-RT电熔管件。PE-RT电熔管件在

90度温度下设计压力为0.4MP,钢骨架增强PE-RT电熔管件在90度的温度下设计压力为

l.OMPo

2、玻璃钢管道（FRP管道）及玻璃钢复合管道

程控机械缠绕生产各种规格系列玻璃钢管道（FRP管道）及玻璃钢复合管道（如FRP/PVC复

合管）:0.6MPa,1.0MPa,1.6MPa等各类压力及各种刚度等级玻璃钢给排水管，玻璃钢工艺管,

玻璃钢夹砂管，玻璃钢风管，玻璃钢电缆保护套管，玻璃钢烟囱等玻璃钢防腐管材产品。同时生

产各种规格系列玻璃钢法兰、玻璃钢弯头、玻璃钢三通、玻璃钢四通、玻璃钢变径管（玻璃

钢大小头）等玻璃钢管道配件产品或玻璃钢复合管道相应玻璃钢复合管件。

玻璃钢管道优点：

a、轻质高强

玻璃钢管道的材料密度通常为1.8-2.0g/cm3,约为钢材的1/4-1/5,环向抗拉强度N300MPa,比

强度比钢材高。

b、耐化学腐蚀，使用寿命长

玻璃钢管道具有优异的耐化学腐蚀性能，在输送腐蚀性介质时，玻璃钢显示出其他材料所

无法比拟的优越性，不同基体原材料可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂。

C、可设计性强

可以通过改变原材料的组合和内衬层、结构层、外表抗老化层等各层厚度结构及成型工艺

从而调整玻璃钢管道的物理化学性能，以适应不同介质和工作条件下的需要，达到各方面性能

的最优化。

d、节能环保

玻璃钢管内表面光滑，管内绝对粗糙度只有0.008001,可提高液体输送能力20%以上，

同等条件下可大幅节约能源，减少维护费用。

3、耐磨复合管

1)耐磨钢塑复合管

为适应长距离、高压力、高耐磨、抗粘附结垢等要求，开发生产①65mm-①800mm多种规

格的超高分子量聚乙烯钢塑复合管、优质无缝钢管复合管。以上几种不同类型复合管材内衬

超高分子量聚乙烯管，既充分利用了超高分子量聚乙烯具有的优异性能，同时通过复合增强

达到适应高压力、长距离野外输送、防外力破坏等作用，填补了国内该类复合管道的空白，

拓展了应用领域。

超高分子量聚乙烯复合管产品特性主要有：

(1)具有了超高分子量聚乙烯管的所有特性

由于输送介质和钢管完全有效的隔离，只与超高分子量聚乙烯管层接触，凭借UHMW-PE

的独特分子结构，使其具有了超高分子量聚乙烯管的所有特性，如：极高的耐磨特性、优良

的化学稳定性、良好的自润滑性、对生物无毒性、独特的耐低温性、表面非附着性等，大大

延长管道的使用寿命。

(2)极高的耐冲击性

超高分子量聚乙烯管本身就具有极高的耐冲击性，其作为加强护层的钢管能有效防止内衬

管蠕变，更增加了其对抗冲击、压力、弯曲和强度的能力，具有更强的承受力，比普通的工

程塑料管道能承受更高的水压，经测试后能达到6.4Mpa,且超高分子量聚乙烯复合管不怕

磕碰，衬里不会破裂，特别适用于一些环境恶劣的高压输送管路设备。

(3)保温性好

由于超高分子量聚乙烯管导热系数比钢材小1000多倍，可大大降低管路输送保温要求，

其温度性能在-5(TC到80℃的环境下使用性能良好,这对于寒冷地带流体输送具有重大意义。

(4)使用寿命长

该产品集两种管材优点和特点于一身，大大提高了使用寿命，目前是其它管材不可比拟的

高新技术产品。

（5）安装简便

该产品主要采用法兰连接，易拆、易卸，安装方便，管节连接处不加任何防腐密封，减少

了管路中的故障点，便于维修，大大降低了安装和维修费用，提高经济效益。

（6）可循环使用

钢管仅需一次性投资，可将用过的旧钢管修复后衬上超高分子量聚乙烯管层继续使用，每

衬一次超高分子量聚乙烯管层相当于金属管寿命的4-5倍。又进一步节约了资金。

2）离心浇铸复合管

离心浇铸复合管是采用“自要燃高温合成-高速离心技术”制造的复合管材,在高温高速下形

成均匀、致密且表面光滑的陶瓷层及过渡层。因为制作工艺简单，成本较低，适合长距离输

送粉体采用，但是其耐磨性比耐磨陶瓷管道稍差，一般用作直管。

3）贴片耐磨管道

贴片耐磨管道是用耐高温强力粘胶将氧化铝陶瓷片粘贴在管道全称陶瓷内衬复合钢管。

复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐

磨、耐蚀、耐热性好，克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此，复合管

具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物

料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。

由于该管具有耐磨、耐蚀、耐热性能，因此可广泛应用于电力、冶