压力管道材料及设计标准规范
压力管道材料及设计标准规范
4.1 常用压力管道器材设计标准规范有哪些？ 答：有下列标准规范：
(1) 《工业金属管道设计规范》(国标报批稿)。
(2) SH 3059－94《石油化工企业管道设计器材选用通则》。 (3) SH 3064－94《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》。 (4) HG/T 20646－98《化工装置管道材料控制设计规定》。 4.2 常用的金属材料标准有哪些？标准主要包括哪些内容？ 答：在压力管道设计中常用的材料标准有以下几种： (1) GB 699－88《优质碳素结构钢技术条件》
主要对
10、20、
25、35等优质碳素钢的牌号及化学成分、冶炼方法、交货状态、力学性能、试验要求等作了规定。
(2) GB 700－88《碳素结构钢》
主要对Q19
5、Q
215、Q2
35、Q255等碳素结构钢的生产和试验等要求作出了规定。是碳素结构钢的技术条件。
(3) GB 1220－92《不锈钢棒》 此标准对不锈钢棒的尺寸、外形、技术要求、试验方法等作了规定。实际上也是包括0Cr18Ni
9、00Cr19Ni
10、0Cr17Ni12Mo
2、00Cr17Ni14Mo2等奥氏体不锈钢，0Cr
13、1Cr
13、2Cr13等马氏体不锈钢和0Cr17Ni14Cu4Nb等沉淀硬化型等各种不锈钢的技术条件。 (4) GB 1221－92《耐热钢棒》
此标准对耐热钢棒的尺寸、外形、技术要求、试验方法、验收规则等作了规定。实际上也是包括奥氏体耐热不锈钢，铁素体耐热钢和1Cr5Mo马氏体耐热钢等的技术条件。 (5) GB/T 1591－94《低合金高强度结构钢》
此标准对低合金高强度结构钢的牌号和技术要求、试验方法、检验规则等作了规定。标准包括了Q29
5、Q3
45、Q390、Q420、Q460等牌号低合金高强度结构钢的制造检验要求。 (6) GB 3077－88《合金结构钢技术条件》
此标准主要用于直径或厚度不大于250 mm的合金结构钢热轧和锻制条钢。其化学成分亦适用于钢坯及其制品。
此技术条件包括了石油化工管道常用的12CrMo、15CrMo、35CrMo、40Cr等一些常用合金钢牌号。 续表
标准号 标准名称 尺寸系列(mm) 材 料 制造方法 GB 12771－91 流体输送用不锈钢焊接钢管 Do=6～560 t=0.3～14 1Cr18Ni
9、0Cr19Ni
9、00Cr19Ni
11、0Cr17Ni12Mo
2、
00Cr17Ni14Mo2等12种材料 自动电弧焊或电阻焊
GB 13296－91 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 Do=8~114 t=1.2~13 0Cr18Ni
9、00Cr19Ni
9、0Cr17Ni12Mo
2、
00Cr17Ni14Mo2等25种不锈钢 热轧、冷拔 GB/T 14976－94 流体输送用不锈钢无缝钢管 Do=6~426 t=0.5~15 0Cr18Ni
9、00Cr19Ni
10、0Cr17Ni12Mo
2、
00Cr17Ni14Mo2等19种不锈钢 热轧、冷拔 SH 3405－96 石油化工企业钢管尺寸系列
1、奥氏体不锈钢无缝钢管： DN=10～400 Sch5s、10s、20s、40s、80s
2、奥氏体不锈钢焊接钢管： DN=80～1000 t=2.0~12
3、碳素钢、合金钢无缝钢管
4.3 压力管道设计常用钢管标准有哪些？各标准的尺寸系列、材料、制造、检验要求有何区别？
答：压力管道设计常用钢管标准及其尺寸系列、材料和制造要求如下表所示： 标准号 标准名称 尺寸系列(mm) 材 料 制造方法 GB 3087－82 低中压锅炉用无缝钢管 Do=10～426 t=1.5～26
10、20 热轧、冷拔
GB/T 3091－93 低压流体输送用镀锌焊接钢管 1/8″～6″，壁厚有普通、加厚两种 Q19
5、Q215A、Q235A 炉焊或电焊 标准号 标准名称 尺寸系列(mm) 材 料 制造方法 GB/T 3092－93 低压流体输送用焊接钢管 同GB/T 3091－93 GB 5310－1995 高压锅炉用无缝钢管 Do=22~530 t=2~70 20G、12CrMoG、15CrMoG、12CrMoVG、1Cr18Ni
9、
1Cr19Ni11Nb等 热轧、冷拔
GB 6479－86 化肥设备用高压无缝钢管 Do =14～273 t=2～ 70
10、20G、16Mn、12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo等9种材料 热轧、冷拔
GB 8163－87 流体输送用无缝钢管 Do=6～630 t=0.25～ 75
10、20、09MnV、16Mn 热轧、冷拔 GB 9948－88 石油裂化用无缝钢管 Do=10～273 t=1～20
10、20、12CrMo、15CrMo、1Cr2Mo、1Cr5Mo、1Cr19Ni
9、
1Cr19Ni11Nb 热轧、冷拔
SH 3405－96 石油化工企业钢管尺寸系列 DN=10～600 Sch20、30、40、60、80、100、120、140、160、XXS；
4、碳素钢、合金钢焊接钢管： DN=150～2000 t=4.0～ 18
一般流体输送用钢管必须进行化学成分分析、拉力试验、压扁试验和水压试验。 GB
5310、GB 647
9、GB 99
48、GB 13296和GB/T 14976等五种钢管，除了流体输送用钢管必须进行的试验外，还要求进行扩口试验。GB
5310、GB 6479和GB 9948还要进行冲击试验。应当说这几种钢管的制造、检验要求是严格的。
除了流体输送用钢管的一般试验要求外，GB 3087还要求进行冷弯试验，GB 8163可根据协议要求进行扩口试验和冷弯试验，GB 12771根据协议要求可进行卷边试验，此类管子制造、检验要求是比较严格。
GB/T 3091和GB/T 3092除了流体输送用钢管的必检项目外，只附加了弯曲试验，制造方法为炉焊(或电焊)。故此类管子的制造、检验要求是比较低的。 4.4 压力管道设计常用管件标准有哪些？各标准有何区别？ 答：压力管道设计常用管件标准如下表所示：
下表中所列的各种管件标准，对焊无缝和钢板制对焊管件均等效采用ANSI B16.9和ANSI B16.28。锻钢制承插焊和螺纹管件均等效采用ANSI B16.11。各标准同类管件的结构尺寸均相同。
标准种类 标准代号 标准名称 系列范围 端部外径 材 料 中国石油化工总公司标准 SH 3408－96 钢制对焊无缝管件 DN=15～500mm 端部外径与壁厚按SH 3405
10、20、20G、16Mn、12Cr1MoV、09MnV、12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni
9、0Cr18Ni
9、00Cr19Ni
10、0Cr17Ni12Mo
2、00Cr17Ni14Mo2等
SH 3409－96 钢板制对焊管件 DN=200～1200mm 端部外径与壁厚按SH 3405
SH 3410－96 锻钢制承插焊管件 DN=10～80mm，Sch80、Sch160、XXS 承口尺寸根据SH 3405
化工部标准 HGJ 10－88 锻钢制承插管件 1/2\"～11/2\"，3000及6000磅
碳钢、合金钢、不锈钢
HGJ 514－87 碳钢、低合金钢无缝对焊管件 PN=25，40，64，100kg/cm2 DN=50～600mm 公制、英制
HGJ 528－90 钢制有缝对焊管件 DN=300～1000mm Ⅰ、Ⅱ系列 A
3、20、16Mn、20g、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、0Cr19Ni
9、1Cr18Ni
9、1Cr18Ni9Ti HGJ 529－90 锻钢承插焊 螺纹和对焊接管台 1/2\"～1 1/2\" 3000磅及6000磅 20、16Mn、15CrM、1Cr18Ni9Ti(3000磅) 石油工业部 标准 SY 7510－87 钢制对焊管件 DN=15～600mm Sch40、40S、80、160 碳钢、低合金钢、不锈钢(未具体规定材料牌号) 国家标准 GB 12459－90 钢制对焊无缝管件 DN=15～500mm壁厚按表号 A、B系列
10、20、16Mn、12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo、12Cr1MoV、0Cr19Ni
9、1Cr18Ni
9、1Cr18Ni9Ti GB/T 13401－92 钢板制对焊管件 DN=350～1200mm壁厚按表号 A、B系列 Q235－A、20R、16MnR、20、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、0Cr19Ni
9、1Cr18Ni
9、(1Cr18Ni9Ti) 国家标准 GB/T 14383－93 锻钢制承插焊管件 DN=15～80mm Sch80、Sch160 承口分A、B系列 20、16Mn、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、0Cr19Ni
9、1Cr18Ni
9、0Cr18Ni11Ti GB/T 14626－93 锻钢制螺纹管件 DN=8～100，1/4\"～4\"Sch80、160、XXS 20、16Mn、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mo、1Cr5Mo、0Cr19Ni
9、1Cr18Ni
9、0Cr18Ni11Ti、0Cr17Ni12Mo2 GB/T 17185－1997 钢制法兰管件 PN=2.0,5.0,11.0, 15.0,26.0MPa DN=25 ~ 600 碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢
4.5 压力管道设计常用管法兰标准有哪些？各标准都属于哪个体系？公称压力如何分级？ 答：压力管道设计常用管法兰标准有下列四类： (1) 国家标准
1） GB 9112～9123－88《钢制管法兰》国家标准是参照ISO 7005－Ⅰ－1984《钢法兰》编制而成。其公称直径范围、法兰结构及密封面型式等与ISO标准基本相同。标准的构成形式为一种法兰型式、一种密封面型式和一个压力等级构成一个标准，共有165个法兰尺寸标准。标准中有两个公称压力系列： 0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0MPa； 2.0,5.0,10.0,15.0,25.0,42.0MPa。
公称直径范围因公称压力不同而异： PN=0.25MPa,DNmax=4000mm； PN=42.0MPa,DNmax=300mm；
法兰结构型式：有整体、螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、对焊环松套带颈、板式、对焊环松套板式、平焊环松套板式、板式翻边松套、法兰盖等。
机械科学研究院根据机械工业科学发展规划(编号95400816)要求，于1998年对该标准进行了修订。此次修订的原则是，根据该标准使用经验，参照最新国际标准ISO 7005/1－1992《金属法兰 第一部分 钢法兰》，对原标准做了较大修改，将标准定为推荐性标准，重要修改内容为：
a、修改后的标准为一种法兰型式、一种密封面形式和所有压力等级构成一个标准，这样修改后将原来的165个法兰尺寸标准压缩到29个，使标准更加标准化、系列化、而且有利于标准的使用和管理。
b、对原标准中的两个公称压力等级按ISO 7005/1－1992进行了调整，即将PN10.0MPa调整为11.0MPa；将PN25.0MPa调整为26.0MPa。目的是避免与欧洲法兰体系对应公称压力的法兰相混淆。 c、对原标准中的某些尺寸，如法兰厚度、螺栓规格和螺栓孔直径等尺寸按ISO 7005/1－1992做了适当修改。
d、参照ISO 7005/1－1992将GB 9124－88《钢制管法兰对焊端部》和GB 9131－88《钢制管法兰 压力温度等级》两个标准的内容纲入GB/T 9125《钢制管法兰 技术条件》的附录中。 法兰压力—温度等级的确定原则依然为：PN0.25 ～4.0MPa(德国法兰体系)法兰的压力—温度等级值，是将我国法兰材料与ISO 7005/1中的材料，通过性能对比后取ISO 7005/1相应材料组的压力—温度等级值；PN2.0～ 42.0MPa(美国法兰体系)法兰的压力—温度等级值，是按ANSI B16.5中提出的法兰—温度等级值确定方法，利用我国的材料性能数据计算求得。所不同的是，由原来列在正文中改为列在提示性附录中(GB/T 9125附录B)，目的是仅供设计、使用者参考，设计人员要根据法兰实际使用工况确定法兰的压力—温度等级值；增加了标准的使用要求，明确了标准的适用范围。如PN0.25～4.0MPa法兰的压力—温度等级值，仅适用于DN≤600mm的某几种类型的法兰，DN>600mm法兰的压力—温度等级值，需由设计人员根据实际情况进行核算；修改了16Mn、15MnV一组材料的压力—温度等级值；增加了1Cr5Mo材料在400℃以上的压力－温度等级值等。
e、参照ISO 7005/1－1992扩大了整体、对焊、螺纹等法兰的使用范围，如扩充尺寸系列，扩大压力等级范围、增加新的密封面形式等。
修订后的《钢制管法兰》的标准号为GB/T 9112～9125。目前(1998年10月)，标准编制单位正将征求意见稿发到有关部门广泛征求意见。 2) GB/T 13402－92《大直径碳钢管法兰》
基本上是等效采用API 605《大直径碳钢法兰》。公称压力PN为2.0、5.0、6.3、15MPa。 公称直径范围DN为650～1500mm。
法兰结构有对焊式和整体式两种，密封面为凸面。
(2) 中国石油化工总公司标准SH 3406－96《石油化工钢制管法兰》
SH3406是根据石油化工生产的特点，参照美国国家标准ANSI B16.5《钢制管法兰及法兰管件》及美国石油协会标准API 605《大直径碳钢法兰》编制而成。标准属于美洲体系。 公称压力范围PN=1.0，2.0，5.0，6.8，10.0，15.0，25.0，42.0MPa。 公称直径范围DN=15～1500mm。
DN≤600mm的法兰型式有对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹等五种。 DN≥650mm的法兰仅有对焊法兰。 密封面型式，DN≤600mm时有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种，DN≥650mm时仅有凸台面。
(3) 化工部标准HG 20592～20635－97《钢制管法兰、垫片、紧固件》。 1)其中HG20592～20605属于欧洲体系
公称压力范围：0.25，0.6，1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10.0，16.0，25.0MPa等10个压力等级。
公称直径范围：10～2000mm。
法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体、承插焊、螺纹、对焊环松套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种。
密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。 2) 其中HG 20615～20626属于美洲体系
对于DN≤600mm 的法兰等效采用了ANSI B16.5，对DN≥650mm的法兰等效采用ANSI B16.47中的B系列(API 605)。
公称压力范围为2.0，5.0，11.0，15.0，26.0和42.0MPa。公称直径范围为15～1500mm。 法兰型式有带颈平焊、带颈对焊、整体法兰、承插焊、螺纹、松套等5种法兰。 密封面型式有突面、凹凸面、槽榫面、环连接面、全平面等5种型式。 (4) 机械行业标准JB/T 74～90－94《管路法兰及垫片》
此标准属于欧洲标准体系，公称压力范围为0.25，0.6，1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10.0，16.0，20.0MPa等10个压力等级。公称直径范围为15～1600mm。
法兰型式有整体、板式平焊、对焊、平焊环板式松套、对焊环板式松套、翻边板式松套和法兰盖等7种法兰。
密封面型式有凸面、凹凸面、榫槽面、环连接面等4种型式。 4.6 压力管道设计常用管法兰用垫片标准有哪些？ 答：压力管道设计常用垫片标准有下列四类： (1) 国家标准
1) GB 9126.1 – 88《平面型钢制管法兰用石棉橡胶垫片》 公称压力范围：0.25，0.6，1.0，1.6，2.0MPa； 公称直径范围：10～2000mm，厚度1.5 ～3.0mm。
2） GB 9126.2－88《凸面型钢制管法兰用石棉橡胶垫片》
公称压力范围：0.25，0.6，1.0，1.6，2.0，2.5，4.0，5.0MPa； 公称直径范围：10～1000mm，厚度1.5 ～3.0mm。
3) GB 9126.3－88《凹凸面型钢制管法兰用石棉橡胶垫片》 公称压力范围：1.6，2.5，4.0，5.0MPa；
公称直径范围：10～1000mm，厚度0.8 ～3.0mm。
4） GB 9126.4－88《榫槽面型钢制管法兰用石棉橡胶垫片》 公称压力范围：0.6，2.5，4.0，5.0MPa；
公称直径范围：10～1000mm，厚度0.8 ～3.0mm。 5) GB/T 13403－92《大直径碳钢管法兰用垫片》 a、带外环缠绕式垫片
PN=2.0，5.0，6.3，10.0，15.0MPa；
DN=650～1500mm，T/T1=4.5/3.0或6.5/4.5mm。 b、带内外环缠绕式垫片 PN=15.0MPa；
DN=650～1200mm，T/T1=4.5/3.0或6.5/4.5mm。 c、石棉橡胶垫片
PN=2.0，5.0MPa，DN=650～ 1500mm，t=2.0~ 5.0mm。 6) GB/T13404－92《管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》 PN=0.6，1.0，1.6，2.0，2.5，4.0，5.0MPa； 剖切型包覆垫片DN=10～350mm； 机加工型包覆垫片DN=10～350mm； 折包型包覆垫片DN=200～600mm； T=3.0mm。
7） GB 4622.1～4622.3－93《缠绕式垫片》 该标准同时包括了欧洲和美洲两个体系。 a、基本型
PN=2.5，4.0MPa：
DN=100～600mm，T=3.2mm， DN=700～1000mm，T=4.5mm， PN=5.0，10.0，15.0，25.0MPa： DN=15～600mm，T=4.5mm。 b、带内加强环型 PN=2.5，4.0MPa：
DN=10～200mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=250～900mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 PN=5.0，10.0，15.0，25.0MPa：
DN=15～200mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=250～600mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 c、带外加强环型
PN=2.0，4.0，5.0，10.0，15.0，25.0MPa： DN=10～350mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=400～600mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 PN=2.5MPa：
DN=10～350mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=400～900mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 d、带内外加强环型
PN=2.0，4.0，5.0，10.0，15.0，25.0MPa： DN=15～450mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=500～600mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 PN=2.5MPa：
DN=10～450mm，T1/T=2.0/3.2或3.0/4.5mm； DN=500～900mm，T1/T=3.0/4.5或5.0/6.5mm。 8） GB/T 15601－95《管法兰用金属包覆垫片》 公称压力范围：PN=1.0～25.0MPa； 公称直径范围：DN=10～900mm；
垫片型式：有平面型(F型)及波纹型(C型)两种； 垫片厚度：3mm。 (2) 石油化工行业标准
1) SH 3401 – 96《管法兰用石棉橡胶板垫片》 a、凸台面管法兰用垫片
PN=1.0MPa，DN=650 ～1500mm； PN=2.0，5.0MPa，DN=15～1500mm；
DN≤600mm，T=3.0或1.5mm；DN=650～1500mm，T=3.0mm。 b、PN2.0MPa全平面管法兰用垫片 DN=15～600mm，T=3.0mm。
c、PN≥5.0MPa凹凸面管法兰用垫片 DN=15～600mm，T=3.0或1.5mm。 d、PN≥5.0MPa榫槽面管法兰用垫片 DN=15～600mm，T=3.0或1.5mm。
2） SH 3402－96《管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》 a、剖切型包覆垫片
PN=2.0，5.0MPa，DN=15～350mm。 b、折包型包覆垫片
PN=2.0，5.0MPa，DN=200～600mm； 垫片总厚度均为3mm。
3） SH 3403－96《管法兰用金属环垫》
PN=2.0，5.0，6.8，10.0，15.0，25.0，42.0MPa； DN=15～600mm；
金属环垫型式：椭圆形、八角形； 环号：R11～R79 材料：10，0Cr13，0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，0Cr17Ni12Mo2，00Cr19Ni10， 00Cr17Ni14Mo2。
4） SH 3407－96《管法兰用缠绕式垫片》 a、基本型
PN=5.0～25.0MPa，DN=15～600，T=4.5mm b、带内环型
PN=5.0～25.0MPa，DN=15～600mm，T/T1=4.5/3.0mm； c、带外环型
PN=2.0～25.0MPa，DN=15～600mm，T/T1=4.5/3.0mm； PN=1.0～5.0MPa，DN=650～1500mm，T/T1=4.5/3.0mm。 d、带内外环型
PN=2.0～25.0MPa，DN=15～600mm，T/T1=4.5/3.0mm； PN=1.0～5.0MPa，DN=650～1500mm，T/T1=4.5/3.0mm。
金属带材料：0Cr13，0Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti，0Cr17Ni12Mo2，0Cr25Ni20， 00Cr17Ni14Mo2，00Cr19Ni10。
非金属带材料：特制石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯。 (3) 化工行业标准
1） 《钢制管法兰用非金属平垫片》
此种垫片有欧洲和美洲两个体系标准，标准的系列范围如下表所示： 标准号 体系 项目 HG 20606－97 HG 20627－97 欧 洲 美 洲 全平面用 PN=0.25；0.6MPa: DN=10～600mm PN=1.0，1.6MPa: DN=10～200mm PN2.0，DN=15～600mm 突面用 PN=0.25～4.0MPa: DN=10～2000mm PN=2.0；5.0MPa: DN=15～1500mm 凹凸面用 PN=1.0～4.0MPa PN=5.0MPa 榫槽面用 DN=10～600mm DN=15～600mm 垫片厚度： DN≤300mm，T=1.5mm， DN=350～2000mm，T=3.0mm。
2） 《钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》 标准号 体系 项目 HG 20607－97 HG 20628－97 欧 洲 美 洲
型式、规格 A、机加工翅型( PMF) PN=0.6～4.0MPa: DN=10～350mm B、机加工矩型( PMS) PN=0.6～4.0MPa: DN=10～350mm C、折包型( PFT) PN=0.6～4.0MPa: DN=200～600mm A、机加工翅型( PMF) PN=2.0，5.0MPa: DN=10～350mm B、机加工矩型( PMS) PN=2.0，5.0MPa: DN=15～350mm C、折包型( PFT) PN=2.0，5.0MPa: DN=200～600mm 厚 度 3.0mm
3） 《钢制管法兰用柔性石墨复合垫片》 标准号 体系 项目 HG 20608－97 HG 20629－97 欧 洲 美 洲
类型、规格 A、突面法兰用RF型和RF-E型 PN=1.0，1.6MPa: DN=10～2000mm； PN=2.5MPa: DN=10～1200mm； PN=4.0MPa: DN=10～600mm； PN=6.3MPa: DN=10～400mm；
B、凹凸面法兰用MFM型 PN=1.0～6.3MPa: DN=10～600mm；
C、榫槽面法兰用TG型 PN=1.0～6.3MPa: DN=10～600mm； A、突面法兰有RF型和RF-E型 PN=2.0，5.0MPa: DN=15～1500mm； PN=11MPa: DN=10～900mm.B、凹凸面法兰用MFM型 PN=5.0，11.0MPa: DN=15～600mm；
C、榫槽面法兰用TG型 PN=5.0，11.0MPa: DN=15～600mm；
厚 度 RF型及RF-E型： DN=15～300mm，T=1.5mm DN=350～2000mm，T=3.0mm MFM型及TG型：
DN=15～300mm，T=1.5mm DN=350～600mm，T=3.0mm 4） 《钢制管法兰用金属包覆垫片》 标准号 体系 项目 HG 20609－97 HG 20630－97 欧 洲 美 洲
规 格 PN2.5MPa，DN=10～900mm PN4 .0MPa，DN=10～600mm PN=6.3 ～10.0 DN=10～400mm PN5.0MPa, DN=15 ～1500mm PN=11.0 ～15.0MPa: DN=15～900mm.厚 度 3.0mm 5) 《钢制管法兰用缠绕式垫片》 标准号 体系 项目 HG 20610－97 HG 20631－97 欧 洲 美 洲
型式、规格 A型(基本型)，适用于榫槽面法兰 B型(带内环型)，适用于凹凸面法兰
PN=0.25～4.0MPa PN≥5.0MPa DN=10～600mm DN=10～80mm，
DN=100～600mm， T/T1=2.5/1.8mm T/T1=3.2/2.4mm C型(带外环型)，适用于突面法兰 D型(带内外环型)，适用于突面法兰
PN=1.6～4.0MPa: DN=10～2000mm; PN=6.3～16.0MPa: C型，DN=10～400mm D型，DN=10～300mm PN=2.0,5.0,10.0,11.0,15.0,26.0MPa DN=15～600mm; PN=2.0，5.0MPa: DN=650～1500mm; 厚 度 T/T1=4.5/3.0mm 6） 《钢制管法兰用齿型组合垫》 标准号 体系 项目 HG 20611－97 HG 20632－97 欧 洲 美 洲
类型、规格 A、突面法兰用RF型： PN1.6MPa,DN=10～2000mm PN2.5MPa,DN=10～1200mm PN4.0MPa,DN=10～600mm PN6.3MPa,DN=10～400mm PN10.0MPa,DN=10～400mm PN16.0，25.0MPa， DN=10～300mm B、凹凸面法兰用MFM型： PN≤16MPa DN=10～600mm 突面法兰用RF型： PN＝5.0，11.0，15.0，26.0MPa DN=15～600mm； PN=42.0MPa DN=15～300mm 厚 度 5.0mm
7） 《钢制管法兰用金属环垫》 标准号 体系 项目 HG 20612－97 HG 20633－97 欧 洲 美 洲
类型、规格 A.椭圆型： B.八角型
PN=6.3，10.0MPa DN=15～400mm PN=16.0，25.0MPa DN=15～300mm A.椭圆型 B.八角型
PN＝2.0～42.0MPa DN=15～600mm 环号R11～R79 (4) 机械行业标准
1） JB/T 87－94《管路法兰用石棉橡胶垫片》 a、凸面法兰用垫片 PN=0.25～4.0MPa：
DN=10～300mm，t=2.0mm； DN=350～1600mm，t=3.0mm。 b、凹凸面法兰用垫片 PN=2.5，4.0，6.3MPa：
DN=10～300mm，t=2.0mm； DN=350～1000mm，t=3.0mm。 c、榫槽面法兰用垫片 PN=2.5，4.0，6.3MPa：
DN=10～300mm，t=2.0mm； DN=350～800mm，t=3.0mm。
2) JB/T 88－94《管路法兰用金属齿形垫片》 PN=4.0，6.3，10.0，16.0MPa，凹凸面法兰用：
DN=10～80mm，t=3mm； DN=100～450mm，t=4mm； DN=500～800mm，t=5mm。 PN=20.0MPa，凹凸面法兰用：
DN=15～80mm，t=3mm； DN=100～250mm，t=4mm；
3） JB/T 89－94《管路法兰用金属环垫》 环垫型式：八角型
PN6.3MPa，DN=10～500mm； PN10.0MPa，DN=10～400mm； PN16.0MPa，DN=10～300mm； PN20.0MPa，DN=10～250mm。
材料08，10，0Cr13，0Cr19Ni9，0Cr17Ni12Mo2。 4） JB/T 90－94《管路法兰用缠绕式垫片》 a、基本型( A 型)用于榫槽面法兰 PN=4.0，6.3，10.0，16.0MPa DN=10～ 500mm，T/T1=3.2/2.0或4.5/3.0mm。 b、带内环型(B型)，用于凹凸面法兰 规格同A型。
c、带外环型(C型)，用于凸面法兰 PN=2.5，4.0MPa，DN=10～600mm， T/T1=3.2/2.0或4.5/3.0mm d、带内外环型(D型)，用于凸面法兰 规格同C型。
4.7 压力管道设计常用管法兰连接用紧固件标准有哪些？ 答：目前国内管法兰连接用紧固件标准基本上有下列三类： (1) 石油化工行业标准，SH 3404－96《管法兰用紧固件》，标准对下列紧固件做了规定： 1) 六角头螺栓：
螺纹规格为M10，M12，M14，M16，M18，M20，M22，M24，M27，M30，M33，M36×3，M39×3，M42×3，M45×3，M48×3等16种。 螺栓长度为L=40～470mm 2） 螺柱：又分等长双头螺柱和全螺纹螺柱。等长双头螺柱中间部分采用缩颈结构。螺纹规格为M10，M12，M14，M16，M18，M20，M22，M24，M27，M30，M33，M36×3，M39×3，M42×3，M45×3，M48×3，M52×3，M56×3，M64×3，M72×3，M76×3，M90×3等22种。 3） 螺母：
螺纹规格为M10～M90×3，规格分级同螺柱。
六角对边宽度采用GB3104－82的加大系列，以增加连接的摩擦面积，六角头螺栓头部厚度按ANSI B18.2.2.1，六角螺母厚度分薄型和厚型两种(以Ⅰ型和Ⅱ型区分)，厚型螺母（Ⅱ型）厚度等于螺纹直径，与ANSI B18.2.2相一致。通丝螺柱有较高的抗疲劳性能和较好的工艺性能。
紧固件材料以材料牌号表示有下列几种：
BL
2、BL
3、
25、
35、40Cr、35CrMoA、25Cr2MoVA、0Cr19Ni9。 (2) 化工行业标准 化工行业的《钢制管法兰用紧固件》标准为了与两种法兰体系配套编制了两个标准： HG 20613－97《钢制管法兰用紧固件》(欧洲体系)； HG 20634－97《钢制管法兰用紧固件》(美洲体系)。 下面列表介绍HG20613标准的内容： 1） 六角头螺栓的规格和性能等级 标 准 规 格 性能等级(商品级) GB5782－A级和B级(粗牙) M
10、M
12、M
16、M20、M
24、M27 8.8、A2－50、A2－70 GB 5785－A级和B级(细牙) M30×
2、M33×
2、M36×
3、M39×
3、M45×
3、M52×
4、M56×4 8.8、A2－50、A2－70 2） 等长双头螺柱的规格和材料牌号
标 准 规 格 性能等级(商品级) 材料牌号(专用级) GB 901－B (商品级) HG 20613 (专用级) M
10、M
12、M
16、M20、M
24、M
27、M30×
2、M33×
2、M36×
3、M39×
3、M45×
3、M48×
3、M52×
4、
M56×4 8.8、A2－50、A2－70 35CrMoA 25Cr2MoVA 0Cr18Ni9 0Cr17Ni12Mo2 3) 全螺纹螺柱的规格和材料牌号 标 准 规 格 材料牌号(专用级) HG 20613 M
10、M
12、M
16、M20、M
24、M
27、M30×
2、M33×
2、M36×
3、M39×
3、
M45×
3、M48×
3、M52×
4、M56×4 35CrMoA 25Cr2MoVA 0Cr18Ni9 0Cr17Ni12Mo2
4） 螺母规格和性能等级、材料牌号
标 准 规 格 性能等级(商品级) 材料牌号(专用级) GB 6170－A级和B级
(粗牙商品级) M
10、M
12、M
16、M20、M
24、M27 8 30CrMo 0Cr18Ni9 0Cr17Ni12Mo2 GB 6171－A级和B级
(细牙商品级) M30×
2、M33×
2、M36×
3、
M39×
3、M45×
3、M48×
3、M52×
4、M56×4
HG 20634与HG20613比较，有下列差别：
六角头螺栓规格无M
10、M
12、M30×
2、M33×
2、M36×
3、M39×
3、M45×
3、M52×
5、M56×4，增加了M
14、M30、M33；
等长双头螺柱及全螺纹螺柱规格无M
10、M
12、M30×
2、M33×
2、M52×
4、M56×4，增加了M
14、M30、M
33、M42×
3、M52×
3、M56×
3、M64×
3、M70×
3、M76×
3、M82×
3、M90×3。
螺母规格无M
10、M
12、M30×
2、M33×
2、M52×
4、M56×4，增加了M
14、M30、M
33、M42×
3、M52×
3、M56×
3、M64×
3、M70×
3、M76×
3、M82×
3、M90×3。 (3) 通用紧固件标准
目前国内在压力管道设计中，有许多设计单位直接采用下列通用的紧固件国家标准： 1) GB 5780－86《六角头螺栓－C级》螺纹规格M5～M64；
2） GB 5781－86《六角头螺栓－全螺纹－C级》螺纹规格M5～M64； 3） GB 5782－86《六角头螺栓－A级和B级》螺纹规格M3～M64。
4） GB 5785－86《六角头螺栓－细牙－A级和B级》螺纹规格M8×1～M64×4； 5） GB 41－86《Ⅰ型六角螺母－C级》螺纹规格M5～M64；
6） GB 6170－86《Ⅰ型六角螺母－A级和B级》螺纹规格M1.6～M64；
7） GB 6171－86《Ⅰ型六角螺母－细牙－A级和B级》螺纹规格M8×1～M64×4； 8） GB 901－88《等长双头螺柱B级》螺纹规格M2～M56。 应指出，直接采用上述标准存在下列问题：
a、螺纹规格不全、缺少法兰连接用的M
14、M
27、M
33、M
39、M
45、M
52、M70、M7
6、M8
2、M90的螺栓、螺母；
b、上述标准有的全是粗牙、有的全是细牙、不能按螺纹规格不同，分别制成粗牙或细牙； c、紧固件材料均按性能等级划分，对有特殊要求的材料无法明确指定。
因此，上述通用紧固件标准不能满足压力管道设计要求。如果直接采用这些标准，还必须提出适当的补充要求。 4.8 何谓管道设计压力？
答；管道的设计压力，应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。最苛刻条件是指导致管子及管道组成件最大壁厚或最高压力等级的条件。 4.9 何谓管道的设计温度？ 答：管道的设计温度，应不低于正常操作时，由压力和温度构成的最苛刻条件下的材料温度。 4.10 什么是弹性变形？什么是塑性变形？
答：构件或物体在外力作用下产生变形，外力除去后能完全恢复其原有形状，不遗留外力作用过的任何痕迹，这种变形叫做弹性变形。
构件或物体在外力作用下产生变形，当外力除去后，构件或物体的形状不能复原，即遗留了外力作用下的残余变形，这种变形称为塑性变形。
4.11 金属的机械性能有哪些重要指标？其物理意义是什么？
答：金属的机械性能是指金属在外力作用下表现出来的特性，也称为金属的力学性能。 主要有下列几项指标：
(1) 强度极限σb：在拉伸应力应变曲线上的最大应力点；
(2) 屈服极限σs：材料的拉伸应力超过弹性范围，开始发生塑性变形时的应力。有些材料的拉伸曲线并不出现明显的屈服平台、不能明确地确定其屈服点，在工程上规定，取试样产生0.2%残余变形的应力值作为条件屈服极限，用σ0.2表示。
(3) 延伸率：表明试样在发生破坏时，产生了百分之几的塑性伸长量，是衡量钢材拉伸试验时塑性的一个指标。试样的原始长度，一般选择为试样直径的5倍或10倍，因此，试样有δ5和δ10值。
(4) 断面收缩率Ψ：断面收缩率表明试样在拉伸试验发生破坏时，缩颈处产生了百分之几的塑性变形量，是衡材料塑性的另一指标。
(5) 冲击功Ak：冲击功是衡量钢材韧性，确定钢材是否产生脆性破坏的一个指标。
(6) 硬度：反映材料对局部塑性变形的抗力及材料的耐磨性。根据经验，硬度与抗拉强度有如下近似关系：
轧制、正火的低碳钢σb=0.36HB MPa；
轧制、正火的中碳钢或低合金钢σb=0.35HB MPa；
硬度为250～400HB，经热处理的合金钢σb=0.33HB MPa。
由于测定方便，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。 4.12 什么是冲击功？Ak与αk有什么不同？ 答：钢材在进行缺口冲击试验时，摆捶冲击消耗在试样上的能量，称为冲击功，用Ak表示。消耗在试样单位截面上的冲击功，即冲击韧性(也称冲击值)用αk来表示。 冲击功Ak包括以下三部分：
(1) 消耗于试样弹性变形的弹性功； (2) 消耗于试样塑性变形的塑性功；
(3) 消耗于裂纹开始产生、扩展直至断裂的撕裂功。 由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收，而此体积又无法测量，且在同一断面上每一部分的变形也不一致，因此用单位截面积上的冲击功(冲击值) ak来判断冲击韧性的方法在国内外已逐渐被淘汰。
对于10mm×10mm×55mm的标准试样，加工缺口后余下部分的截面积为10mm×8mm=0.8cm2，若对该试样这一特定尺寸下的冲击功为18J，即Ak=18J，则相应的 αk=18/0.8=22.5J/cm2。
4.13 碳对钢的焊接性能有什么影响？低合金钢中的一些合金元素对钢的焊接性能有什么影响？ 答：钢材焊接时，焊缝热影响区被加热至Ac3以上，快速冷却后会被淬硬。钢材含碳量越高，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，钢的各种化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳的影响，称为碳当量，用Ce表示。
国际焊接学协会推荐的碳钢及低合金钢常用碳当量计算公式如下： 根据经验：
当Ce
当Ce
当Ce
4.14 铁碳合金状态图有什么用途？铁碳合金有哪三种主要的晶体相？ 答：铁碳合金状态图是表示不同成分的铁碳合金，在不同温度下所具有的状态或组织的一种图形，通过它能掌握钢的组织随成分和温度变化的规律，正确制订热处理和热加工的工艺。 铁碳合金有以下三种主要的晶体相： (1) 铁素体(F)，是碳在α－Fe中的固溶体，其溶碳能力较差，室温下仅溶碳0.006%，在723℃时达到最大值0.2%，所以其强度、硬度较低，塑性及韧性很高，它是碳钢在常温时的主体相；
(2) 奥氏体(A)，是碳在γ－Fe中的固溶体，溶碳能力较大，在723℃为0.80%，在1147℃时达到最大值2.06%，它是碳钢在高温时的组织；
(3) 渗碳体(Fe3C)，是铁和碳的化合物，含碳量为6.69%，性能硬而脆，几乎没有塑性，它是钢中的强化相；
此外，珠光体(P)，是铁素体和渗碳体相间排列的片状层组织，是一种机械混合物，因此，其机械性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较好。
4.15 钢的热处理方法主要有哪几种？正火与退火有什么不同？ 答：钢的热处理方法主要有：
(1) 退火 常用的退火又可分为完全退火、再结晶退火和消除应力退火。
完全退火是将铁碳合金完全奥氏体化(加热到Ac3以上20～30℃)然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的工艺过程。完全退火适用于处理亚共析钢、中合金钢，目的是改善钢铸件或热轧型材的机械性能。由于加热温度超过上临界点，使组织完全重结晶，可达到细化晶粒、均匀组织、降低硬度、充分消除内应力等目的。
再结晶退火是将变形后的金属加热到再结晶温度以上(600℃～Ac1之间)，保持适当时间，使被冷加工拉长了的和破碎了的晶粒重新成核和长大成正常晶粒，成为没有内应力的新的稳定组织，使钢的物理机械性能基本上都能得到恢复。对于连续多次冷加工的钢材，因随加工道次的增加、硬度不断升高，塑性不断下降，必须在两次加工中间安排一次再结晶退火、使其软化，以便钢材能进一步加工。这种退火又称为软化退火或中间退火。 消除应力退火是为了除去由于塑性变形加工，焊接等原因造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的热处理工艺，消除应力退火的加热温度低于钢的再结晶温度。
(2) 正火 将钢加热到Ac3(或Acm)以上30～50℃，保温后在空气中冷却，得到珠光体型的组织的热处理工艺叫正火。正火主要用于碳钢和低合金钢，提高其机械性能，细化晶粒，改善组织；
正火与退火的区别是正火的冷却速度稍快，所获得的组织比退火细，机械性能也有所提高。 (3) 淬火 将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后以大于临界冷却速度的速度快速冷却的热处理工艺叫淬火。淬火一般是为了得到马氏体组织，使钢得到强化；淬火马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体；
(4) 回火 钢淬火后为了消除残余应力及获得所需要的组织和性能，把已淬火的钢重新加热到Ac1以下某一温度，保温后进行冷却的热处理工艺叫回火。按回火温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火；
(5) 调质 通常将淬火加高温回火的热处理工艺叫调质。调质后获得回火索氏体组织，可使钢件得到强度与韧性相配合的良好的综合机械性能；
(6) 固溶处理 将合金加热至高温单相区，并经过充分的保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和的固溶体的工艺，称为固溶处理。其目的是为了改善金属的塑性和韧性，并为进一步进行沉淀硬化处理准备条件。
4.16 固溶处理对奥氏体不锈钢的性能有什么影响？什么是稳定化处理？
答：固溶处理可消除奥氏体不锈钢晶间腐蚀，一般对非稳定化的不锈钢多加热到1000～ 1120℃，保温按每毫米1～2分钟计，然后急冷；对稳定化不锈钢以加热到950～1050℃为宜，经固溶处理后的钢仍要防止在敏化温度加热，否则碳化铬会重新沿晶界析出。
稳定化处理就是对含Ti或Nb的稳定化不锈钢进行热处理。在稳定化钢中，尽管Ti或Nb与C化合成了TiC或NbC，但加热到高温时，这些碳化物便分解消溶，在经受如焊接之类加热时会发生敏化，特别是Ti稳定化钢这种倾向较大。因此，为了使稳定化元素首先与固溶的C结合，要进行稳定化热处理，一般为固溶处理之后，进行850～930℃加热后水冷、油冷或空冷。
4.17 不锈钢晶间腐蚀试验方法主要有哪几种？怎样选择？ 答：按GB 4334.1～4334.5《不锈钢晶间腐蚀试验方法》，主要有：10%草酸法、硫酸－硫酸铁法、65%硝酸法(亦称为Huey法)、硝酸－氢氟酸法和硫酸－硫酸铜法。 晶间腐蚀试验方法的选择根据经验及需要而定。大致原则为，一般介质采用硫酸－硫酸铜法；65%硝酸法不轻易使用，主要用于60℃到沸点的稀硝酸介质和合成尿素介质；含 Mo不锈钢一般用硝酸－氢氟酸法；10%草酸法主要用作其它方法筛选之用。
4.18 什么是金属的腐蚀？它如何分类？
答：金属与周围介质相接触，产生化学或电化学作用而遭受破坏的过程称为腐蚀。腐蚀的分类方法较多，常用的有以下几种：
（1） 按腐蚀介质分，有大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、干燥气体腐蚀及各种酸、碱、盐的腐蚀等；
（2） 按遭受腐蚀的材料分，有碳钢的腐蚀、不锈钢的腐蚀、各种有色金属的腐蚀及高分子材料的腐蚀等；
（3） 按腐蚀形式分，有均匀腐蚀及局部腐蚀两大类，后者又有晶间腐蚀、点蚀及缝隙腐蚀等；
（4） 按腐蚀反应机理分，有化学腐蚀及电化学腐蚀两大类。
4.19 什么是应力腐蚀破裂？哪些介质可引起金属的应力腐蚀破裂？ 答：应力腐蚀破裂是金属在应力（拉应力）和腐蚀介质的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属会在腐蚀并不严重的情况下发生破裂，由于破裂是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。
可产生应力腐蚀破坏的金属材料和环境的组合主要有以下几种：
（1） 碳钢和低合金钢，介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等； （2） 奥氏体不锈钢，介质为氯离子、氯化物+蒸汽、硫化氢、碱液等；
（3） 含钼奥氏体不锈钢，介质为碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等； （4） 黄铜，介质为氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等； （5） 钛，介质为含盐酸的甲醇或乙醇、溶融氯化钠等； （6） 铝，介质为湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。 4.20 苛性钠碱液管道应如何选用管道材料？
答：苛性钠碱液管道在一定条件下能引起碳钢材料的应力腐蚀开裂（碱脆），影响碳钢产生应力腐蚀开裂的因素有碱液浓度、温度和材料中存在的残余应力等。 一般在设计中规定，当NaOH的浓度和温度超出下列规定时，应对焊缝进行消除应力热处理。 碱液浓度(%) 5 10 15 20 30 40 50 60 温度（℃） 85 76 70 65 54 48 43 40 当NaOH的浓度和温度超出下列规定时，则应考虑采用含镍合金： 碱液浓度(%) 10 20 30 40 50 温度（℃） 105 110 97 82 77 4.21 何谓氢脆？何谓氢腐蚀？二者有何不同？
答：在高温、高压下分子氢部分分解成原子氢，或者氢气在湿的腐蚀性气体中经过电化学反应生成氢原子，这些氢原子渗透到钢内部后，使钢晶粒间原子结合力降低，造成钢材的延伸率、断面收缩率降低，强度也发生变化，这种现象叫氢脆。
所谓氢腐蚀，是钢材长期与高温、高压氢气接触后，氢原子或氢分子通过晶格向钢内扩散，渗入的氢与钢中的碳化物（渗碳体）发生化学反应生成甲烷（Fe3C+2H2→3Fe+CH4），造成钢材内部脱碳。甲烷气体不能从钢中扩散出去，而聚积在晶粒间形成局部高压，造成应力集中，致使产生微裂纹或起泡。开始时、裂纹微小，但随时间延长，无数裂纹相连，使钢材的强度及韧性下降，失去原有塑性而变脆，这叫氢腐蚀。氢脆是一次脆化，是可逆的，而氢腐蚀是永久脆化，是不可逆的。 4.22 钢材中常见缺陷有哪些？
答：钢在冶炼和轧制过程中，由于工艺不当，成型之后，钢材中会产生一些缺陷，常见的缺陷有重皮、分层、低熔点夹杂物（非金属夹杂物），皮下气泡、疏松、组织和成分的偏析、裂纹与白点等，这些缺陷不仅严重影响钢材的机械性能和使用性能，而且给钢材加工造成困难。在制造压力元件前，根据情况可对钢材进行必要的检验，常用的有低倍组织检查、断口检查及超声波检查等。
4.23 什么叫沸腾钢？什么叫镇静钢？
答：脱氧不完全的钢称为沸腾钢。由于脱氧不完全及钢液中含氧量多，浇注及凝固时会产生大量CO气泡，造成剧烈的沸腾现象；沸腾钢冷凝后没有集中缩孔，因而成材率高、成本低、表面质量及深冲性能好，但因含氧量高、成分偏析大、内部杂质多、抗腐蚀性和机械性能差，且容易发生时效硬化和钢板的分层，不宜作重要用途。
镇静钢是脱氧完全的钢。浇注时钢液平静，没有沸腾现象，这种钢冷凝后有集中缩孔，所以成材率低、成本高，但镇静钢气体含量低，时效倾向小，钢锭中气泡、疏松较少，质量较好。 4.24 什么叫低碳、超低碳奥氏体不锈钢？
答：奥氏体不锈钢可按含碳量多少进行分类，以最常用的18—8不锈钢为例：含碳量较高的钢号有1Cr18Ni9（含C≤0.15%）；含碳量较低的钢号有0Cr18Ni10Ti（含C≤0.08%）；含碳量最低的钢号有00Cr19Ni10（含C≤0.03%）。通常将含C≤0.08%的奥氏体不锈钢称为低碳不锈钢；将含C≤0.03%的奥氏体不锈钢称为超低碳不锈钢。奥氏体不锈钢含碳量越低，耐晶间腐蚀性能越好。由于国内外炉外精炼技术的发展，价廉质高的超低碳奥氏体不锈钢已广泛采用，在耐腐蚀用途中，以往含碳量较高而加有稳定化元素（Ti、Nb）的不锈钢已实际趋向淘汰。
4.25 常用压力管道材料一般在何种热处理状态下使用？ 答：常用压力管道标准使用热处理状态如下表所示： 材料牌号 热处理状态 材料牌号 热处理状态 Q—235 正火 15CrMo 调质 20 正火 1Cr5Mo 调质 16Mn 正火 35CrMoA 调质 12CrMo 调质 0Cr18Ni9 固溶
4.26 Q235—A•F，20，0Cr18Ni9各为何种钢，钢材牌号符号意义是什么？
答：Q235—A•F为碳素结构钢牌号，Q235表示钢材屈服点为235N/mm2；A表示质量等级为A；F表示为沸腾钢；
20为优质碳素结构钢牌号，牌号意义表示钢材的平均含碳量为0.2%；
0Cr18Ni9为不锈钢牌号，牌号表示钢材主要合金元素的百分含量，0表示C≤0.07%，Cr=17.00~19.00%，Ni=8.00~11.00%。
4.27 碳素钢沸腾钢板Q235-A•F和镇静钢板Q235-A、B、C的适用范围有何不同？ 答：Q235-A•F钢板的适用范围为： 设计压力P≤0.6MPa； 使用温度为0~250℃； 钢板厚度不大于12mm；
不得用于易燃，毒性为中度、高度或极度的危害性介质。 Q235-A钢板的适应范围为： 设计压力P≤1.0MPa； 使用温度为0~350℃； 钢板厚度不大于16mm；
不得用于液化石油气、毒性为高度或极度危害介质的管道。 Q235-B钢板的适用范围为： 设计压力P≤1.6MPa； 使用温度为0~350℃； 钢板厚度不大于20mm；
不能用于高度和极度危害介质。 Q235-C钢板的适用范围为： 设计压力P≤2.5MPa； 使用温度为0~400℃； 钢板厚度不大于40mm。
4.28 石油化工压力管道设计中，常用钢材牌号的适用温度范围怎样？ 答：
10、20 -20~+450℃ 16Mn -40~+450℃ 09Mn2V -70~100℃ 12CrMo ≤+525 ℃ 15CrMo ≤+550 ℃ 12Cr1MoV ≤+575 ℃ 1Cr5Mo ≤+600 ℃
低碳奥氏体不锈钢 -196~+700 ℃ 超碳奥氏体不锈钢 00Cr19Ni10 ≤+400 ℃ 00Cr17Ni12Mo2 ≤+450 ℃
4.29 根据制造方法不同钢管如何分类？
答：根据制造方法不同钢管分为无缝钢管和焊接钢管两大类。 无缝钢管是采用穿孔热轧等热加工方法制造的不带焊缝的钢管。必要时，热加工后的管子还可以进一步冷加工至所要求的形状、尺寸和性能。
焊接钢管可以根据焊缝的形式和形成方法不同分为下列几类： （1） 连续炉焊钢管
在加热炉内对钢带进行加热，然后对已成型的边缘采用机械加压方法焊接在一起而形成的具有一条直缝的钢管； （2） 电阻焊钢管
通过电阻或电感应焊接工艺生产的，带有一条直焊缝的钢管； （3） 直缝埋弧焊钢管
通过一个或几个裸金属自耗电极与工件间形成的一个或数个电弧，对金属加热而产生金属结合的，带有一条直焊缝的钢管，在焊接过程中，电弧和溶化金属被工件上的易溶小颗粒材料保护起来；
（4） 熔化极气体保护电弧焊钢管
通过连续的自耗电极和工件间形成的一个或数个电弧；对金属加热而产生金属结合，带有一条直焊缝的钢管，其保护完全由外部提供的气体或混合气体来获得； （5） 螺旋埋弧钢管 通过一个或几个裸金属自耗电极与工件间形成的一个或数个电弧对金属加热，产生金属结合的，带有一条螺旋焊缝的钢管。这种钢管也称为螺旋焊管。
4.30 流体输送用钢管和结构用钢管有何区别，压力管道应采用什么钢管？
答：结构用钢管主要用于一般金属结构，要求保证强度与刚度，而流体输送用钢管除了要保证有符合要求的强度与刚度外，还要求保证密闭性，因此要求逐根管子进行水压试验。 压力管道应当采用流体输送用钢管。
4.31 钢管壁厚的表示方法有几种？意义是什么？
答：钢管壁厚的表示方法不同标准中各不相同，但主要有三种： （1） 以管子表号表示壁厚
1938年ANSI B36.10《焊接和无缝钢管》规定的以“Sch”表示。管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000，并经圆整后的数值。
ANSI B36.10和JIS标准中，管子表号有：Sch
10、20、30、40、60、80、100、120、140、160； ANSI B36.19中不锈钢管管子表号为5s、10s、40s、80s；
中国石化总公司标准SH3405中，无缝钢管采用了Sch20、30、40、60、80、100、120、140、160等9个表号，不锈钢管采用了Sch5s、Sch10s、20s、40s、80s等五个表号。 （2） 以管子重量表示管壁厚度
美国MSS和ANSI也规定了以管子重量表示壁厚的方法，将管子壁厚分为三种： 1） 标准重量管，以STD表示； 2） 加厚管，以XS表示； 3） 特厚管，以XXS表示。
对于DN≤250mm的管子，Sch40相当于STD； DN
中国、ISO和日本部分钢管标准采用壁厚尺寸表示钢管壁厚。 4.32 常用法兰密封垫片有几大类？适用范围如何？ 答：常用法兰密封垫片有下列三大类： （1） 非金属垫片：主要包括石棉橡胶板垫片，聚四氟乙烯包覆垫片等。垫片型式多为平垫，使用压力不高，一般不高于2.5MPa。使用温度则取决于垫片的材料。石棉橡胶板使用温度还与垫片材料牌号有关，其极限使用温度范围为-50℃~+400℃。聚四氟乙烯包覆垫片使用温度不高于+150℃。
（2） 半金属垫片：这种垫片由非金属和金属两种材料组成而成，主要包括缠绕垫片和金属包覆垫等。此种垫片密封性能好。缠绕式垫片，最高可用于25.0MPa和600℃的荷刻条件。 （3） 金属垫：此类垫片为金属（或合金）材料经机械加工制成。垫片型式有平垫、椭圆形垫和八角形垫等。金属垫的材料根据介质的腐蚀性质和温度选取，具体有软铁、合金钢、铜、铝等。一般用于高压，使用温度则根据选用的材料而定。各种金属垫的最高使用温度如下： 铁铁、10 450℃ 0Cr13 540℃ 0Cr18Ni9 700℃
00Cr19Ni
10、00C17Ni14Mo2 450℃
4.33 垫片性能参数y和m的定义是什么？其物理意义怎样？
答：为形成初始密封条件而必须施加在垫片单位面积上的最小压紧力称为预紧密封比压y。 在操作条件下，临界泄漏时，单位密封面上所具有的密封压紧力称为工作密封比压，工作密封比压σE与介质操作压力P的比值称为垫片系数m，即： y和m是反映垫片性能的两个重要参数，其数值和垫片的种类和材质有关，m和y值大表明垫片达到密封时需要更大的螺栓载荷。
4.34 反映垫片密封性能的主要指标有几个？这些指标的意义是什么？ 答：反映垫片性能的主要指标有下列三个： （1） 压缩率= （%） （2） 回弹率= （%） （3） 应力松弛率= （%）
式中： T1——试样在预紧载荷时的厚度，mm； T2——试样在总载荷时的厚度，mm；
T3——试样在载荷减小到预紧载荷时的厚度，mm； Do——法兰连接在加热前螺栓的伸长量，mm； Df——法兰连接在加热冷却后螺栓的伸长量，mm。
压缩率反应垫片在压紧时的变形能力，压缩率大则填塞法兰密封面粗糙面的能力大。 回弹率反映垫片在卸载后恢复原有厚度的能力，回弹率大表明在密闭系统有压力波动时，保持密封的性能好。
应力松弛率反映垫片在高温压紧状态下，弹性变形转变为塑性变形的量的相对大小。应力松弛率愈底，则表示垫片在高温压紧状态下，弹性变形转变为塑性变形的量愈小，表明垫片在长期高温条件，能保持较好的密封性。
4.35 受外载荷和内压同时作用的法兰，如何选用法兰的设计压力，请用算式表达。 答：当法兰同时承受内压和外载荷作用时，法兰的设计压力应不低于按下式计算所得到的压力值：
式中： Pd——法兰的设计压力，MPa； P——管道中的介质压力，MPa；
M——法兰连接承受的外力矩，N-mm；
F——法兰连接承受的轴向外力，N，计算只考虑使管道拉伸时轴向力，当轴向力 使管道受压缩时，取F=0。
DG——垫片压紧力作用中心圆直径，mm。
4.36 利用标准法兰盖作异径法兰时，法兰盖上开孔有何限制？
答：根据SH3059—94《石油化工企业管道设计器材选用通则》的规定，以标准法兰盖作异径法兰时，法兰盖上的开孔不应超过下列规定： mm 法兰盖公称直径
DN1 最大开孔公称直径 DN2
25、40 15 50 25 80、100 40 150、200 80 ≥250 100 4.37 何谓金属材料的脆性转变温度？ 答：钢材在较低温度时发生的脆性断裂通常称为冷脆。材料发生脆裂时的临界温度称为韧性——脆性转变温度，简称为脆性转变温度。
对于碳钢和低合金钢的韧性——脆性转变是在一定的温度范围内发生的，要确切的定出材料的脆性转变温度是比较困难的。确定脆性转变温度的方法很多。目前普遍采用的方法是，把冲击值降到某一特定允许的最低冲击值时的温度，作为该材料的脆性转变温度。 4.38 对钢材的使用温度下限有何规定？温度低于规定的下限时，对材料应按什么规定进行什么试验？
答：对压力容器和管道，钢材的使用温度下限，除奥氏体钢及有关标准另行规定者外，均高于-20℃。钢材的使用温度低于或等于-20℃时，应按低温压力容器和管道的设计规定进行夏比（V型缺口）低温冲击试验。奥氏体钢的使用温度高于或等于-196℃时，可免做冲击试验。 4.39 什么叫低温低应力工况？低温低应力工况管道是否要遵守低温管道设计规定？
答：低温应力工况是指受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但其薄膜应力小于或等于钢材常温标准屈服强度的六分之一，且不大于50MPa的工况。
当受压元件在低温应力工况下工作，若其设计温度加50℃后，仍然高于-20℃时，则该受压元件不必遵守低温压力管道的设计规定。
4.40 低温管道用钢的冲击试验温度如何确定？ 答：低温管道用钢冲击试验温度应低于或等于受压元件的最低设计温度、当受压元件使用条件符合低温低应力工况要求时，钢材的冲击试验温度应低于或等于设计温度加50℃。若设计温度加50℃后，高于-20℃时，则不必遵守低温压力管道的要求。 4.41 低温钢材进行冲击试验时，如何确定冲击功的合格指标？
答：根据GB150-1998《钢制压力容器》规定，钢材在试验温度下冲击功的合格指标，应按钢材标准抗拉强度下限值确定。如下表所示。 钢材标准抗拉强度下限值
σb(MPa) 三个试样的冲击功平均值AkV (J) ≤450 18 515~650 27 奥氏体钢焊缝金属 31 试样尺寸为10×10×55mm，小试样冲击功指标可按试样宽度按比例缩减。 试验温度下三个试样的冲击功平均值不得低于表中的规定，其中单个试样的冲击功可小于平均值，但不得小于平均值的70%。
标准抗拉强度下限大于65MPa的螺栓等钢材的冲击功值按标准抗拉强度下限值等于650MPa钢材的要求，但40CrNiMo的低温冲击功应不小于31J（三个试样平均值）。 4.42 常用压力管道钢材在达到什么温度时才考虑蠕变，如何进行蠕变设计？
答：在设计中是否考虑蠕变，首先取决于金属温度的高低。通常碳钢在300~350℃、低合金钢在400~450℃时应考虑蠕变问题。 在压力容器和压力管道设计中，各国设计规范均采用简单处理方法，即借助于普通温度下的计算公式来确定壁内的相当应力，而其许用应力则取材料在高温下的蠕变极限和持久极限分别除以相应的安全系数后的较小值。
4.43 碳素钢和碳锰钢在高于425℃下长期使用时，应注意什么问题？为什么？
答：GB150-1998规定，碳素钢和碳锰钢在高于425℃下长期使用时，应注意钢中的碳化物相的石墨化倾向。
因为在这种条件下，钢中的渗碳体会发生分解，Fe3C→3Fe+C（石墨），这一分解使钢中的珠光体部分或全部消失，使材料的强度和塑性下降，冲击韧性下降更大，钢材明显变脆。 4.44 奥氏体不锈刚的使用温度高于525℃时，应注意什么问题？为什么？ 答：奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中的含碳量应不小于0.04%。若含碳量太低，钢的强度会显著下降。
因此，一般规定超低碳奥氏体不锈钢使用温度，304L控制在400℃以下，316L控制在 450℃以下。
4.45 对于介质中含有氢气的碳钢、低合金钢管道应如何选择材料？
答：对于操作温度等于或高于200℃，介质中含有氢气的碳钢、低合金钢管道，应根据管道的最高操作温度加20~40℃的裕量和介质中氢气的分压，按Nelson曲线选择适当的抗氢钢材。
4.46 在压力管道设计中常用的无损检验方法有几种？各有何优缺点？ 答：在压力管道设计中采用的无损检验方法主要有下列五种： （1） 射线透照检测
射线透照检测根据射线源不同又分γ-射线检测、χ射线检验和高能χ射线检测三种。射线透照检测具有透视灵敏度高、能永久保存记录等优点。但有费用高、设备笨重、不能发现发裂等一类线性缺陷等缺点。透照工件厚度与采用的射线能量大小有关，例如100kV的χ射线可探测不大于20mm厚度。可探出近表面及内部缺陷。 （2） 超声检测
适用范围广，灵敏度高，对人体无害，运用灵活，可立即得出探伤结论，费用低。适用于现场工作，能对正在运行的设备进行检测。但有只能检测简单形状工件、表面要求高、不能确定缺陷性质和尺寸、检测精度取决于探伤人员的经验、不能保存永久检测记录等缺点。可 检测出任何部位（表面、近表面、内部）缺陷。 （3） 磁粉检测
具有灵敏度高、速度快、能直观缺陷、操作方便、设备简单、费用低等优点。但不能检测非铁磁材料，不能发现内部缺陷，表面质量要求高，难于确定缺陷深度。用于检测表面及近表面微小缺陷。 （4） 涡流检测
适用于各种金属工件，不受工件厚度限制，检测速度快，适用于大批量单一产品生产，但只能检测缺陷的位置和范围。用于发现表面及近表面缺陷。 （5） 渗透检测
不受工件材料限制，不需专门设备，操作简单，不受工件厚限制。适用于发现表面及贯穿性缺陷。
4.47 压力管道设计常用的无损检测标准有哪些？ 答：压力管道设计常用的无损检测标准有下列六种： （1） GB/T2970—91 《中厚钢板无损检测方法》
（2） GB/T5777—1996 《无缝钢管超声波检测方法》
（3） GB11345—89 《钢焊缝手工超声波探伤法和探伤结果分级》 （4） GB/T7735—95 《钢管涡流探伤检验方法》
（5） GB12606—90 《钢管及圆钢棒的漏磁探伤方法》 （6） JB4730—94 《压力容器无损检测》
4.48 与射线检测方法相比，超声检测有何优缺点？ 答：与射线检测相比，超声检测有以下优点：
（1） 对危害性缺陷如裂纹、未熔合等检测灵敏度高；
（2） 检测厚度大，可达数米，而X—射线目前一般仅能探测40~60mm，Co60也只能探测到200mm；
（3） 可以从材料的任一侧进行探测，可以对在用设备进行检测和监控； （4） 探伤速度快，能测定缺陷的深度位置； （5） 设备简单，检测费用低； （6） 对人体无害。 超声检测有下列缺点：
（1） 判伤不直观，定性较困难； （2） 探伤结果无原始记录；
（3） 探伤结果受人的因素影响较大。
4.49 压力管道中常用的锥管螺纹标准有几种？相互间能否互换？ 答：共有两种：
（1） GB7306—87《用螺纹密封的锥管螺纹》 螺纹锥度：1：16 牙型角：55° 尺寸范围：1/16~6 标记示例：1 1/2圆锥内螺纹 Rc1 1/2； 1 1/2圆锥外螺纹 R 1 1/2 此标准等效采用ISO7/1—1982《用螺纹密封的管螺纹》。 （2） GB/T12716—91《60°圆锥管螺纹》 螺纹锥度：1：16 牙型角：60°
尺寸范围：1/16~12（英寸） 螺纹特征代号：NPT 标记示例： NPT 3/8 螺纹尺寸代号
60°牙型角圆锥管螺纹
此标准等效采用ANSI/ASME B1.20.1《Pipe threads, general purpose (inch)》。 两种圆锥管螺纹不能互换。
4.50 对斜接弯头的结构尺寸和使用有何限制？
答：斜接弯头的弯曲半径不宜小于其公称直径的1.5倍 。斜接角度大于45°时，不宜用于剧毒、可燃介质管道、或承受机械振动、压力脉动及由于温度化产生交变载荷的部位。 4.51 弯头的选用应注意什么问题？
答：弯头宜选用长半径弯头（R=1.5DN）。当选用短半径弯头（R=1.0DN）时，其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。
4.52 法兰连接用紧固件材料选择应考虑哪些因素？
答：选择法兰连接用紧固件材料时，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。垫片类型和操作压力、操作温度一样，都直接对紧固件材料强度提出了要求。 例如，对于采用缠绕式垫片密封的低压剧毒介质管道的法兰连接，虽然管道的操作压力、温度不高，但是，因为使缠绕式垫片形成初始密封所要求的比压力较大，从而要求紧固件承受的载荷较大。因此，在这种情况下就要求紧固件采用高强度合金钢制造。 4.53 闸阀的结构特点是什么？在管道中常做何种用途？
答：闸阀的闸板由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动，可接通或截断流体的通路。闸阀流动阻力小，启闭省力，广泛用于各种介质管道的启闭。当闸阀部分开启时，在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，阀座的密封面也易损坏，故一般不作为节流用。 4.54 截止阀和节流阀的结构特点各如何？
答：截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，阀瓣由阀杆带动，沿阀座中心线做升降运动。截止阀与节流阀结构基本相同，只是阀瓣形状有所不同，截止阀的阀瓣是盘形；节流阀的阀瓣多为圆锥形，可以改变流道截面积，以调节流量和压力。 4.55 止回阀的用途是什么？有几种型式，如何选用？
答：止回阀用于防止管道内的流体逆向流动，介质顺流时阀瓣开启，逆流时阀瓣自动关闭。 根据结构不同，止回阀可分升降式止回阀、旋启式止回阀、压紧式止回阀和底阀等四种。 升降式止回阀应安装在水平管道上。旋启式止回阀一般安装在水平管道上。安装在垂直管道上时，流体必须是向上流动。安装止回阀时，应注意介质流动方向与止回阀上的箭头方向一致。
4.56 球阀的结构特点如何？对可燃、易爆介质用球阀有何特殊要求？
答：球阀的阀瓣为一中间有通道的球体、球体绕自身轴线作90°旋转，达到启闭目的。有快速启闭的特点，流动阻力最小。根据球体结构不同，可分为浮动球和固定球两种，阀座有软密封和硬密封两种。
对可燃、易爆介质用软密封球阀，要求具有火灾安全结构和防静电结构。 4.57 常用疏水阀的结构特点和适用范围如何？
答：在压力管道设计中，常用的疏水阀有倒吊桶式疏水阀、杠杆浮球式疏水阀、自由浮球式疏水阀、圆板双金属式疏水阀和圆盘式疏水阀等。 倒吊桶式、杠杆浮球式及自由浮球式等三种疏水阀属于机械型疏水阀，此种疏水阀主要利用蒸汽和凝结水的密度差的原理工作。由于蒸汽和凝结水的密度相差很大，其产生的浮力不同，使浮子升降，从而启闭阀门。此类疏水阀具有排除空气能力强、排液能力大等特点，适用于蒸汽用量大的加热设备的疏水。适用于在水平管道上安装。 圆板双金属式疏水阀属热静力型疏水阀。疏水阀的感温体是双金属圆板，根据凝结水的温度变化使金属圆板呈凸或凹形弯曲，以此启闭疏水阀。此种疏水阀排量大，体积小，动作噪声小，多用于蒸汽伴热管道的疏水。 圆盘式疏水阀属于热动力型疏水阀，它是利用蒸汽和凝结水的温度不同，使变压室内的压力发生变化，从而开启疏水阀。此种疏水阀结构简单、体积小、维修简单，但空气流入后不能动作。动作噪声大、背压允许度底、不能在低压（0.03MPa以下）使用，蒸汽有泄漏，不适用于大排量。一般适用于水平安装。
4.58 阀门出厂前，一般要根据什么标准进行哪些试验？试验要求如何？ 答：阀门出厂前要根据ZBJ16006—90《阀门的试验与检验》进行壳体压力试验和密封试验。密封试验分上密封、低密封和高压密封试验。
根据阀门类别不同选择密封试验。闸阀和截止阀要进行上密封和低压密封试验。 壳体压力试验，一般采用温度不超过52°的水或粘度不大于水的非腐蚀性流体，以 38℃时1.5倍的公称压力进行。
低压密封试验，一般采用空气或惰性气体，以0.5~0.7MPa压力进行。 4.59 通用阀门规格书应包括哪些内容？阀门型号能否全面说明阀门规格？ 答：通用阀门规格书应包括下列内容： （1） 采用的标准代号；
（2） 阀门的名称、公称压力、公称直径； （3） 阀体材料、阀体对外连接方式； （4） 阀座密封面材料；
（5） 阀杆与阀盖结构；阀杆等内件材料，填料种类； （6） 阀体中法兰垫片种类、紧固结构及材料； （7） 其他特殊要求。
国内现行的阀门型号表示方法，对阀杆及内件材料、填料种类、中法兰垫片种类、中法兰紧固件材料种类等均无规定，不能全面说明阀门规格。
4.60 隔热层厚度计算的原则是什么？什么叫经济保温厚度？ 答：GB4272—92《设备及管道保温技术通则》规定：
（1） 为减少保温结构散热损失的保温层厚度应按“经济厚度”的方法计算，并且其热损失不得超过标准的规定值。
只有在用“经济厚度”计算无法满足散热损失要求或无法使用“经济厚度”法计算时，方可按允许热损失计算；
（2） 设备及管道内介质在允许或指定温度降条件下，保温层厚度按热平衡法计算； （3） 为延迟管道内介质冻结，凝固的保温厚度按热平衡法计算；
（4） 防止烫伤的保温厚度按表面温度计算。保温层表面温度不超过60℃。
经济保温厚度是指保温后设备及管道年热损失费用和保温工程投资的年分摊费用之和为最小值时的保温层厚度。
