燃气工程常用设备材料基本知识

燃气工程常用材料设备基本知识卢宗鉴中国燃气预算采购管理部2011年5月目录•第一章A钢制管材•第一章B钢制管材的管路附件•第二章PE管材、PE管件、PE阀门•第三章阀门•第四章调压设备•第五章计量设备城市燃气压力等级分类名称压力(MPa)高压燃气管道A2.5＜P≤4.0B1.6＜P≤2.5次高压燃气管道A0.8＜P≤1.6B0.4＜P≤0.8中压燃气管道A0.2＜P≤0.4B0.01＜P≤0.2低压燃气管道P≤0.01第一章A钢制管材一、钢制管材的分类钢制管材按照制造方式分：无缝钢管有缝（焊接）钢管钢制管材按照化学成分分：碳素结构钢钢管低合金钢钢管合金钢钢管（包括不锈钢钢管）无缝钢管按照制造工艺分：热轧无缝钢管冷拔无缝钢管第一章A钢制管材一、钢制管材的分类焊接钢管按照焊接工艺分：无填充金属焊接钢管（连续炉焊钢管电阻焊钢管）有填充金属焊接钢管（埋弧焊钢管熔化极气体保护电弧焊钢管）焊接钢管按照焊缝形式分：直缝焊接钢管螺旋缝焊接钢管无填充金属焊接钢管分：连续焊钢管电阻焊钢管有填充金属焊接钢管分：埋弧焊钢管熔化极气体保护电弧焊钢管第一章A钢制管材一、钢制管材的分类无缝钢管：1、采用热加工方法制造的不带焊缝的钢管叫无缝钢管（热轧无缝钢管）。2、热加工后的管状产品进一步冷加工至所要求的形状叫冷拔无缝钢管。第一章A钢制管材一、钢制管材的分类无填充金属焊接钢管3、连续炉焊：在加热炉里对钢带进行加热，然后对已成型的边缘采用机械加压方法焊接在一起而成形的一条焊缝的工艺。在此，将钢卷逐卷对接在一起，以保证焊管机形成一个连续的工艺（这种工艺是对焊工艺的一种）。4、电阻焊：通过电阻焊接或电感应焊接而形成一条焊缝的一种工艺。在此，待焊接边缘通过机械加压方法焊接在一起，焊接热量由电阻产生。ERW钢管：就是高频直缝电阻焊钢管，英文ElectricResistanceWelding，缩写简称为ERW。第一章A钢制管材一、钢制管材的分类有填充金属焊接钢管5、埋弧焊：此种工艺是通过一个或几个裸金属自耗电极与工件之间的一个或数个电弧对金属加热而产生金属结合的一种焊接工艺。电弧和熔化金属被工件上的易熔小颗粒材料保护起来。不需加压，填充金属部分或全部来自电极。6、熔化极气体保护电弧焊：此种工艺就是通过连续的自耗电极和工件之间的一个或数个电弧对金属加热而产生金属结合的一种焊接工艺。其保护完全由外部提供的气体或混合气体来获得。不需加压，填充金属来自电极。第一章A钢制管材一、钢制管材的分类燃气工程中常用的钢制管材包括：热轧无缝钢管冷拔无缝钢管双面埋弧焊螺旋缝钢管高频直缝电阻焊钢管燃气工程中常用的镀锌钢管也是高频电阻焊钢管。第一章A钢制管材二、钢制管材的规格钢制管材为了与目前国际上流行的两个不同系列的钢管外径相适应，分为两个外径系列：A系列为英制系列(CLASS系列)，也称系列I管子外径按ASMEB36.10M的规定。ASMEB36.10M是美国国家标准中的钢管标准号。ASME是AmericanSocietyofMechanicalEngineers（美国机械工程师协会）的英文缩写。B系列为公制系列(PN系列)，也称系列II管子外径按ISO4200的规定。ISO4200是焊接和无缝平端钢管的尺寸和单位长度重量的标准。ISO是InternationalOrganizationforStandardization(国际标准化组织)的英文缩写。国际标准化组织是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。中国是ISO的正式成员。第一章A钢制管材二、钢制管材的规格A系列就是俗称的大外径系列，B系列就是俗称的小外径系列。但A系列的大外径仅限于DN250以下，在DN300以上其直径反而小于B系列。很多情况下两者差别是很大的：如DN100时差了6.3mm，大直径时差别达20mm以上。通常情况下，焊接钢管一般选用A系列，无缝钢管一般选用B系列。第一章A钢制管材二、钢制管材的规格•公称通径：公称通径（公称口径、公称直径）是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，公称通径是供参考用的一个方便的整数，与加工尺寸仅呈不严格的关系。公称通径用字母“DN”后面紧跟一个数字表示。•钢管的规格一般用希腊字母“Φ”开头加钢管的外径*壁厚，例如Φ219*6，表示钢管的外径是219mm，壁厚是6mm。也有用“公称通径*壁厚”表示的，不过这种表示方法是不规范的。第一章A钢制管材二、钢制管材的规格公称通径公称通径A系列钢管B系列钢管PE管公称外径1/21521.318203/42026.9252512533.732321-1/43242.438401-1/24048.3455025060.357632-1/26576.1767538088.989904100114.31081101255125139.71331406150168.31591601808200219.12192002251025027327325028012300323.932531514350355.6377355第一章A钢制管材二、钢制管材的规格•需要注意的是，有些设计图纸和技术资料，设计者和资料编制者图省事，公称通径只用一个“D”字母表示，例如用D20表示DN20。•钢管的“公称通径”和“钢管”的外径是两个不同的概念，部分公称通径数据和不同规格的钢管外径数相同，要注意认真区别。例如公称通径是DN32的钢管和外径是Φ32的钢管是不一样的。公称通径是DN32的钢管，A系列钢管外径是Φ42.4，B系列钢管外径是Φ38。•此外，燃气工程中使用的燃气PE管，通常用Dn表示“公称外径”。目前对PE管材公称外径的表示方法有很多种，用Dn表示是比较规范的表示方法，由于PE管材通常不使用“公称通径”表示方法，所以PE管材的表示方法一般不容易将“公称外径”和“公称通径”混淆。第一章A钢制管材二、钢制管材的规格•公称通径≤100的焊接钢管，通常只写公称通径，例如DN15的焊接（镀锌）钢管，表示外径是21.3mm，壁厚是2.8mm的焊接（镀锌）钢管。需要注意的是，这种表示方法，通常表示壁厚符合GB/T3091标准的标准壁厚的焊接（镀锌）钢管。•如果是小于标准壁厚的焊接（镀锌钢管），或者是GB/T3091标准中的壁厚加厚管，其壁厚需要在规格中表示出来或者注明“壁厚加厚管”。•GBT3091-2001.doc第一章A钢制管材三、钢制管材采购的数量验收•1、无缝钢管以检重方式验收数量，无缝钢管通常不定尺交货。无缝钢管壁厚通常有正公差，实际检重数量大约是理论重量的105~108%。•2、焊接钢管以理论计算方式验收数量，焊接钢管通常定尺交货。•3、钢管理论重量计算公式0.02466*[（外径-壁厚）*壁厚]=kg/m（保留2位小数）例如219*6钢管：0.02466*[（219-6）*6]=31.52kg/m第一章A钢制管材四、钢制管材的材质•1、钢材的化学成分•钢材中除主要化学成分Fe以外，还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素，这些元素虽含量很少，但对钢材性能的影响很大。•碳是决定钢材性能的最重要元素。•钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等，控制掺入量可冶炼成低合金钢。•钢中主要的有害元素有硫、磷及氧，要特别注意控制其含量。•磷是钢中很有害的元素之一，主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加，钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低，但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。•硫也是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，降低钢材的各种机械性能。由于硫化物熔点低，使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离，引起钢材断裂，形成热脆现象，称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。•氧是钢中有害元素，主要存在于非金属夹杂物中，少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差。第一章A钢制管材四、钢制管材的材质2、钢材的力学性能•钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。•燃气用钢管主要的力学性能有：屈服强度、抗拉强度、伸长率•1）屈服强度钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。钢材的屈服强度是指材料在出现屈服现象时所能承受的最大应力。屈服强度值用MPa表示。需要注意的是，不能片面追求材料的高屈服强度，因为随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度会降低，材料的脆断危险性会增加。•屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。2）抗拉强度•钢材或试样在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。抗拉强度值用MPa表示。•3）伸长率材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。伸长率用％表示。第一章A钢制管材五、按照化学成分分类的几个钢种–1、碳素结构钢–含碳量约0.05％～0.70％，个别可高达0.90％。可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。–普通碳素结构钢含杂质较多，价格低廉，用于对性能要求不高的地方，它的含碳量多数在0.30％以下，含锰量不超过0.80％，强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好。除少数情况外，一般不作热处理，直接使用。普通碳素结构钢用途很多，用量很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。–这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275Mpa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。–燃气工程用钢管中的Q235B,属于普通碳素结构钢。第一章A钢制管材五、按照化学成分分类的几个钢种–优质碳素结构钢钢质纯净，杂质少，力学性能好，可经热处理后使用。根据含锰量分为普通含锰量(小于0.80％)和较高含锰量(0.80％～1.20％)两组。含碳量在0.25％以下，多不经热处理直接使用，或经渗碳、碳氮共渗等处理，制造中小齿轮、轴类、活塞销等；含碳量在0.25％～0.60％，典型钢号有40，45，40Mn，45Mn等，多经调质处理，制造各种机械零件及紧固件等；含碳量超过0.60％，如65，70，85，65Mn，70Mn等，多作为弹簧钢使用。–燃气工程中使用的螺栓一般选用35、35CrMo，螺母选用30、30CrMo。–燃气工程用钢管中的20、20g，L175~245管线钢系列，属于优质碳素结构钢。第一章A钢制管材五、按照化学成分分类的几个钢种–碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通螺钉、螺母等零件。–Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。钢制管材一般不选用这两种钢号。第一章A钢制管材五、按照化学成分分类的几个钢种–2、低合金钢–低合金钢与碳素钢、低合金钢与合金钢之间，明确划出的概念是不存在的。目前低合金钢的基本含义是：合金元素总量在1.2~3（5）%，屈服强度在275Mpa以上，具有良好的可加工性和耐腐蚀性，型、带、板、管等形状，在热轧状态直接使用的钢材。–燃气工程用钢管中的Q345BL290~555管线钢