压力管道用材料基础知识(金属材料、非金属材料)
(第四部分)压力管道基础知识
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压力管道基础知识
2 压力管道的基本结构 压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管道元 件以及安全保护装置(安全附件)、附属设施等组成。 安全保护装置：紧急切断装置(紧急切断阀等)；安全泄压装 置(安全阀、爆破片等)；测漏装置；测温测压装置(温度表、 压力表)、静电接地装置、阻火器、液位测试装置(液位计)和 泄漏气体安全报警装置(声、光报警)。 附属设施：阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压站、 监控系统等。 不同用途的压力管道，如长输管道中的输油管道和输气管 道、城镇燃气管道、热力管道、各种工业管道等，其组成各有 特点，有时差别很大
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压力管道基础知识
2 ） GC2 级：除规定的 GC3 级管道外，介质毒性程度、火灾危险 性（可燃性）、设计压力和设计温度低于GC1级的管道。 3）GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或者等 于 1.0MPa ，并且设计温度高于－ 20℃但是不高于 185℃的管道。 4. 动力管道（ GD ）：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介 质的管道。－GD1级、GD2级 1）GD1级 ：设计压力大于或者等于6.3MPa，或者设计温度高 于或者等于400℃的动力管道为GD1级。 2）GD2级:设计压力小于6．3MPa，且设计温度低于400"12的动 力管道为GD2级。
压力管道基础知识
工业管道识别符号 识别符号用以识别工业管道内物质名称和状态的记号。工业 管道的识别符号由物质名称、流向和主要工艺参数等组成，其标 识应符合以下要求： 1．物质名称的标识：(1)物质全称；(2)物质化学分子式。 2．物质流向的标识：当基本识别色的标识方法采用有方向（箭 头）标识时，其标识的指向就作为表示管道内物质的流向；如管 道内物质的流向是双向的，其标识的指向应做成双向。 3．物质压力、温度、流速等主要工艺参数的标识，使用方可按 需自行确定使用。 4．上述的标识符号中的字母、数字的最小字体，以及表示物质 流向的箭头最小外形尺寸，应以能清楚观察识别符号确定。
压力管道的分类
压力管道的分类压力管道是一种用于输送液体、气体或固体的管道系统。
根据不同的特性和用途，压力管道可以被分为多个分类。
本文将从不同的角度介绍压力管道的分类。
一、按照用途分类根据压力管道的用途，可以将其分为工业管道、民用管道和特种管道。
1. 工业管道：主要用于工业生产过程中输送液体、气体或固体的管道系统。
例如，石油管道、化工管道、冶金管道等。
2. 民用管道：主要用于居民生活中的供水、供气、供热等管道系统。
例如，自来水管道、燃气管道、暖气管道等。
3. 特种管道：主要用于特殊领域的管道系统。
例如，核电站中的冷却水管道、医院中的医用气体管道等。
二、按照介质分类根据压力管道输送的介质，可以将其分为液体管道、气体管道和固体管道。
1. 液体管道：主要用于输送各种液体介质，例如水、石油、化工液体等。
液体管道通常采用金属管道或塑料管道。
2. 气体管道：主要用于输送各种气体介质，例如天然气、煤气、氮气等。
气体管道通常采用钢管或塑料管道。
3. 固体管道：主要用于输送颗粒状、粉状或固体颗粒的介质，例如煤粉管道、水泥管道等。
固体管道通常采用钢管或陶瓷管道。
三、按照压力等级分类根据压力管道的设计压力等级，可以将其分为高压管道、中压管道和低压管道。
1. 高压管道：设计压力大于10MPa的管道。
高压管道通常用于输送高压气体、液体或高温介质，例如高压蒸汽管道、高压天然气管道等。
2. 中压管道：设计压力在1-10MPa之间的管道。
中压管道通常用于输送中压气体、液体或介质，例如城市燃气管道、工业用水管道等。
3. 低压管道：设计压力小于1MPa的管道。
低压管道通常用于输送低压气体、液体或介质，例如自来水管道、通风管道等。
四、按照材质分类根据压力管道的材质，可以将其分为金属管道和非金属管道。
1. 金属管道：主要由金属材质制成，具有较高的强度和耐压能力。
常见的金属管道材质包括钢管、铜管、铝管等。
2. 非金属管道：主要由塑料、橡胶、玻璃等非金属材料制成。
压力管道作业人员培训-基础知识培训材料
2
4
0
严重 事故（起）
13
1
2
8
12
10
死亡 人数（人）
26
17
42
21
33
9
受伤 人数（人）
149
60
64
46
33
29
直接经济损失(万元)
207.97
603.99
3161.2
75.6
103.4
45.6
我国压力管道安全监察体系
*
安全技术规范
我国压力管道安全监察体系
*
通常成为规程、规则、导则、细则、技术要求等，是强制性的
Pw
D
42
16
0.1
25
150
①③
①②③
①③
①②③
①③
①③
压力管道的分类、分级
*
《特种设备目录》中列出的压力管道为特种设备的一个种类，分为： 长输管道－GA类，是指产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道，具体讲就是跨越地、市输送商品介质的管道、跨越省、（自治区、直辖市）输送商品介质的管道 分为GA1级和GA2级 公用管道－GB类，主要指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道（GB1级）和热力管道（GB2级）。 工业管道－GC类，用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道 分为GC1、GC2和GC3三级 最初的划分是在《压力管道安装单位资格认可实施细则》2000年规定的，在《压力管道安全管理与监察规定》中有有分类，但没有分级
压力管道的监察范围
*
《压力管道安全管理与监察规定》界定的管道监察范围： 输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道 输送GB50160 《石油化工企业设计防火规范》及GBJl6《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道 最高工作压力大于等于0.1MPa(表压，下同)，输送介质为气(汽)体、液化气体的管道 最高工作压力大于等于0.1MPa，输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度高于等于标准沸点的液体的管道 前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等 不适用于下述管道 设备本体所属管道 军事装备、交通工具上和核装置中的管道 输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体，其管道公称直径小于150mm ，且其最高工作压力小于1.6MPa的管道 入户(居民楼、庭院)前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点 (不含热力点)之后的热力管道。
管道基础知识(二)
2）选用加强管嘴目的：在异径三通的标 准范围满足不了时，应选用加强管嘴。 3）支管座所用材料为锻件或厚壁无缝管。 4）临氢高压系统用的多 5）临氢高压系统用加氢管嘴型式：对焊 加强管接头、承插焊加强管接头、带短管 的加强管接头、螺纹加强管接头。 6）对于加强管接头设计院都有院标。
GB9948《石油裂化用无缝钢管》:10#、20#、 1Cr5Mo、15CrMo、1Cr18Ni9 GB/T18984《低温管道用无缝钢管》:16MnDG、 10MnDG、09DG、09Mn2VDG、06 Ni 3MoDG。 注DG：表示低温管道 GB/T14976《输送流体用不锈钢无缝钢 管》:0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、
3、钢管材料的价格比较
不锈钢是碳钢的10倍、是普通低合金钢的 4倍；钛材是不锈钢的6-7倍。
二、钢管 1、焊接管
目前，常用的焊接钢管根据其生产时采用
的焊接工艺不同可以分为连续炉焊（锻焊）钢
管、电阻焊钢管和电弧焊钢管三种。一般：
1）连续炉焊（锻焊）钢管是在加热炉内对钢 带进行加热，然后对已成型的边缘采用机械加 压方法使其焊接在一起而形成的具有一条直缝 的钢管。（不加焊接填充物） 2）电阻焊钢管是通过电阻焊或电感应焊焊接 方法生产的、带有一条直焊缝的钢管。（不加 焊接填充物） 3）电弧焊钢管是通过电弧焊焊接方法生产的 钢管。根据焊缝形状的不同，电弧焊钢管可分 为直缝管和螺旋焊缝管两种。 （插螺旋焊缝钢管图片）
1）DN≤600的管道法兰采用现行标准SH3406、 HG/T20615或ASME B16.5系列； 650≤DN≤1500的管道法兰采用现行标准SH3406、 HG/T20623 B系列或ASME B16.47B系列（环槽面 法兰采用A系列）； DN＞1500的法兰需要根据工况计算单独出图，针对
压力管道基础知识讲座——常用金属材料
压力管道基础知识讲座——常用金属材料压力管道是一种用于输送液体、气体或者其他流体的管道系统。
它承受的压力很高，因此需要选择合适的材料来保证安全可靠的运输。
常用的金属材料有碳钢、不锈钢、铝合金和铜合金等。
碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的力学性能和耐腐蚀性。
它的主要成分是碳和铁，其中一般含有较少的合金元素。
碳钢在常温下具有较高的强度和硬度，但在高温下容易发生变形。
碳钢管道可以用于输送一般的液体、气体和蒸汽，但不适用于高温、高压或者腐蚀性介质。
不锈钢是一种抗腐蚀的金属材料，具有较高的强度和硬度。
它的主要成分是铁、铬、镍和其他合金元素。
不锈钢管道具有良好的耐腐蚀性，可以用于输送酸碱盐类介质和高温高压的流体。
不锈钢管道广泛应用于化工、石油、食品和制药等行业。
铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的导热性和电导性。
它的主要成分是铝和其他合金元素，例如铜、锌和锰等。
铝合金管道适用于输送低压的液体、气体和蒸汽，在航空航天、汽车和建筑等领域有广泛应用。
铜合金是一种导热性和导电性较好的金属材料，具有优异的抗腐蚀性和可加工性。
它的主要成分是铜和其他合金元素，例如锌、镍和铝等。
铜合金管道适用于输送液体、气体和蒸汽，在化工、船舶和海洋工程等领域有广泛应用。
选择合适的金属材料是确保压力管道安全运行的重要因素。
除了上述常用的金属材料，还可以根据具体的介质和工况选择其他特殊材料，例如合金钢、镍基合金和钛合金等。
此外，还需要考虑管道的连接方式、防腐蚀措施和监测维护等因素，以确保压力管道的可靠性和安全性。
压力管道基础知识
压力管道基础知识一、压力管道基本概念（一）管道的概念根据国家标准《工业金属管道设计规范》GB50316-2000的规定，管道是由管道组成件、管道支吊架等组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。
国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97的定义是：由管道组成件和管道支承件组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其他组成件或受压部件的装配总成。
按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道称之为“管道系统”或“管系”。
上述定义包含两个含义：（A）管道的作用：是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动。
1）流体：在有些标准中称为介质。
流体可按状态或性质进行分类。
a）按状态分：气体；液体；液化气体：是指在一定压力下呈液态存在的气体；浆体：是指可燃、易爆、有毒和有腐蚀性的浆体介质。
b）按性质分：火灾危险性；是指可燃介质引起燃烧的危险性，分为可燃气体、液化气体和可燃液体。
有甲、乙、丙三类。
爆炸性；与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或在高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。
毒性；按GB5044分级。
有剧毒（极度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类四个级别。
腐蚀性。
是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质。
2）输送流体：依靠外界的动力（利用流体输送机械如压缩机、泵等给予的动能）或流体本身的驱动力（如介质本身的压力）将管道源头的流体输送到管道的终点。
3）分配流体：通过管系中的支管将流体分配到设计规定的多个预定的设备或用户。
4）混合流体：将管系中来自不同支管中的流体在管道中进行混合，如稀释等。
5）分离流体：将管道内部不同状态的流体通过支管进行分离，如汽液分离、油水分离等。
6）排放流体：将管道内部流体通过支管进行排放，如超压放空、排放被分离的流体等。
7）计量流体：通过设置于管道系统中的计量仪表对输送、分配的流体进行计量，如测量流量、压力、温度和粘度等。
垫片
垫片1 概述常用法兰垫片有: 非金属垫片、半金属垫片、金属垫片。
1.1非金属垫片（软垫片）: 一般以石棉为主体配以橡胶等材料制作而成, 通常在操作温度较低、操作压力不高的管道上使用。
1.2半金属垫片: 由金属材料和非金属材料共同组合而成, 常用的有缠绕式垫片和金属包垫片, 比非金属垫片承受的压力温度范围较广。
1.3金属垫片: 全部由金属制作, 有波形、齿形、椭圆形、八角形和透镜垫等, 这种垫片一般用在半金属垫片所不能承受的高温高压管道法兰上。
2非金属垫片2.1 该垫片的使用寿命按一年左右考虑。
2.2中石化总公司有另一种非金属垫片—聚四氟乙烯包复垫片,该垫片最高工作温度-180~150℃, 最高工作压力: 2.0MPa。
垫片本身有剖切型包复和折包型包复两种。
常用于低温或者要求干净的场合如净化压缩空气、润滑油等介质的管道上。
2.3 真空管道法兰用橡胶密封圈。
2.4 在美国, 很多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用。
3 半金属垫片3.1 缠绕式垫片: 是半金属垫片中最理想的一种, 垫片的主体由V型或M型金属带填加不同的软填料用缠绕机螺旋绕制而成。
为加强垫片主体和准确定位, 设有金属制内环和外环（定位环）。
常用的金属带为不锈钢带, 软填料为特殊石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
除非另有规定垫片的外环材料均为碳钢, 内环材料一般与金属带材料相同, 亦可根据要求确定, 碳钢内外环应进行防锈处理。
-------来自施工现场的观察结果。
3.3 一般情况下, 突台面法兰配缠绕式垫片时须带外环或内外环（视操作条件而定,一般压力在PN5.0MPa以上、温度在350℃以上时, 应带内外环）用于凹凸面法兰时应带内环。
用于榫槽面法兰时, 应采用基本型。
3.4 常用的缠绕钢带有：20，1Cr13, 0Cr19Ni9, 0Cr18Ni10Ti, 0Cr17Ni12Mo2（316）等材料，但20材料目前已不多用，而1Cr13的抗腐蚀性能也不是理想，反而容易使法兰表面生锈，故也不多用。
压力管道材料基础知识3
2.压力管道常用金属材料及非金属材料金属材料是目前应用最广泛的工程材料，包括钢铁材料、有色金属材料（如铝镁合金、铜及铜合金，钛及钛合金等）。
钢铁材料是钢和铸铁的总称。
工业用钢按照化学成分可以分为碳素钢和合金钢两类。
碳素钢除铁、碳元素之外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素。
合金钢是为了改善和提高钢的性能，在碳钢的基础上特意加入某些合金元素而得到的钢种。
一、铸铁含碳量大于2.06%的铁碳合金成为铸铁（而真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%－6.67%）。
铸铁的主要成分除铁之外，含碳和硅量较高。
由于铸铁中的含碳量较高，使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在，而是以游离的石墨存在。
铸铁的性能特点是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差，一般不能锻造，但它却具有优良的铸造性、减磨性、切削加工性能，价格便宜，因此常用作泵机座、低压阀体等材料，有时地下低压管网也有铸铁做成的管子和管件。
根据铸铁中石墨的形状不同可将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁三类。
二、碳钢含碳量小于等于2.06%的铁碳合金称为碳素钢。
如按化学成分分类常分为低碳钢（C＜0.25%），中碳钢（C=0.25%～0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）三种；按质量分类常分为普通钢（S≤0.05%，P≤0.05%）、优质钢（S≤0.04%，P≤0.04%）和高级优质钢（S≤0.02%，P≤0.03%）三类；按用途分常分为结构钢、承压用钢、工具钢等。
由于中碳钢和高碳钢可焊性差，在工程设计中除螺栓材料外，常用的压力管道材料都是低碳钢。
三、合金钢合金元素因溶于铁素体中起固溶强化作用，从而提高了材料的硬度和强度，但同时却使其韧性和塑性相对降低。
压力管道中常用的合金钢有低合金钢、调质钢、不锈钢、耐热钢和低温钢。
工程上常用的低合金钢有碳锰系、碳锰钒系、铬钼钒系等系列。
GB/T1591标准给出了碳锰系和碳锰钒系低合金钢的化学成分和机械性能要求。
该标准列出了Q295A（B）、Q345AE、Q390A E、Q420A E、Q460CE共20种材料牌号。
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一、单选题【本题型共15道题】
1.根据TSG D0001-2009规定，奥氏体不锈钢在（）区间长期使用时，应采取适当的防护措施防止材料脆化。
?A．500-850℃?
?B．450-800℃?
?C．520-900℃?
?D．540-900℃
正确答案：[D]
用户答案：[D] ??得分：6.60
2.铬钼合金钢在（）区间长时间使用时，应当根据使用经验和具体情况提出适当的回火脆性防护措施。
?A．400-500℃?
?B．350-450℃?
?C．400-550℃?
?D．410-550℃
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
3.管道组成件所用材料采用国际标准或者国外标准，首次使用前，应对化学成份（）进行复验，并且进行焊接工艺评定，符合规定要求时，方可投入制造。
?A．物理性能?
?B．力学性能?
?C．工艺性能?
?D．化学性能
正确答案：[B]
用户答案：[B] ??得分：7.60
4.TSG D0001-2009规定，灰铸铁和可锻铸铁用于可燃介质时，使用温度高于或者等于150℃，设计压力小于或者等于（）MPa。
?A．1.6?
?B．2.0?
?C．1.0?
?D．1.2
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
5.
用于管道组成件的碳素结构钢的焊接厚度：沸腾钢.半镇静钢，厚度不得大于（）；A级镇静钢，厚度不得大于（）；B级镇静钢，厚度不得大于（）。
?A．?
?B．?
?C．?
?D．
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
6.金属在外力作用下抵抗变形或断裂的能力，称为（）。
?A．硬度?
?B．强度?
?C．韧性?
?D．塑形
正确答案：[A]
用户答案：[A] ??得分：6.60
7.奥氏体不锈钢使用温度高于540℃（铸件高于425℃）时，应当控制材料含碳量不低于（），并且在固溶状态下使用。
?A．0.04%?
?B．0.03%?
?C．0.06%?
?D．0.02%
正确答案：[A]
用户答案：[A] ??得分：6.60
8.根据TSG D0001-2009规定，铸铁（灰铸铁.可锻铸铁.球墨铸铁）不得应用于（）级管道。
?A．GC1?
?B．GC1.GC2?
?C．GB1?
?D．GC1.GB1
正确答案：[A]
用户答案：[A] ??得分：6.60
9.受压元件（螺栓除外）用材料应有足够的强度.塑形和韧性，在最低温度使用下应具备足够的抗脆断能力。
当采用延伸率低于（）的材料时，应采取必要的安全防护措施。
?A．9%?
?B．12%?
?C．14%?
?D．11%
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
10.将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到饱和固溶体的热处理工艺，称为（）。
?A．调质?
?B．固溶处理?
?C．退火?
?D．回火
正确答案：[B]
用户答案：[B] ??得分：6.60
11.根据TSG D0001-2009规定，碳钢.碳锰钢.低温用镍钢不宜长期在（）℃以上使用。
?A．260?
?B．350?
?C．425?
?D．500
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
12.TSG D0001-2009规定，对球墨铸铁的使用温度范围是如何规定的？（）
?A．高于-46℃，并且低于或者等于260℃。
?
?B．高于-20℃，并且低于或者等于260℃。
?
?C．高于-20℃，并且低于或者等于350℃。
?
?D．高于0℃，并且低于或者等于350℃。
正确答案：[C]
用户答案：[C] ??得分：6.60
13.TSG D0001-2009规定，用于焊接的碳钢.低合金钢的含碳量应当小于或者等于（）。
?A．0.20%?
?B．0.30%?
?C．0.15%?
?D．0.10%
正确答案：[B]
用户答案：[B] ??得分：6.60
14.将工件加热到适当温度，保温一段时间后，从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺，称为（）。
?A．正火?
?B．退火?
?C．淬火?
?D．回火
正确答案：[A]
用户答案：[A] ??得分：6.60
15.
TSG D0001-2009规定，沸腾钢、半镇静钢、A级镇静钢不得用于（）介质管道。
?A．有毒?
?B．可燃?
?C．极度.高度危害?
?D．有毒.可燃
正确答案：[D]
用户答案：[D] ??得分：6.60。