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Q195、Q215、Q235、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0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2等奥氏体不锈钢，0Cr13、1Cr13、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Q295、Q345、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 1Cr18Ni9、

0Cr19Ni9、

00Cr19Ni11、

0Cr17Ni12Mo2、

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 0Cr18Ni9、

00Cr19Ni9、

0Cr17Ni12Mo2、

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 0Cr18Ni9、

00Cr19Ni10、

0Cr17Ni12Mo2、

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Q195、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、

1Cr18Ni9、

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、

1Cr19Ni9、

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 6479、GB 9948、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、1Cr19Ni9、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、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A3、20、16Mn、20g、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、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、0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、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、0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、(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、0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、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、0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、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：

BL2、BL3、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) M10、M12、M16、M20、M24、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) M10、M12、M16、M20、M24、M27、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 M10、M12、M16、M20、M24、M27、

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) M10、M12、M16、M20、M24、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M10、M12、M30×2、M33×2、M36×3、M39×3、M45×3、M52×5、

M56×4，增加了M14、M30、M33；

等长双头螺柱及全螺纹螺柱规格无M10、M12、M30×2、M33×2、M52×4、M56×4，增加了M14、M30、M33、M42×3、M52×3、M56×3、M64×3、M70×3、M76×3、M82×3、M90×3。

螺母规格无M10、M12、M30×2、M33×2、M52×4、M56×4，增加了M14、M30、M33、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M14、M27、M33、M39、M45、M52、M70、M76、M82、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<0.4%时，钢材的淬硬倾向不明显，可焊性优良，焊接时不必预热；

当Ce<0.4～0.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热，控制焊接线能量等工艺措施；

当Ce<0.6%时，淬硬倾向强，属于难焊钢材，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

焊接时，焊缝区域由于高温作用会引起晶粒长大，从而增加焊后开裂的倾向，钢中加入细化晶粒和阻碍晶粒长大的元素，如Mo 、Ti、V，且以Al脱氧时，有利于改善焊接性能，而C、Ni、Mn则会增加开裂的危险。

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：Sch10、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<200mm的管子，Sch80相当于XS。

（3）以钢管壁厚尺寸表示壁厚

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℃

00Cr19Ni10、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