常用燃气管道材料介绍

编号：SY-AQ-03667

( 安全管理)

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常用燃气管道材料介绍

Introduction of common gas pipeline materials

常用燃气管道材料介绍

导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。

燃气管道主要使用钢管、铸铁管和塑料管等。燃气高压、中压管道通常采用钢管，中压和低压采用钢管或铸铁管。塑料管多用于工作压力≤0．4MPa的室外地下管道。

一、燃气管线对钢管材质的要求

燃气管线用钢除必须满足强度要求(力学性能)和焊接性外，还需根据环境温度、管径大小、输送压力及输送介质的腐蚀性等条件；考虑钢材的冲击韧性、韧脆转变温度和耐腐蚀性能。

1．力学性能

(1)抗拉强度

是指钢材在拉伸试验中，试件在拉断时对应的最大应力，用σb 表示，单位为MPa。同一种钢的不同试件测定出的抗拉应力略有差别，标准中提供的抗拉强度是指该钢种最低抗拉强度值。我国常用管材抗拉强度在330～515MPa之间，见表2-1。

(2)屈服强度

钢的屈服强度是指钢在拉伸试验中，试样拉伸变形，当不计初始瞬时效应时，屈服阶段的最小应力用σs表示，单位为MPa。我国常用管线用钢的屈服强度在205～415MPa之间。

(3)伸长率

是钢在拉伸试验时，试样被拉断后，标距的伸长与原标距的百分比。钢的屈服强度愈低，则伸长率愈大，标志钢的塑性愈好。伸长率大的钢材制管成型好，易于焊接加工。

常用国产管材的伸长率一般均大于20%。常见国产管材的力学性能见表2-1。

2．断裂韧性

管线断裂可分为韧性断裂和脆性断裂，韧性断裂是在过大拉应力和裂纹缺陷同时存在的条件下，由细小的裂纹逐渐扩展而最终造成的断裂。其断面呈暗灰色纤维状。脆性断裂，是由低温、应力和裂纹缺陷三种条件共同作用造成的，其断裂常在远低于钢材屈服应力条件下突然发生，断裂后的断裂面呈发亮的结晶状。对于高强度、

厚壁、韧性低的管材在低温、高应力使用条件下容易发生断裂。为了防止管线在工作条件下断裂，在制管和施工中应注意消除管线裂纹缺陷。并从选择管线用钢，提高钢材韧性来防止管线裂断。

表2-1常用管材的力学性能

标准

钢种等级

最低抗拉强度/MPa

最低屈服强度/MPa

伸长率δ①②

50

可比较的API标准刚种

GB8163

10

335

205

24

A

20 390 245 20

B

09MnV 430 295 22

X42 16Mn 490 325 21

X46

GB9711

SY5297-1991 S205

330

205

31～35

A

S240

415

240

25～28

B

S290

415

290

25～28

X42

S315 435 315 24～27 X46

S360 455 360 23～26 X52

S385 490 385 22～24 X56

S415

515

415

21～23

X60

S450

530

450

20～23

X65

S480

565

480

19～21

X70

①标距为50mm时，伸长率δ50

最小值按下式计算

式中A——拉伸试样横截面面积，mm2

；

σb

——母材最低抗拉强度，MPa。

各种不同厚度不同钢种拉伸试样的伸长率最小值见SY5297—1991附录B。

②表列的数据为宽38mm，厚6～10mm试样的伸长率。厚度小的取小值，厚度大的取大值，中间值可内插。

钢材的断裂韧性，是指含裂纹的金属材料在破断前吸收能量和塑性变形的能力。断裂韧性与钢材的化学成分、合金元素、热处理工艺、材料厚度和方向性有关。应尽可能降低钢中碳、硫、磷的含量，适当添加钒、铌、钛、镍等合金元素，采用控制轧钢，控制冷却等工艺，使钢的纯度提高，材质均匀，晶粒细化，则可以提高钢的韧性。目前冶金技术发达的国家在生产高强度管线用钢时，大都采用降碳增锰，减少硫、磷杂质，改变杂质形态等来提高管材的强

度和韧度。

对于某种钢材，其断裂韧度在一定温度范围内是随使用温度的降低而降低。当温度低到某一临界温度附近时，韧度会出现突然下降现象。在这个温度下，钢材从韧度断裂转变为脆性断裂。这个温度称作钢材的韧脆转变温度。

钢材的韧度指标通常用剪切值，冲击吸收功来衡量。采用夏比冲击试验进行测定。

管线工作温度越低，钢管工作应力越大，管径和壁厚越大，对钢材冲击韧度要求也就越高。目前这几种因素对冲击韧度影响的定量研究尚不充分，我国尚未对管线用钢韧性指标作明确规定，现将前苏联《大型管线》规范中对管材冲击韧度规定值列于表2-2。我国部分管线及美国阿拉斯加输气管线管材韧性规定值列于表2-3。

管线用钢的断裂韧度，在钢管标准中是属于合同协议试验项目，用户根据工程实际需要，确定是否增加断裂韧度试验，如果需要，还需确定试验方法、标准、试验温度和验收指标，并在定货合同中注明。