化工工業(yè)管道選材
▊管道選材
影響管道材料選擇的因素有很多:工藝的設(shè)計(jì)條件,材料的特性、經(jīng)濟(jì)性、可加工性,對(duì)最終產(chǎn)品的污染性,工藝安全性,抗腐蝕性等。
▊化工管道常用材料的分類
▊化工管道常用材料特性
鑄鐵管
▼普通鑄鐵管
主要用于埋在地卜的給水總管、煤氣總管、污水管等,它對(duì)泥土、酸、堿具有較好的耐腐蝕性能。
但它的強(qiáng)度低、脆性大,所以不能用于壓力較高或有毒、爆炸性介質(zhì)的管道上。
▼硅鐵管高硅鐵管
能抵抗多種強(qiáng)酸的腐蝕,它的硬度高,不易加工,受振動(dòng)和沖擊易碎。抗氯硅鐵管主要是能夠抵抗各種溫度和濃度鹽酸的腐蝕。
▼碳鋼管
一般不耐腐蝕,特定場(chǎng)合下,比如濃硫酸,堿液 (常溫),能夠耐一定腐蝕。不適合含氯離子場(chǎng)合,對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感。
不銹鋼管
▊奧氏體不銹鋼
奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼,是應(yīng)用最廣泛的一類鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它是有較好的力學(xué)性能,便于進(jìn)行機(jī)械加工、沖壓和焊接。
在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能。但對(duì)溶液中含有氯離子(CL-)的介質(zhì)特別敏感,易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
▼304不銹鋼
最常用的不銹鋼,含有少量的鉻和鎳,碳含量很低,易于熱處理。耐高溫方面也比較好,一般使用溫度極限小于650℃。
304不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對(duì)氧化性酸,在實(shí)驗(yàn)中得出:濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中,304不銹鋼具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
▼304L不銹鋼
低碳版的304,主要是針對(duì)304鋼材碳滲透的情況。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
▼321不銹鋼
是Ni-Cr-Mo型奧氏體不銹鋼,其性能與304非常相似,但是由于加入了金屬鈦,使其具有了更好的耐晶界腐蝕性及高溫強(qiáng)度。
321不銹鋼具有的優(yōu)異的高溫應(yīng)力破斷性能及高溫抗?jié)撟冃阅埽瑧?yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機(jī)器,建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。
▼316不銹鋼
添加Mo,故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好,可在苛酷的條件下使用。耐腐蝕性能優(yōu)于304不銹鋼,且耐海洋和侵蝕性工業(yè)大氣的侵蝕。
由于添加了Mo, 因此對(duì)稀硫酸, 還有含氯離子的溶液有一定抗腐蝕性。316的耐腐蝕性更好些,比304在高溫環(huán)境下更耐腐蝕。
▼316L不銹鋼
316L含碳量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于316;而含碳高量是造成金屬晶間腐蝕的主要主要因素,所以在化工行業(yè)的重要工況下,316L用途廣泛,但316L價(jià)格偏高,316L在耐氯離子腐蝕性方面比316好。
高合金含量的不銹鋼
鎳含量在29%~30%,鉻含量在20%以上,對(duì)酸和鹽酸有很好的耐腐蝕性, 當(dāng)然更加昂貴。
蒙乃爾管
蒙乃爾合金又稱鎳合金,是一種以金屬鎳為基體添加銅、鐵、錳等其它元素而成的合金。
蒙乃爾合金耐腐蝕性好,是一種用量最大、用途最廣、綜合性能極佳的耐蝕合金。
此合金在氫氟酸和氟氣介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性,對(duì)熱濃堿液也有優(yōu)良的耐蝕性。同時(shí)還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機(jī)化合物等的腐蝕。
該合金的一個(gè)重要特征是一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋,切削性能良好。 適用溫度可以到500℃,它要比不銹鋼貴,但是在氯離子環(huán)境下,對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不敏感。
哈氏合金管
是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個(gè)系列,主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無(wú)法使用的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合,在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。
主要耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽,在低溫與中溫鹽酸中均有很好的耐蝕性能。
因此,近三十年以來(lái)、在苛刻的腐蝕環(huán)境中,如化工、石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。最早,哈氏合金是為了HCL場(chǎng)合的腐蝕開(kāi)發(fā)的。
銅和銅合金管
化工工業(yè)中主要應(yīng)用黃銅(銅和鋅合金), 還有錫青銅(黃銅中加入錫), 鋁青銅,銅鎳合金(白銅)等。
銅合金具有優(yōu)良的耐大氣和海水腐蝕性能,在一般介質(zhì)中以均勻腐蝕為主。
黃銅在大氣,多種介質(zhì)水溶液,有機(jī)酸中具有良好的耐蝕性;錫青銅在各種腐蝕介質(zhì)中表現(xiàn)出比黃銅更好的耐蝕性。
銅合金在與大氣和海洋環(huán)境相互作用的過(guò)程中,表面能生成鈍態(tài)或者半鈍態(tài)的保護(hù)薄膜,使各種腐蝕受到抑制。 因此,大多數(shù)銅合金在大氣環(huán)境中顯示出優(yōu)良的耐蝕性能。
黃銅和錫青銅在化工主要用在閥門和管件,還有換熱器的管束。 白銅經(jīng)常用在同海水換熱的換熱器的管束材料。
鈦合金管
主要用來(lái)對(duì)付含氯溶液,比如海水和濕氯,形成了一層氧化膜抵抗腐蝕。鈦材料在對(duì)付HCL,含氯溶液,海水等場(chǎng)合。
聚氯乙烯管
耐絕大多數(shù)無(wú)機(jī)酸,無(wú)機(jī)鹽溶液,不耐強(qiáng)硫酸/強(qiáng)硝酸,不適用絕大多數(shù)有機(jī)溶劑。大部分情況下,PVC管適用于電線管道和排污管道。
聚四氟乙烯管
除了融堿,氟化物,幾乎耐所有的化學(xué)品 。 溫度可以達(dá)到250C,線膨脹系數(shù)是鋼的10~20倍;但是昂貴,成型加工困難,導(dǎo)熱性能較差。
具有耐腐蝕,耐老化,低摩擦系數(shù),不沾性,耐溫范圍廣等特點(diǎn)。,常用在輸送腐蝕性氣體的輸送管,排氣管等。
玻璃鋼管
密度小,質(zhì)量輕,玻璃鋼管的質(zhì)量只有鑄鐵管的1/6,在安裝相同質(zhì)量的管道時(shí),玻璃鋼管的長(zhǎng)度要比鑄鐵管長(zhǎng)6倍,這大大加快了施工進(jìn)度,節(jié)省了施工費(fèi)用。
機(jī)械強(qiáng)度高,抗沖擊性能優(yōu)良,不易受沖擊損壞; 耐久性優(yōu)良;耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良;在寒冷地區(qū)可經(jīng)受低溫及解凍等凍融的環(huán)境,管子不會(huì)膨脹而凍裂,也不會(huì)產(chǎn)生爆裂事故。
管材內(nèi)壁光滑、對(duì)流體阻力小、不易附著沉積物,介質(zhì)運(yùn)動(dòng)摩擦損失僅為鋼管的30%,輸送效率大大高于鋼管和水泥管。
不導(dǎo)電、不傳熱,保溫性能好,絕緣性好,管材表面也不易結(jié)露,所以可大量用于熱能輸送管線。
其原料成本價(jià)格略高于鑄鐵管和混凝土管,與鋼管接近,但由于它的許多優(yōu)良特性和運(yùn)輸、施工費(fèi)用的降低,其綜合造價(jià)均比傳統(tǒng)管材要低。
大口徑管適用于埋地排水管、愉油管等;小口徑管由于抗沖性優(yōu)良,大半用作雨水管道。國(guó)外已廣泛應(yīng)用大口徑玻纖纏繞玻璃鋼管作為給水管,代替鑄鐵管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管。