1. 不同標準規(guī)范對低溫管道的定義。
①. 我國標準一般規(guī)定設計溫度低于或等于-20℃的管道屬于低溫管道。GB 50316、SH/T 3059和GB 150規(guī)定設計溫度低于或等于-20℃的壓力管道屬于低溫管道。GB 50235、SH/T 3501規(guī)定設計溫度低于或等于-29℃的壓力管道屬于低溫管道。
②. ASTM、ASME規(guī)定設計溫度低于或等于-29℃(-20°F)的管道屬于低溫管道。
③. 目前ASTM、ASME對于低溫管道采用了,根據(jù)材料組別、厚度、應力水平和熱處理狀態(tài)確定材料最低設計金屬溫度的方法,這種方法建立在大量實驗研究的基礎上,運用斷裂力學的判據(jù),針對每種材料的性能、厚度、熱處理狀態(tài)分別確定低溫限,是比較科學的方法。我國標準將低溫限統(tǒng)一定為-20℃根據(jù)經(jīng)驗人為地劃定的界限,對于一些材料具有不合理性。
④. 石油化工行業(yè)低溫管道用材料應按ASME B31.3等規(guī)范的規(guī)定確定是否做低溫沖擊試驗,試驗要求應符合ASME B31.3等規(guī)范的規(guī)定。
2. 低溫工況管道材料的選用。
①. 具有面心立方晶格的金屬材料(如銅Cu、鎳Ni、奧氏體鋼等)一般沒有低溫冷脆現(xiàn)象,是最好的低溫用材,故含銅、鎳等元素的合金鋼常用于低溫工況。晶粒越細鋼材的低溫沖擊韌性越好,故一般鐵素體鋼要正火處理后使用。雜質(zhì)元素硫(S)、磷(P)、氧(0)都將降低鋼材的低溫沖擊韌性,一般要嚴格控制。
②. 中國的低溫用鋼有16Mn、09Mn2V、06AlCu、06MnNb等,或者用奧氏體不銹鋼。但前者一般適應的低溫溫度不宜太低,而奧氏體不銹鋼又比較貴,故這里介紹ASTM中常用的低溫用鋼,即鎳(Ni)鋼。見表1.9.3。
3. 低溫用鋼及低溫界線。
①. Q235B,Q235A使用下限溫度為≥0℃;
②. 20鋼使用下限溫度為≥-19℃;
③. L245,A105,WPB,WCB使用下限溫度為≥-29℃;
④.16Mn、16MnD使用下限溫度為≥-40℃;
⑤. 10MnD,A333 Gr6,WPL6,LF2,LCB使用下限溫度為
⑥. 3.5Ni使用下限溫度為≥-101℃;
⑦. 奧氏體不銹鋼,Al,Cu使用下限溫度為≥-196℃。
4. 碳素鋼、低溫碳鋼、鉻鉬合金鋼、不銹鋼的最低使用溫度及低溫沖擊試驗免除條件應符合有關標準規(guī)定。
5. 低溫管道用鋼應采用鎮(zhèn)靜鋼。
6. 管道設計溫度≤-20℃的碳素鋼、低溫碳鋼、低合金鋼、中合金鋼和鐵素體高合金鋼,母材及其焊縫金屬和熱影響區(qū)應按有關標準規(guī)定進行低溫沖擊試驗。
7. 鉻鎳奧氏體不銹鋼母材在設計溫度等于或高于-196℃,且滿足下列各項要求時,可免做低溫沖擊試驗:
①. 材料含碳量應小于或等于0.10%;
②. 材料應為固溶熱處理狀態(tài)。
8. 鉻鎳奧氏體不銹鋼焊縫金屬及熱影響區(qū)在滿足下列各項要求時,可免做低溫沖擊試驗:
①. 含碳量小于或等于0.10%的奧氏體不銹鋼母材,不加填充金屬焊接,設計溫度不應低于-101℃;
②. 焊縫金屬含碳量小于或等于0.10%,焊接使用的填充金屬符合相應標準,設計溫度不應低于-101℃;焊縫金屬含碳量大于0.10%,焊接使用的填充金屬符合相應標準,設計溫度不應低于-48℃。
9. 除抗拉強度下限值大于540MPa的鋼材及螺栓材料外,使用的材料在低溫低應力工況下,當設計溫度加50℃后,高于-20℃時,管道材料可免做低溫沖擊試驗。