1. 不同標準規范對低溫管道的定義。
①. 我國標準一般規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,根據材料組別、厚度、應力水平和熱處理狀態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,針對每種材料的性能、厚度、熱處理狀態分別確定低溫限,是比較科學的方法。我國標準將低溫限統一定為-20℃根據經驗人為地劃定的界限,對于一些材料具有不合理性。
④. 石油化工行業低溫管道用材料應按ASME B31.3等規范的規定確定是否做低溫沖擊試驗,試驗要求應符合ASME B31.3等規范的規定。
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定。
5. 低溫管道用鋼應采用鎮靜鋼。
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應按有關標準規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。
8. 鉻鎳奧氏體不銹鋼焊縫金屬及熱影響區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。