金屬材料選用時,首先應遵循下列一些原則。
一、滿足操作條件的要求
①. 根據(jù)操作條件判斷該管道是不是工業(yè)管道,屬于哪一類工業(yè)管道
不同類別的工業(yè)管道因其重要性不同,發(fā)生事故帶來的危害程度不同,對材料的要求也不同。一般情況下,高類別的工業(yè)管道(如一類工業(yè)管道)從材料的冶煉工藝到最終產(chǎn)品的檢查試驗都比低類別的工業(yè)管道要求高。
②. 應考慮操作條件對材料的選擇要求。
不同的材料對同一腐蝕介質(zhì)的耐蝕性能是不相同的。在腐蝕環(huán)境中,選用材料應避免災難性的腐蝕形式(如應力腐蝕開裂)出現(xiàn),而對均勻腐蝕,一般至少應限定在“耐蝕”級,即最高年腐蝕速率不超過0.5mm。
③. 介質(zhì)溫度也是選用材料的一個重要參數(shù)
因為溫度的變化會引起材料的一系列性能變化,如低溫下材料的脆性,高溫下材料的石墨化、蠕變等問題。很多腐蝕形態(tài)都與介質(zhì)溫度有密切的關系,甚至是腐蝕發(fā)生的基本條件。因此工業(yè)管道的選材應滿足溫度的限制條件。
二、滿足材料加工工藝和工業(yè)化生產(chǎn)的要求
①. 理想的材料應該是容易獲得的,即它應具有良好的加工工藝性、焊接性能等
例如,對于一些腐蝕環(huán)境,選用碳鋼和不銹鋼復合制成的工業(yè)管道及其元件來代替純不銹鋼材料無疑是經(jīng)濟適用的,但由于許多制造廠的復合工藝不過關,使用中屢次出現(xiàn)問題,從而給復合材料的應用帶來了限制,尤其是碳鋼與0Cr13的復合板材因現(xiàn)場焊接質(zhì)量不容易保證,以致工程上不敢使用或者說不敢大量使用。
②. 工程上的材料應用是系列化、標準化的
這樣,便于大規(guī)模生產(chǎn),減少材料品種,從而可以節(jié)約設計、制造、安裝、使用等各環(huán)節(jié)的投入,同時也將大大降低生產(chǎn)成本。
所以工程上應首先選用標準材料,對于必須選用的新材料,應有完整的技術評定文件,并經(jīng)過省級及以上管理部門組織技術鑒定,合格后才能使用。對于進口的材料,應提出詳細的規(guī)格、性能、材料牌號、材料標準、應用標準等技術要求,并按國內(nèi)的有關技術要求對其進行復驗,合格以后才能使用。
三、符合既適用又經(jīng)濟的要求
這是一個很原則的問題,實際操作起來是很復雜的。它要求材料工程師必須運用工程學、材料學、腐蝕學等方面的知識綜合判斷。這樣的問題有時是可以定量計算的,有時則是不可以定量計算的。一般情況下,應從以下幾個方面來考慮。
①. 腐蝕方面
例如,對于某一個腐蝕環(huán)境,若選用高級的、價錢高的材料時遭受的腐蝕可能是危險性較大的局部腐蝕,而選用低級的、價錢低的材料時遭受的腐蝕可能是具有較大腐蝕速率的均勻腐蝕。進行綜合的技術經(jīng)濟評定后,此時就應考慮選用低級材料并輔以其他防腐措施??傊@一類型的材料選用是應進行經(jīng)濟核算。
②. 材料標準及制造方面
工業(yè)管道的類別與材料標準和制造要求并沒有一一對應的關系,這就要求材料工程師應用有關知識來綜合考慮。許多材料標準和制造標準中,都有許多需要用戶確認的選擇項。當用戶沒有指定時,制造商將按自己的習慣去做。例如,鋼管的供貨長度、供貨狀態(tài)等都屬于這類項目。有些項目則是附加檢驗項目,這些檢驗項目不是必需的,只有用戶要求時制造商才做。用戶可以根據(jù)使用條件不同,追加若干檢驗項目以便更好地控制材料的內(nèi)在質(zhì)量。但提出了這些特殊要求就意味著產(chǎn)品價格的上升,有些檢驗項目如射線探傷的費用是很高的。如何追加這些附加檢驗項目,應結(jié)合使用條件和產(chǎn)品的價格綜合考慮。
③. 新材料、新工藝應用方面
采用新材料,支持新材料、新工藝的開發(fā)和應用,可以有效地降低建設投資,又能滿足生產(chǎn)工藝對材料的要求。例如,用滲鋁碳鋼代替不銹鋼用于耐硫和有機酸的腐蝕;用碳鋼與不銹鋼的復合材料代替純不銹鋼材料;用焊接質(zhì)量有保證的有縫鋼管代替無縫鋼管等。