化工項目建設不銹鋼焊管挑選

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不銹鋼焊接鋼管是國外化工、石化、輕工、醫藥工程建設中廣泛使用的材料品種,在美、日、法等國工業用不銹鋼焊管的比例達到60%~70%。由于該種材料規格范圍寬、性能優良、工藝簡單、生產周期短、價格低廉,因此在高、中、低壓范圍內已被廣泛使用。隨著我國化工項目建設規模的逐步增大,實際工程設計和施工中大直徑的不銹鋼管選用也越來越多。國內標準GB17395—1998《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》中規定的不銹鋼無縫鋼管的最大直徑為426mm,而直徑超過此標準的不銹鋼管需向鋼管廠定做,不僅價格昂貴,而且供貨周期較長,難以滿足工程進度的需求。正常管徑的不銹鋼焊管和無縫管也存在較大的價差。如何在保證工程質量的前提下,合理采用不銹鋼焊管代替無縫鋼管,降低工程造價,便成為設計人員和建設方研究的課題。

1我國不銹鋼管的生產情況

國內長期以來由于不銹鋼焊接鋼管生產水平低、質量差、材料標準落后、價格高,與國外承壓設備和裝置用焊接鋼管有較大的差距,因此被排斥在化工、石化工程建設以外,僅在公用工程中的一般介質中使用。經過近20年的發展歷程,我國不銹鋼焊管的生產技術有了長足的進步,全面掌握了鎢極氬弧焊、高頻焊、等離子焊、埋弧焊等先進的焊接工藝,工藝技術、裝備水平、產品質量和品種不斷增加和提高,部分產品的質量達到了國際先進水平,已有部分產品出口國外。在焊管用材上,一批新建、改建的廠家相繼投產,增加了優質鋼板帶的產量,焊管坯料條件得到大大改善。另有一批鋼管生產企業建設了大規模的焊管生產線,具備了較強的不銹鋼焊管生產能力。

2設計規范上對焊管選用的相關要求

HG/T20695—1987《化工管道設計規范》是原化工部頒布的行業標準,由于此標準頒布較早,受當時焊接鋼管制造水平的限制,該標準規定只可在D類管道上采用焊接鋼管。GB50316—2000《工業金屬管道設計規范》對焊管使用的條件未做詳細的規定,放寬了焊接鋼管的使用條件,劇烈循環操作條件下仍推薦采用無縫鋼管;采用焊接鋼管時,要求必須進行100%無損檢測。國家最新頒布的標準GB/T20801—2006《壓力管道規范-工業管道》規定:“采用GB/T12771—2000,HG20537.3—1992的管道時,不添加填充金屬的電熔焊焊管和縱縫未作射線檢測的電熔焊焊管不可用于GC1級的管道,也不可用于劇烈循環操作條件環境”。“在劇烈循環工況下可選用鋼管縱向焊接接頭系數大于或等于0.90的焊管和板焊管,不得選用電阻焊(ERW)焊管以及未經射線照相檢測的電熔焊(EFW)焊管。”新標準的頒布,取消了對焊管道使用范圍限制,僅對劇烈循環工況下焊管的焊接及探傷方式提出了具體的要求。新標準符合現階段不銹鋼焊管制造水平不斷進步的現狀,為工程設計中大量使用提供了規范上的依據。

3相關的不銹鋼焊管的制造標準

為規范焊管的制造及使用管理,國家及各行業協會制定了相應的不銹鋼焊接鋼管的標準,主要有:GB/T12771—2000《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》;HG20537.3—1992《化工裝置用奧氏體不銹鋼焊接鋼管技術要求》;HG20537.4—1992《化工裝置用奧氏體不銹鋼大口徑焊接鋼管技術要求》。西方國家采用的標準主要有:JISG3468《電弧焊大直徑不銹鋼鋼管》;ASMEA358《高溫用電熔焊奧氏體鋼管》。GB/T12771—2000《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》是由全國鋼標準化技術委員會制定的適用于輸送中低壓流體用的耐蝕不銹鋼焊接鋼管標準,非等效采用日本標準JISG3448—1997《普通管道用不銹鋼管》。由于該標準起草頒布較晚,部分技術要求也趨于國際化。HG20537.4—1992《化工裝置用奧氏體不銹鋼大口徑焊接鋼管技術要求》是原化工部頒布的化工、石化行業對奧氏體不銹鋼大口徑鋼管的技術要求標準,對部分專用要求更為明確。兩款標準在技術要求上各有優勢,在具體技術要求條款的選擇上,應結合工程工藝條件的實際情況,相互結合選用。另外,GB150附錄A對壓力容器(換熱器用)焊接接管提出了相應的技術要求,也可在設計時參照使用。可以看出,焊接鋼管的制造標準明顯滯后于道的設計標準。雖然設計標準取消了焊接管道使用范圍限制,但由于焊接鋼管的制造標準對其使用條件提出了明確的限制,國內又無新的焊管制造標準出臺,因此在實際設計選用焊管時,使用范圍受到很大局限。特別是高壓系統至今尚無焊管可供選擇使用。

4采購說明中應明確的技術要求

4.1對具體焊接方式的要求

GMAW(熔化極氣體保護電弧焊)、FCAW(藥芯焊絲電弧焊)、SAW(埋弧焊)及SMAW(藥皮焊條電弧焊)方法都可作為規定采用加填充金屬的自動及手工焊方法來生產不銹鋼焊管。GMAW(熔化極氣體保護電弧焊)、SMAW(藥皮焊條電弧焊)是比較常用的焊接技術,質量穩定。若采用自動焊接,效率也較高。通常厚壁不銹鋼焊管優先采用埋弧自動焊。不銹鋼焊管要求熔深焊透,不含氧化物夾雜,熱影響區盡可能小,鎢極惰性氣體保護的氬弧焊具有較好的適應性,焊接質量高、焊透性能好,其產品在化工、核工業等工業領域得到廣泛應用。等離子電弧焊由于其焊透能力有限,僅適應于壁厚在8mm以下的不銹鋼管焊接,對壁厚大于8mm的不銹鋼管需開小坡口,多焊道焊接完成。HF(高頻電阻焊)是一種低成本高速焊接方法,它可以用來焊接鐵素體不銹鋼及某些要求不高的奧氏體不銹鋼(例如裝飾材料用),但顯然不適合用于制造工業耐腐蝕環境用奧氏體不銹鋼焊管。

4.2焊接鋼管用材的要求

不銹鋼焊管可采用不銹鋼板或不銹鋼帶制造。不銹鋼板制造工藝成熟、檢測檢驗手段可靠、質量能夠充分保證,應優先考慮板材的使用。但隨著我國熱軋帶鋼和冷軋帶鋼的生產線的不斷完善,產品質量的不斷提高,也可適時適當使用。對用于重要部位的不銹鋼焊管,應明確采用不銹鋼板制造,并參照GB150、GB6654及“容規”對鋼板材料提出嚴格的要求,賣方按“容規”要求對材料進行復驗,買方對復驗結果進行審查后再用于制造。

4.3檢驗、檢測、驗收要求

在不銹鋼管焊接市場復雜多變的情況下,如何對焊管的檢驗檢測項目和合格標準進行約定,是控制焊管質量的重要手段。(1)要求逐根進行壓力試驗,不可輕易選擇其他無損探傷代替水壓試驗。(2)使用在可能引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的環境,應要求進行晶間腐蝕試驗,根據具體情況,按照HG20581—1998《鋼制化工容器材料選用規定》選擇合適的檢驗方法和驗收標準。(3)重要部位使用的焊管應要求100%射線探傷合格,II級合格。(4)介質對奧氏體不銹鋼有應力腐蝕可能性的場合,應要求進行焊后固溶處理。

5制造廠家的選擇

首先應審查各焊管制造廠家的制造資質符合TSGD2001—2006《壓力管道元件制造許可規則》中的具體許可級別要求。另外由于不銹鋼焊管市場的不規范,各制造廠家的產品質量參差不齊,價格差異也較大。建議選用經過考察、加工裝備齊全、加工能力強、信譽度較好的廠家。切不可采用簡單的比價采購方式。不銹鋼焊管的選用是設計和建設單位面臨的新課題,各方即要大膽采用,又應慎重對待。在設計選用時應嚴格按照相關設計規范對使用范圍的規定要求,并在計算時適當考慮對安全系數的放大。具體采購說明中,根據使用的具體條件,明確各標準中未能詳盡說明的技術要求及部分可選項、特殊技術要求,保證焊管的到貨質量及工程的整體質量。