化工项目建设不锈钢焊管挑选

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不锈钢焊接钢管是国外化工、石化、轻工、医药工程建设中广泛使用的材料品种,在美、日、法等国工业用不锈钢焊管的比例达到60%~70%。由于该种材料规格范围宽、性能优良、工艺简单、生产周期短、价格低廉,因此在高、中、低压范围内已被广泛使用。随着我国化工项目建设规模的逐步增大,实际工程设计和施工中大直径的不锈钢管选用也越来越多。国内标准GB17395—1998《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》中规定的不锈钢无缝钢管的最大直径为426mm,而直径超过此标准的不锈钢管需向钢管厂定做,不仅价格昂贵,而且供货周期较长,难以满足工程进度的需求。正常管径的不锈钢焊管和无缝管也存在较大的价差。如何在保证工程质量的前提下,合理采用不锈钢焊管代替无缝钢管,降低工程造价,便成为设计人员和建设方研究的课题。

1我国不锈钢管的生产情况

国内长期以来由于不锈钢焊接钢管生产水平低、质量差、材料标准落后、价格高,与国外承压设备和装置用焊接钢管有较大的差距,因此被排斥在化工、石化工程建设以外,仅在公用工程中的一般介质中使用。经过近20年的发展历程,我国不锈钢焊管的生产技术有了长足的进步,全面掌握了钨极氩弧焊、高频焊、等离子焊、埋弧焊等先进的焊接工艺,工艺技术、装备水平、产品质量和品种不断增加和提高,部分产品的质量达到了国际先进水平,已有部分产品出口国外。在焊管用材上,一批新建、改建的厂家相继投产,增加了优质钢板带的产量,焊管坯料条件得到大大改善。另有一批钢管生产企业建设了大规模的焊管生产线,具备了较强的不锈钢焊管生产能力。

2设计规范上对焊管选用的相关要求

HG/T20695—1987《化工管道设计规范》是原化工部颁布的行业标准,由于此标准颁布较早,受当时焊接钢管制造水平的限制,该标准规定只可在D类管道上采用焊接钢管。GB50316—2000《工业金属管道设计规范》对焊管使用的条件未做详细的规定,放宽了焊接钢管的使用条件,剧烈循环操作条件下仍推荐采用无缝钢管;采用焊接钢管时,要求必须进行100%无损检测。国家最新颁布的标准GB/T20801—2006《压力管道规范-工业管道》规定:“采用GB/T12771—2000,HG20537.3—1992的管道时,不添加填充金属的电熔焊焊管和纵缝未作射线检测的电熔焊焊管不可用于GC1级的管道,也不可用于剧烈循环操作条件环境”。“在剧烈循环工况下可选用钢管纵向焊接接头系数大于或等于0.90的焊管和板焊管,不得选用电阻焊(ERW)焊管以及未经射线照相检测的电熔焊(EFW)焊管。”新标准的颁布,取消了对焊管道使用范围限制,仅对剧烈循环工况下焊管的焊接及探伤方式提出了具体的要求。新标准符合现阶段不锈钢焊管制造水平不断进步的现状,为工程设计中大量使用提供了规范上的依据。

3相关的不锈钢焊管的制造标准

为规范焊管的制造及使用管理,国家及各行业协会制定了相应的不锈钢焊接钢管的标准,主要有:GB/T12771—2000《流体输送用不锈钢焊接钢管》;HG20537.3—1992《化工装置用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求》;HG20537.4—1992《化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求》。西方国家采用的标准主要有:JISG3468《电弧焊大直径不锈钢钢管》;ASMEA358《高温用电熔焊奥氏体钢管》。GB/T12771—2000《流体输送用不锈钢焊接钢管》是由全国钢标准化技术委员会制定的适用于输送中低压流体用的耐蚀不锈钢焊接钢管标准,非等效采用日本标准JISG3448—1997《普通管道用不锈钢管》。由于该标准起草颁布较晚,部分技术要求也趋于国际化。HG20537.4—1992《化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求》是原化工部颁布的化工、石化行业对奥氏体不锈钢大口径钢管的技术要求标准,对部分专用要求更为明确。两款标准在技术要求上各有优势,在具体技术要求条款的选择上,应结合工程工艺条件的实际情况,相互结合选用。另外,GB150附录A对压力容器(换热器用)焊接接管提出了相应的技术要求,也可在设计时参照使用。可以看出,焊接钢管的制造标准明显滞后于道的设计标准。虽然设计标准取消了焊接管道使用范围限制,但由于焊接钢管的制造标准对其使用条件提出了明确的限制,国内又无新的焊管制造标准出台,因此在实际设计选用焊管时,使用范围受到很大局限。特别是高压系统至今尚无焊管可供选择使用。

4采购说明中应明确的技术要求

4.1对具体焊接方式的要求

GMAW(熔化极气体保护电弧焊)、FCAW(药芯焊丝电弧焊)、SAW(埋弧焊)及SMAW(药皮焊条电弧焊)方法都可作为规定采用加填充金属的自动及手工焊方法来生产不锈钢焊管。GMAW(熔化极气体保护电弧焊)、SMAW(药皮焊条电弧焊)是比较常用的焊接技术,质量稳定。若采用自动焊接,效率也较高。通常厚壁不锈钢焊管优先采用埋弧自动焊。不锈钢焊管要求熔深焊透,不含氧化物夹杂,热影响区尽可能小,钨极惰性气体保护的氩弧焊具有较好的适应性,焊接质量高、焊透性能好,其产品在化工、核工业等工业领域得到广泛应用。等离子电弧焊由于其焊透能力有限,仅适应于壁厚在8mm以下的不锈钢管焊接,对壁厚大于8mm的不锈钢管需开小坡口,多焊道焊接完成。HF(高频电阻焊)是一种低成本高速焊接方法,它可以用来焊接铁素体不锈钢及某些要求不高的奥氏体不锈钢(例如装饰材料用),但显然不适合用于制造工业耐腐蚀环境用奥氏体不锈钢焊管。

4.2焊接钢管用材的要求

不锈钢焊管可采用不锈钢板或不锈钢带制造。不锈钢板制造工艺成熟、检测检验手段可靠、质量能够充分保证,应优先考虑板材的使用。但随着我国热轧带钢和冷轧带钢的生产线的不断完善,产品质量的不断提高,也可适时适当使用。对用于重要部位的不锈钢焊管,应明确采用不锈钢板制造,并参照GB150、GB6654及“容规”对钢板材料提出严格的要求,卖方按“容规”要求对材料进行复验,买方对复验结果进行审查后再用于制造。

4.3检验、检测、验收要求

在不锈钢管焊接市场复杂多变的情况下,如何对焊管的检验检测项目和合格标准进行约定,是控制焊管质量的重要手段。(1)要求逐根进行压力试验,不可轻易选择其他无损探伤代替水压试验。(2)使用在可能引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的环境,应要求进行晶间腐蚀试验,根据具体情况,按照HG20581—1998《钢制化工容器材料选用规定》选择合适的检验方法和验收标准。(3)重要部位使用的焊管应要求100%射线探伤合格,II级合格。(4)介质对奥氏体不锈钢有应力腐蚀可能性的场合,应要求进行焊后固溶处理。

5制造厂家的选择

首先应审查各焊管制造厂家的制造资质符合TSGD2001—2006《压力管道元件制造许可规则》中的具体许可级别要求。另外由于不锈钢焊管市场的不规范,各制造厂家的产品质量参差不齐,价格差异也较大。建议选用经过考察、加工装备齐全、加工能力强、信誉度较好的厂家。切不可采用简单的比价采购方式。不锈钢焊管的选用是设计和建设单位面临的新课题,各方即要大胆采用,又应慎重对待。在设计选用时应严格按照相关设计规范对使用范围的规定要求,并在计算时适当考虑对安全系数的放大。具体采购说明中,根据使用的具体条件,明确各标准中未能详尽说明的技术要求及部分可选项、特殊技术要求,保证焊管的到货质量及工程的整体质量。