Principios para seleccionar materiales de tuberías de acero de uso común para tuberías de presión

Al diseñar tuberías de presión, después de calcular y determinar el diámetro de la tubería, se debe seleccionar el material de la tubería. El uso de materiales de tubería de uso común para tuberías de presión se determina en función de las condiciones de operación (como presión, temperatura) del medio transportado y sus características del medio en estas condiciones.

Una selección inadecuada de materiales puede provocar desperdicios o crear peligros ocultos de accidentes. Si se pueden utilizar tuberías de materiales comunes, la elección de tuberías de materiales más caros aumentará la inversión innecesaria en infraestructura. El uso de acero al carbono en situaciones en las que debería estar disponible acero inoxidable resistente a los ácidos afectará directamente el funcionamiento normal de la tubería de presión e incluso causará problemas. Por lo tanto, al seleccionar los materiales de las tuberías, los diseñadores deben comprender primero el tipo, las especificaciones, el rendimiento y el alcance de uso de la tubería. Es mejor investigar la aplicación de la tubería en otras tuberías de presión similares y luego determinar el material de la tubería de acuerdo con los siguientes principios.

(1) Materiales de tubería preferidos

Al seleccionar los materiales de las tuberías, generalmente se consideran primero los materiales metálicos y, cuando los materiales metálicos no son adecuados, se consideran los materiales no metálicos. Para materiales metálicos, se prefieren los tubos de acero y los materiales metálicos no ferrosos se considerarán más adelante. Entre los tubos de acero, se considera en primer lugar el acero al carbono y se utiliza el acero inoxidable cuando no es adecuado. Al considerar materiales de acero al carbono, considere primero los tubos de acero soldados y luego elija tubos de acero sin costura cuando no corresponda.

(2) Influencia de la presión media

Cuanto mayor sea la presión del medio transportado, mayor será el espesor de la pared de la tubería y, en general, mayores serán los requisitos para los materiales de la tubería.

Cuando la presión media es superior a 1,6 MPa, se pueden utilizar tubos de acero sin costura o tubos de metales no ferrosos. Cuando la presión es muy alta, como en la producción de amoníaco sintético, urea y metanol, la presión media de algunas tuberías llega a 32 MPa. Generalmente se utilizan tuberías de acero sin costura de alta presión hechas de 20# o 15CrMo. Las tuberías de equipos de vacío y tuberías de oxígeno cuando la presión es superior a 10 MPa generalmente utilizan tubos de cobre y tubos de latón.

Cuando la presión media es inferior a 1,6 MPa, se pueden considerar tuberías de acero soldadas, tuberías de hierro fundido o tuberías no metálicas. Sin embargo, la presión que soportan las tuberías de hierro fundido del medio no excederá 1,0 MPa. La presión media que pueden soportar las tuberías no metálicas está relacionada con el tipo de material no metálico, por ejemplo, para tuberías rígidas de cloruro de polivinilo, la presión de operación es menor o igual a 1,6 MPa, para tuberías de polipropileno reforzado, la presión de operación es menor o igual a 1,0 MPa; para tuberías de ABS, la presión de funcionamiento es inferior o igual a 0,6 MPa.

Para las tuberías de agua, cuando la presión del agua es inferior a 1,0 MPa, generalmente se utilizan tuberías de acero soldadas hechas de Q235A; cuando la presión del agua es superior a 2,5 MPa, generalmente se utilizan tuberías de acero sin costura 20#.

(3) Influencia de la temperatura media

Las tuberías de diferentes materiales son adecuadas para diferentes rangos de temperatura. Para hidrógeno con una presión de 1,0 MPa, cuando la temperatura del hidrógeno es inferior a 350 °C, generalmente se utilizan tubos de acero sin costura #20. Cuando la temperatura del hidrógeno está en el rango de 351 ~ 400 °C, 15CrMo o Generalmente se utilizan tubos de acero sin costura 12CrMo.

(4) Influencia de las propiedades químicas del medio.

Para el transporte de diferentes medios se utilizan tubos de diferentes materiales. Algunos medios son neutros y generalmente no requieren altos requisitos de material, por lo que se pueden usar tuberías de acero al carbono comunes; algunos medios son ácidos o alcalinos, por lo que se deben seleccionar tuberías resistentes a ácidos o álcalis. Los ácidos fuertes y las bases fuertes y los ácidos débiles y las bases débiles tienen diferentes requisitos para el uso de tuberías. El mismo ácido o álcali tiene diferentes requisitos de material para tuberías con diferentes concentraciones. Para transportar agua y vapor son suficientes los tubos de acero al carbono. Por ejemplo, en una planta de urea, las tuberías de acero inoxidable se utilizan generalmente para transportar dióxido de carbono, porque el dióxido de carbono forma ácido carbónico cuando se encuentra con el agua, y el ácido carbónico tiene un efecto corrosivo en las tuberías de acero comunes. Por ejemplo, las tuberías de acero al carbono se pueden usar para fumar ácido sulfúrico, pero las tuberías de acero al carbono no se pueden usar para ácido sulfúrico diluido, porque el ácido sulfúrico diluido y el acero al carbono pueden reaccionar químicamente y corroer el acero al carbono, por lo que se pueden usar tuberías de duraluminio.

(5) Influencia de la función del propio tubo

Además de la función de transportar medios, algunas tuberías también tienen la función de absorber impactos, coeficiente de expansión y contracción térmica y la función de poder moverse con frecuencia en condiciones de trabajo, como gas licuado de petróleo civil, oxígeno y acetileno. gas al llenar botellas. Para partes de la tubería, a menudo se usan mangueras trenzadas de alambre de acero de alta presión en lugar de tuberías de acero duro que son incómodas de mover.

(6) Efecto de la caída de presión

Después de seleccionar inicialmente el material de la tubería, se debe calcular la caída de presión de la tubería para determinar el diámetro interior de la tubería. Mediante el cálculo de la caída de presión, vea si los materiales seleccionados cumplen con los requisitos. Especialmente al seleccionar inicialmente tuberías de plástico, se debe prestar más atención a la revisión de la caída de presión.

El cálculo de tuberías de presión en el diseño de ingeniería generalmente requiere un balance de materiales, un balance de energía y un cálculo de equipos basado en la escala de producción para determinar inicialmente el caudal de material. Consulte la información relevante, suponga un caudal de material, calcule el diámetro interior de la tubería, consulte el manual o los estándares y seleccione una tubería estándar. Por lo general, el diámetro interior de la tubería estándar debe ser igual o ligeramente mayor que el diámetro interior calculado. diámetro de la tubería. Luego calcule la caída de presión en la tubería.