6.12.1 总则
6.12.1.1 买方应规定泵零件的材料等级(见附录H表H1)。附录G表G.1提供了材料等级的选用指南,适用于各种使用条件。泵材料应符合表H.1的规定。可替换的材料(包括能够提高使用寿命和使用性能的材料)也可包含在卖方报价单内,并可列在最终数据表上。
6.12.1.2 如果有规定,应提供表H.3的非金属易损件材料。如果提供非金属易损件,修改表H.1中的材料等级应采用附加字母C标识,如S-5C。买方和买方应共同商定非金属材料的使用。
6.12.1.3 列于表H.1中所有零件的材料技术规格应在卖方报价单中清晰表述。材料应参考适用的国际标准来标识,包括材料等级(表H.2和H.3可作为指南)。如果本文件材料不适用,可采用国际公认的国家标准材料。如果没有这样的适用标准,卖方的材料技术规格,物理性能、化学成分和试验要求应包含在报价单中。
6.12.1.4 所有接触泵送液体的垫片或O形圈材料的技术条件应在报价单中指定。应选用O形圈,并应按API 682附录B限定其应用场合。
6.12.1.5 在表H.1中的材料是把有强度或压力完整性要求的泵零件定义为“完全一致”材料,并满足所有商定的技术规格的要求。对于任何其他零件(例如,如果以耐腐蚀为主要关注点),只需符合规定的化学成分要求。辅助管道材料在7.5中涵盖。
6.12.1.6 卖方应规定自选试验和检查要求,这些要求为保证材料满足使用条件所必需的。
6.12.1.7 需要焊合、表面硬化、堆焊或焊补修理的奥氏体不锈钢零件,如果在晶间腐蚀活跃条件下进行以上制造,这些零件应选用低碳类或稳定等级的不锈钢。
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注:含碳量超过0.10%的堆焊层或硬化表面,对于低碳类和稳定类奥氏体不锈钢都是敏感的,除非采用一层对于晶间腐蚀不敏感的过渡层。
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6.12.1.8 如果有规定,卖方应提供材料证书,证书应包括承压铸件和锻件、叶轮和轴等同一炉号的材料化学分析和力学性能。除非另有规定,管道接头、辅助管路部件、垫片和联接螺栓不在本要求的范围之内。
6.12.1.9 买方应详细说明在流程液体和现场环境中存在的任何侵蚀或腐蚀物质(包括微量),包括能导致应力腐蚀裂纹或侵蚀弹性体材料的成分。
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注:涉及的典型腐蚀剂有硫化氢、胺、氯化物、溴化物、 碘化物、氰化物、氟化物、环烷酸、连多硫酸。其他影响弹性体选择的腐蚀剂包括酮类、环氧乙烷、氢氧化钠、甲醇、苯和化学溶剂。
注:如果氯化物在泵送液体中的浓度大于10 mg/kg(10 ppm),谨慎选用不锈钢材料很有必要。
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6.12.1.10 如果有规定,买方和卖方共同商定的涂层形式应适用于叶轮和其他过流零件,以减少腐蚀或提高效率。如果在旋转部件采用涂层,平衡验收应涂覆完成后进行。旋转部件平衡和涂覆规程的顺序应由买方和卖方共同商定。
6.12.1.11 旋转零件宜在涂覆前进行平衡,以减少对已涂覆区域的平衡修正。尽可能减少重新涂覆面积,因此,在做完涂覆修复之后可以不要求作最终的平衡修正。
6.12.1.12 如果配合零件采用奥氏体不锈钢或有类似咬合倾向的材料制造,如螺栓和螺母时,应使用与零件所用材料和规定的流程液体都相容的抗咬合剂来润滑。
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注:达到预载荷所需要的扭矩载荷值,很大程度上取决于螺纹润滑剂。
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6.12.1.13 在考虑正常运行、启动、停机、闲置备用、非正常或异常工况(如果催化剂再生)的情况下,买方应规定可能存在的湿H2S量。
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注:在很多应用场合,少量的湿H2S就足以要求材料要有耐硫化物应力腐蚀裂纹的能力。如果已知有微量的湿H2S存在或有不确定量的湿H2S可能存在,买方宜考虑规定使用降低硬度的材料。
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6.12.1.14 买方应规定是否需要降低硬度的材料。除非另有规定,应按NACE MR0103规定提供降低硬度的材料。如果有规定,提供的降低硬度的材料应符合NACE MR0175(替代NACE MR0103)的规定。
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注1:NACE MR0103适用于炼油厂、液化天然气(LNG)厂和化工厂,也适用于可能承受硫化物应力腐蚀裂纹的材料。
注2:就本条款而言,ISO 15156-1等同于NACE MR0175。
注3:NACE MR0175(所有部分)适用于在油气生产设备和天然气脱硫工厂可能承受硫化物和氯化物应力腐蚀裂纹的材料。
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6.12.1.14.1 NACE MR0103或NACE MR0175不涵盖降低硬度的铁基材料,这些材料应具有不超过620N/mm2(90 000 psi)的屈服强度,并且硬度不超过HRC 22。如果需要,采用焊接方法的焊合部件应进行焊后热处理,以使焊缝和热影响区满足屈服强度和硬度的要求。
6.12.1.14.2 如作为最低要求,下列零部件应采用降低硬度的材料:
- a) 承压壳体;
- b) 轴系统(包括过流的轴螺母);
- c) 承压机械密封部件(不包括补偿环和非补偿环);
- d) 过流联接螺栓;
- e) 导流壳。
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注1:双壳体泵处于压力状态的内壳体零件(如导叶)不作为承压壳体零件。
注2:轴向剖分泵壳联接螺栓不认为是过流联接螺栓。
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6.12.1.14.3 如果规定采用降低硬度的材料,整体硬化的可更换的叶轮密封环硬度应不大于HRC 22。如果可更换的叶轮密封环基体硬度不大于HRC 22,涂层硬化或表面硬化的可更换叶轮密封环硬度可以大于HRC22。
6.12.1.14.4 如果买方同意,叶轮整体密封环表面可进行表面硬化或应用适当的涂覆硬化,以取代可更换叶轮耐磨环。
6.12.1.14.5 低碳钢可能对缺口敏感并且易产生脆裂,甚至在环境(室)温度条件下也会发生。因此,仅应采用细晶粒的全镇静钢、正火钢。
6.12.1.16 如果具有显著电位差的不同材料置于接触电解液的地方,所产生的电偶会导致惰性较差的材料产生严重的腐蚀。卖方应避免选择能产生电化学腐蚀条件的材料。如果这样的条件不能避免,买方和卖方应商定材料的选择,以及必要的防范措施。在这样的情况下,对适合材料的选择可参考《NACE腐蚀工程师参考手册》。
6.12.1.17 轴承箱、承受载荷的轴承箱压盖和泵壳体或泵头与轴承箱间的连接架应是钢制。对于推力轴承安装在驱动机内部来支撑泵轴的立式泵,驱动机支撑座应是钢制。
6.12.2 铸件
6.12.2.1 铸件表面应采用喷砂、喷丸、化学清洗或任何其他标准方法清理,以满足MSS SP-55的目视检查要求。分型面飞边和残余浇冒口应切除、锉掉或打磨平整。
6.12.2.2 承压铸件中应尽量少用型芯撑。型芯撑应是干净的、无腐蚀作用的(允许镀层),并且成分与铸件相匹配。叶轮不应采用型芯撑。
6.12.2.3 铁基材料的承压铸件和叶轮铸件不应采用敲击、堵塞、喷灯烧熔或浸渍等方法修补。可焊铸钢件的焊接修复应符合6.12.3。焊接修补应按检查铸件的相同质量标准进行检查。
6.12.2.4 铸件不应有用螺塞堵塞、焊接或组装方法完全封闭的内腔。
6.12.2.5 ●如果有规定,在卖方工厂所进行的铸件修补,包括焊接图的修补程序应提交买方批准。买方应规定是否在修补前要得到批准。在铸造厂进行的修补应按铸件材料技术条件(“产品技术条件”)控制。
6.12.2.6 碳钢承压铸件应在正火和回火或调质状态下供货。
6.12.3 焊接
6.12.3.1 ●焊接和焊接修补应由操作工完成,并符合表11要求的评定程序。可替换的标准可由卖方推荐,并经买方同意。附录N中的焊接和材料检查数据单可为之所用。
==表11 焊接要求==
要求 |
适用的规范或标准 |
焊工/操作工资格 |
ASME BPVC IX或ISO 9606(所有部分) |
焊接工艺评定 |
适用的材料规范或材料规范未涵盖焊接工艺,采用、ASME BPVC IX 、ASME B31.3、EN 287、ISO 15607或SO 15609(所有部分) |
非承压结构焊接,如底座或支承座 |
AWD D1.1/D1.1M |
板边的磁粉检测或液体渗透检测 |
ASME BPVC VIII,第1册,UG-93(d)(34) |
焊后热处理 |
适用的材料规范,ASME BPVC VIII第1册UW 40、ASME B31.3或EN 13445-4 |
壳体焊缝的焊后热处理 |
适用的材料规范,ASME BPVC VIII,第1册或EN 13445-4 |
注:就本条款而言,ISO 10721-2等同于AWS D1.1/D1.1M。 |
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6.12.3.2 卖方有责任检查所有焊补部位和焊缝,以保证所有焊补部位和焊缝进行了正确的热处理,经无损检查完好无缺陷,并符合适用的评定程序(见6.12.3.1 和8.2.2.1表14)。
6.12.3.3 由锻材或锻材与铸材组合制成的承压壳体应符合下列a)到d)规定的条件。这些要求不适用于壳体管口和辅助接口,见6.12.3.4。
- a) 焊缝清根之后、以及再次焊后热处理之后,或者对于奥氏体不锈钢固溶化退火之后,焊缝的受影响表面应进
行磁粉检测或液体渗透检测。
- b) 承压焊缝,包括壳体的轴向联接法兰和径向联接法兰的焊缝,应是全熔透焊缝。
- c) 如果为了保证泵的整体运行,要求(如壳体)零部件具有尺寸稳定性,那么不管厚度是多少,都应进行焊后热
处理。
- d) 板边应采用磁粉检测或液体渗透检测,方法与国际公认标准规定相同,如ASME BPVC,Section VIII,Division1,UG-93(d)(3)。
6.12.3.4 压力壳体上的接口焊接应按下列a)到d)的规定:
- a) 吸入管口和排出管口附件应使用对焊法兰,采用全熔化、全焊透焊缝。不应使用不同种金属的焊合件;
- b) 焊接到合金钢壳体上的辅助管道应采用与壳体材料有同样规定性能的材料(见6.4.2.6)。
- c) 如果需要,焊后热处理应在所有焊接(包括管路焊接)已经完成后进行;
- d) 吸入管口和排出管口焊缝,在清根之后,以及再次焊后热处理之后,或者对于奥氏体不锈钢固溶化退火之后,应进行磁粉检测和液体渗透检测。
6.12.3.4.1 ●买方应规定是否应对焊接在压力壳体上的接口进行下列附加检验(如果没有在8.2.2.2.1表14中要求):
- a) 辅助接口焊缝的磁粉检测和液体渗透检测;
- b) 任何壳体焊缝的超声波检测或射线检测。
6.12.3.4.2 ●买方应规定推荐的接口设计是否应在生产前提交买方批准。提交的图纸应标示出焊缝设计、焊缝大小、材料,焊前和焊后热处理。
6.12.4 低温应用
6.12.4.1 ●买方应规定泵在使用中能够承受的最低设计金属温度。该温度应用来确定冲击试验要求。通常情况下,此温度是最低环境温度或最低泵送液体温度的较低值。然而,买方可根据泵所输送液体的特性(如在压力降低时能自制冷)来规定一个最低设计金属温度。
6.12.4.2 为了避免脆性断裂,低温使用的结构材料应适用于规范和其他要求中规定的最低设计金属温度。对于可能对运行、维护、运输、安装、试运转和试验期间发生的情况,买方和卖方应共同商定采取任何必要的特别措施。
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注:应用在温度低于延性-脆性转变温度的材料的适用性受选择的焊接方法和焊接工艺影响。在一些颁布的标准中,金属材料的设计许用应力并没有区分不脱氧的、半镇静的、全镇静、热轧的与正火材料,也没有考虑这些材料是在细晶粒还是粗晶粒环境下生产的。 因此,对于小于38℃(100℉)使用条件,卖方宜在零件材料的选择、制造方法和焊接工艺的选择等方面特别慎重。
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6.12.4.3 ●在冲击试验要求方面,买方应规定是否要执行ASME BPVC第Ⅷ卷第1册或EN 13445(所有部分)。
6.12.4.4 用于确定冲击试验要求的控制厚度应是下列各项中的较大者:
- a) 最大对焊接头的公称厚度;
- b) 承压壳体的最大公称截面,不包括下列各项:
- 结构支撑截面,如支脚或起吊环;
- 为了减小轴的挠度增大刚性而要求增加厚度的截面;
- 机械性能要求的附加部分或内含物(如夹套或密封腔)的结构截面。
- c) 法兰公称厚度的1/4,包括轴向剖分壳体剖分面法兰厚度(法兰应力不是薄膜应力)。
6.12.4.5 如果规定采用ASME BPVC第Ⅷ卷第1册(见6.12.4.3),下列要求应满足:
- a) 使用在规定的最低设计金属温度低于-29℃(-20℉)条件下,所有承压钢材应对基体金属和焊缝做夏比V 形缺口冲击试验,除非依据ASME BPVC 第Ⅷ卷,第1 册UHA-51 要求才可免去此项试验;
- b) 在规定的最低设计金属温度在-29℃(-20℉)与 38℃(100℉)之间条件下,使用的碳钢和低合金钢承压零件应要求按下列规定进行冲击试验:
- 控制厚度不大于25 mm(1 in)的零件:不要求做冲击试验;
- 对于控制厚度大于25 mm(1 in)的零件:要免除冲击试验,应按ASME BPVC,第Ⅷ卷第1 册UCS-66来确定。不做冲击试验的最低设计金属温度可按图UCS-66.1 所示降低。如果材料不允许免除冲击试验,夏比V 形缺口冲击试验的结果应达到ASME BPVC 第Ⅷ卷第1 册UG-84 最小冲击能量的要求。