管道工程中常用的有色金屬(Non-ferrous Metal)有銅、鋁、鉛和鋅等。
1. 銅(Copper)
銅又分純銅(俗稱(chēng)紫銅)、黃銅和青銅等。有關(guān)銅管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括 ASTM B42、ASTM B43、ASTM B315、ASTM B466、ASTM B467,有關(guān)銅管件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有ASMEB16.24、ASME B16.22、ASME B16.15、ASME B16.18等。
a. 純銅(Copper)
純銅呈紫紅色,有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐大氣腐蝕性,熔點(diǎn)為1083℃。在管道工程中常用純銅制成鋼管和法蘭墊片。因純銅硬度較低,退火后變得更柔軟,故常用來(lái)制作高壓管道中 的法蘭墊片。純銅管的低溫性能比鋼材好,故純銅管常用于空分設(shè)備管道、冷凍管道和儀表管道。純銅的高溫性能差,在120℃以下,允許抗拉強(qiáng)度為29.43MPa。溫度若再升高,其機(jī)械強(qiáng)度則急劇下降,當(dāng)溫度上升至250℃時(shí),其允許抗拉強(qiáng)度只相當(dāng)于常溫時(shí)的2/3,已不宜在壓力下使用。
常用的純銅牌號(hào)為T(mén)2、T3、T4,雜質(zhì)含量T2最少,T4最多。
b. 黃銅(Brass)
黃銅是銅和鋅的合金,其機(jī)械強(qiáng)度高,有較好的耐腐蝕性和澆鑄性,可用來(lái)制作管子、管件和閥門(mén)等。化工上常用的有H80、H68、H62(“H”是黃銅代號(hào),后邊的數(shù)字表示合金中銅的平均含量)。H80比H68塑性好。進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí),在120℃以下,黃銅允許抗拉強(qiáng)度為29.43MPa。隨著溫度升高,其強(qiáng)度則急劇下降,當(dāng)溫度未超過(guò)225℃時(shí),黃銅閥件可用在壓力不超過(guò)1.6MPa的管道中。
c. 青銅(Bronze)
青銅是銅和錫的合金,又稱(chēng)錫青銅。由于錫的價(jià)格較高,故制造青銅也常用其他元素代替,因而又有無(wú)錫青銅,如鋁青銅、鉛青銅、硅青銅等。青銅通常由澆鑄而成,其強(qiáng)度、硬度及耐腐蝕性都比黃銅好。青銅常用于制造蝸輪、齒輪、輪,以及管道工程中的閥件和管件等。
2. 鋁(Aluminum)
鋁的熔點(diǎn)為527℃,它具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性,強(qiáng)度和硬度較低,可塑性好。鋁容易氧化,在空氣中,鋁的表面能形成一層極薄的氧化鋁保護(hù)膜,防止繼續(xù)氧化。鋁合金薄板常作為壓力管道絕熱工程的管子、塔、罐、換熱器、閥門(mén)、法蘭以及其他平壁設(shè)備保護(hù)層材料。
純鋁的強(qiáng)度和硬度雖然很低,但若加入其他元素可以提高。鋁合金分為鑄造鋁合金和可壓迫變形的鋁合金兩大類(lèi)。管道工程中,常用L2和L3牌號(hào)的鋁管輸送硝酸和醋酸等,但是鋁不能抵抗堿性腐蝕。當(dāng)溫度高于150℃時(shí),鋁管不宜用于壓力管道。鋁和鋁合金管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有ASTM B241、ASTM B26、ASTM B108、ASTM B209、ASTM B210、ASTM B211、ASTM
B221、ASTMI B234、ASTM B247 以及 ASME B31.3的“附錄L-鋁合金管法蘭”。
3. 鉛(Lead)
鉛是一種暗灰色的金屬,熔點(diǎn)為327℃,它有很好的耐腐蝕性能,常用來(lái)制作硫酸設(shè)備和管道襯里。鉛質(zhì)軟,可塑性好,管道工程中常用鉛管。在安裝鑄鐵管承插口時(shí),常用鉛作為接口填塞材料,以牌號(hào)為Pb-6的鉛較適宜。硬鉛是鉛和銻的合金,它的抗腐蝕性略低于純鉛,但機(jī)械強(qiáng)度較高,常用于制造耐酸設(shè)備。鉛蒸氣有毒,故熔化鉛時(shí),要防止?fàn)C傷和鉛中毒。在化工行業(yè)中,鉛主要用在處理硫酸的設(shè)備上。Pb-4用于設(shè)備內(nèi)襯,Pb-6用于管道接頭,硬鉛可制造硫酸工業(yè)用的泵、閥門(mén)、管道等。
4. 鋅(Zinc)
鋅呈淺灰色,熔點(diǎn)為419℃,它有較好的耐腐蝕性和力學(xué)性能。有些鋼管和管件為增強(qiáng)耐腐蝕性能,常在表面鍍一層鋅,如室內(nèi)給水工程中常用的鍍鋅管。