耐高压管道——钢衬四氟管道
一、压力管道金属材料的特点
压力管道涉及各行各业，对它的基本要求是“安全与使用”，安全为了使用，使用必须安全，使用还涉及经济问题，即投资省、使用年限长，这当然与很多因素有关。

而材料是工程的基础，首先要认识压力管道金属材料的特殊要求。

压力管道除承受载荷外，由于处在不同的环境、温度和介质下工作，还承受着特殊的考验。

（1）金属材料在高温下性能的变化
①蠕变钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。

钢材蠕变特征与温度和应力有很大关系。

温度升高或应力增大，蠕变速度加快。

例如，碳素钢工作温度超过300～350℃，合金钢工作温度超过300～400℃就会有蠕变。

产生蠕变所需的应力低于试验温度钢材的屈服强度。

因此，对于高温下长期工作的锅炉、蒸汽管道、压力容器所用钢材应具有良好的抗蠕变性能，以防止因蠕变而产生大量变形导致结构破裂及造成爆炸等恶性事故。

②球化和石墨化在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量将发生迁移和聚集，形成晶粒粗大的渗碳体并夹杂于铁素体中，其渗碳体会从片状逐渐转变成球状，称为球化。

由于石墨强度极低，并以片状出现，使材料强度大大降低，脆性增加，称为材料的石墨化。

碳钢长期工作在425℃以上环境是地，就会发生石墨化，在大于475℃更明显。

SH3059规定碳钢最高使用温度为425℃，GB150则规定碳钢最高使用温度为450℃。

③热疲劳性能钢材如果长期冷热交替工作，那么材料内部在温差变化引起的热应力作用下，会产生微小裂纹而不断扩展，最后导致破裂。

因此，在温度起伏变化工作条件下的结构、管道应考虑钢材的热疲劳性能。

④材料的高温氧化金属材料在高温氧化性介质环境中（如烟道）会被氧化而产生氧化皮，容易脆落。

碳钢处于570℃的高温气体中易产生氧化皮而使金属减薄。

故燃气、烟道等钢管应限制在560℃下工作。

（2）金属材料在低温下的性能变化
当环境温度低于该材料的临界温度时，材料冲击韧性会急剧降低，这一临界温度称为材料的脆性转变温度。

常用低温冲击韧性（冲击功）来衡量材料的低温韧性，在低温下工作的管道，必须注意其低温冲击韧性。

（3）管道在腐蚀环境下的性能变化
石油化工、船舶、海上石油平台等管道介质，很多有腐蚀性，事实证明，金属腐蚀的危害性十分普遍，而且也十分严重，腐蚀会造成直接或间接损失。

例如，金属的应力腐蚀、疲劳腐蚀和晶间腐蚀往往会造成灾难性重大事故，金属腐蚀会造成大量的金属消耗，浪费大量资源。

引起腐蚀的介质主要有以下几种。

①氯化物氯化物对碳素钢的腐蚀基本上是均匀腐蚀，并伴随氢脆发生，对不锈钢的腐蚀是点腐蚀或晶间腐蚀。

防止措施可选择适宜的材料，如采用碳钢-不锈钢复合管材。

②硫化物原油中硫化物多达250多种，对金属产生腐蚀的有硫化氢（H2S）、硫醇（R-SH）、硫醚（R-S-R）等。

我国液化石油气中H2S含量高，造成容器出现裂缝，有的投产87天即发生贯穿裂纹，事后经磁粉探伤，内表面环缝共有417条裂纹，球体外表面无裂纹，所以H2S含量高引起应力腐蚀应值得重视。

日本焊接学会和高压气体安全协会规定：液化石油中
H2S含量应控制在100×10-6以下，而我国液化石油气中H2S含量平均为2392×10-6，高出日本20多倍。

③环烷酸环烷酸是原油中带来的有机物，当温度超过220℃时，开始发生腐蚀，270～280℃时腐蚀达到最大；当温度超过400℃，原油中的环烷酸已汽化完毕。

316L（00Cr17Ni14Mo2）不锈钢材料是抗环烷酸腐蚀的有效材料，常用于高温环烷酸腐蚀环境。

二、耐压管道——钢衬四氟管道简介
聚四氟乙烯简称F4(PTFE）是当今世界上性能最优的塑材，具有极好的耐腐性，除高温下的氟元素和熔融状态下的碱金属及三氟化氯外，几乎可以抵抗地球上各种化学物的腐蚀；良好的耐温性，可以在-180-250℃的温度下正常工作；良好的电绝缘性，其制品每毫米厚度可耐压1.5万伏以上；良好的抗氧化性，在地球环境中几十年也不会老化；其表面摩擦系数很低，并具有难得的表面不结垢
的优点；不吸水等性能，被广泛地应用于化工、石油、轻纺、制药、冶金、机械、电子、电器、染料、电力、食品、造纸、水处理、环保、航空、军用与科研等各行各业。

钢衬四氟管道是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一。

继承了钢管和聚四氟乙烯塑料管各自的优点同时又摒弃了各自的缺点。

在管材设计中最重要的内容之一是根据使用条件和要求合理确定管材的壁厚同时该参数直接影响产品的性价比。

三、耐高压管道——钢衬四氟管道制作工艺
首先采用钢衬塑推（挤）压成管子，然后将它强行拉入无缝钢管（衬管外径略大于钢管内径1.5-2mm），形成无间隙紧衬。

为了消除压力，将它放在炉中，加温至180oc进行恒温处理，使之适应在180oc以下的温度中使用。

同时，推（挤）压管的轴向抗拉强度比缠绕管明显要好。

因此，钢衬F4管具有理想的耐正、负压能力。

四、耐高压管道——钢衬四氟管道的性质：
1、化学性质
耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。

不燃性：限氧指数在90以下。

耐酸碱性：不溶于强酸、强碱和有机溶剂。

抗氧化性：能耐强氧化剂的腐蚀。

酸碱性：呈中性。

2、物理性质
密度：2.1–2.3 g/cm³
聚四氟乙烯的机械性质较软。

具有非常低的表面能。

五、钢衬四氟管道规格参数
钢衬四氟管道的规格参数
项目名称Properties 单位unit 指标值Result
表面密度Apparent density g/cm3 2.10-2.30 拉伸强度≥Tensile strengthh(min) Mpa 18
断裂伸长率≥ Ulimate elongation(min) % 230
六、钢衬四氟管道使用条件如下：
1.使用温度高：在强腐蚀介质条件下，可以满足使用温度范围-60℃～200℃，在此温度范围可满足所有化学介质。

2.耐真空：可在真空条件下使用。

在化工生产中，经常由于冷却、纵向排放、泵阀不同步操作等情况下引起局部真空状态。

3.耐高压：在温度使用范围内，可承受高达3MPa的使用压力。

4.抗渗透：选用优质的聚四氟乙烯树脂，经过先进衬里工艺加工成高密度、足够厚度的PTFE衬里层，使产品具有优越的防渗透性。

5.整体模压烧结工艺衬里，解决了钢-氟冷热伸缩的难题，使其达到同步伸缩。

6.采用了标准化尺寸配制，特别是化工管线中使用的管道、管配件都具有很强的互换性，为安装、备件提供了很大的方便。

七、钢衬四氟管道执行标准：
1，参考标准：HG/T21562-94；
2，钢管标准：GB12459-90，GB8163-87
3，法兰标准：GB/T9115.1-9115.4-200
八、钢衬四氟管道连接方式：
1.管道采用国家标准无逢钢管，因工艺要求，衬里后的管道有效通径小于钢管的公称通径，设计者及用户进行必要的有效流量标准后确定钢管的通径；
2.法兰可根据用户需要按HG、GB、JB、ANSI、JIS、BS、DIN等国家标准，可以是锻造，也可由合同确定，因密封面加工工艺建议选用板式平焊法兰、带颈平焊法兰。

密封面均为平面密封型式，为了便于管路安装，可为用户提供平焊环活动法兰。

九、钢衬四氟管道技术指标
1．真空值（即负压）DN25-DN80:≤90kPa
DN100-DN150:≤70KPa
≥DN200:≤55KPa
2．正压 DN25-DN80:≤6.4MPa
DN100-DN150:≤6.4MPa
≥DN200:≤2.5MPa
十、钢衬四氟管道适用范围：
1，适用温度：F4≤180℃
2，适用行业：化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。

3、输送介质：氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介质。

4、其它用途：钢衬四氟管道用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。

一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。

分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。

各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。

此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。

5、工作压力：-0.1～6.4Mpa（全负压至64kgf/cm2）。