壓力管道標準及管道等級表完整版

1、壓力管道標準及管道等級表HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】壓力管道標準及管道等級表（講座提綱）全國壓力管道標準化技術委員會岳進才Email:目錄壓力管道工程標準綜述常見基礎性工程規(guī)范工業(yè)標準ASME規(guī)范解讀GB/T20801規(guī)范解讀管道等級表綜述管道等級表其它管道材料選用材料的基本性能常用材料類型及特點高溫對材料選用的影響低溫對材料選用的影響介質對材料選用的影響材料選用原則管道組成件壓力設計載荷類型許用應力及強度準則標準管道組成件非標準管道組成件管道組成件型式及選用連接型式及選用鋼管管件及分支接頭法蘭及法蘭接頭閥門選用閥型選用基

2、本原則常用關斷閥的特點及應用常用閥門的屬性參數(shù)選用1壓力管道工程標準綜述1.1.1標準體系標準體系的構成：指令性規(guī)范（法規(guī)），基礎性工程規(guī)范，單項或行業(yè)工程標準，項目工程規(guī)定，工業(yè)標準。1）指令性規(guī)范（法規(guī)）：法定，強制性；技術管理性；適用范圍（監(jiān)管范圍，包括了設計、采購、制造、建造、使用、維修和改造）。國內外的差別。典型代表：PED97/23,PressureEquipmentDirective；TSGD0001壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道。2）基礎性工程規(guī)范：與指令性規(guī)范相比：推薦性/非唯一性，用戶負責制；技術性；建造標準。與行業(yè)或項目工程標準相比：通用性：適用范圍廣，不針對特定行業(yè)；

3、基礎性：系統(tǒng)性要求，最低要求，不能代替設計手冊。強調：符合規(guī)范要求而出現(xiàn)問題，仍由設計者負責；安全性：安全標準，風險控制。典型代表：ASMEB31系列；GB/T20801系列。3）單項或行業(yè)工程標準：針對特定的介質環(huán)境或針對特定的行業(yè)而給出的更有針對性、更詳細的工程規(guī)定。一般情況下，是基礎性工程規(guī)范的補充和細化。典型代表：NACEMR0175,油田設備用抗硫化裂紋的金屬材料；API941,石油化工廠高溫臨氫用鋼；SH3059,石油化工管道設計器材選用規(guī)定；GB50030，氧氣站設計規(guī)范。4）項目工程規(guī)定：比單項的工程標準或行業(yè)工程標準更有針對性，規(guī)定更詳細。一般情況下，是基礎性工程規(guī)范和單項或

4、行業(yè)工程標準的補充和細化。典型代表：各工程公司或設計院/所針對具體項目的工程規(guī)定。5）工業(yè)標準：為實現(xiàn)標準化、系列化工程建造而設置的支持性標準。包括產(chǎn)品標準和實踐方法。詳見1.1.3節(jié)。4+1層級，魚頭、魚骨、魚刺與魚肉的關系指令性規(guī)范（法規(guī)）為魚頭，針對重要的方面給出強制性要求，不能突破?；A性工程規(guī)范為魚骨，框架性規(guī)定，最低安全規(guī)則。單項或行業(yè)工程標準、項目工程規(guī)定為魚刺，依附于基礎性工程規(guī)范而給出的更具體的要求，是基礎性工程規(guī)范的補充和細化。工業(yè)標準是魚肉，與上述的工程規(guī)范一起構成整個工程標準體系。應用現(xiàn)狀1）對工程規(guī)范層級的認識不足：期望基礎性工程規(guī)范包羅單項/行業(yè)標準和項目規(guī)定的內容

5、。2）將指令性規(guī)范和基礎性工程規(guī)范的適用范圍混淆。3）將基礎性工程規(guī)范、單項/行業(yè)標準視為指令性規(guī)范。4）多版本同層級的工程規(guī)范并存現(xiàn)狀，同時也造成引用標準時的困惑及由此產(chǎn)生的問題。5）由于行業(yè)格局及部門利益問題，造成產(chǎn)品標準的重復及由此帶來的應用困惑，同時又都不完善。常見基礎性工程規(guī)范ASME管道規(guī)范ASME標準應用廣泛，影響較大，很多其它類似的標準等效采用了該標準，或直接引用并加以修訂和補充。見后面所述。ASME是ASMEB31系列標準中的一個，其它標準表列如下：PowerPiping/動力管道；FuelGasPiping/燃氣管道；ProcessPiping/工藝管道；PipelineT

6、ansportationSystemforLiquidhydrocarbonsandotherLiquids/烴類、液態(tài)石油氣、無水氨和酒精的液體輸送管道系統(tǒng)；RefrigerationPipingandHeatTransferComponents/制冷管道和傳熱組件；化工廠管道（從未出版）；核管道（移入ASME鍋爐壓力容器規(guī)范第III卷）；GasTransmissionandDistributionPipingSystems/天然氣輸送和分配管道系統(tǒng)；BuildingServicesPiping/建筑用管道；深冷管道（從未出版）；SlurryTransportationPipingSyste

7、ms/漿液管道。HydrogenPipingSystemCode/氫用管道系統(tǒng)和管道。其中，是基礎標準，其它是特例。在適用范圍上給出了銜接點。對于B31系列標準，各標準由不同類型的專家編制，因此各標準的風格和內容安排并不盡相同。GB/T20801及系列標準GB/T20801標準是由國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設備安全監(jiān)察局管理、全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會壓力管道分技術委員會負責組織編寫的壓力管道基礎性工程規(guī)范，與壓力管道技術安全監(jiān)察工程配套的技術性支持標準。按照壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定對壓力管道的劃分(GA類、GB類、GC類、GD類)，也對應編制了四個壓力管道工程規(guī)范。分別是：GB/T

8、20801壓力管道規(guī)范工業(yè)管道。2006年已頒布實施；GB/T(20802)壓力管道規(guī)范動力管道。2013年10月已提交報批稿；GB/T(20803)壓力管道規(guī)范長輸管道。2013年10月已提交終審稿；GB/T(20804)壓力管道規(guī)范公用管道。2014年3約已提交提綱稿。其中，GB/T20801是基礎標準，其它是特例。在適用范圍上給出了銜接點。特種設備安全法。監(jiān)管范圍可能會縮小(比如，DN150及以上管道)。1.2.3ISO15649石油及天然氣工業(yè)管道類似于ASME和GB/T20801,但該規(guī)范內容較少，明確指明引用了，是的補充。特點：對管道布置給出了原則性要求。ISO15649共有5個章

9、節(jié)和2個附錄：第1章適用范圍：適用于石油化工生產(chǎn)裝置。與ASME一起用。第2章相關標準：ASME。第3章術語和定義：給出了化工廠、承壓管道等常用名詞解釋共19個。第4章金屬管道：分9節(jié)，分別對責任、材料、安全措施、放空與排凝、設計條件、管道布置、埋地管道、腐蝕等進行了原則性規(guī)定。第5章非金屬管道或非金屬襯里管道：分2節(jié)，分別對設計條件和設計基本原則進行了規(guī)定。附錄A管道布置：對管道布置提出了原則要求。附錄B埋地管道：對埋地管道設計提出了原則要求。EN13480工業(yè)金屬管道類似于ASME和GB/T20801。結構和內容含量與相似，很多規(guī)定也相同，但也存在一些明顯的差異。特點：是一個可以與分庭抗禮

10、的基礎性工程規(guī)范。與GB/T20801類似，有6個分項標準組成：工業(yè)金屬管道一般規(guī)定工業(yè)金屬管道材料工業(yè)金屬管道設計和計算工業(yè)金屬管道預制與安裝工業(yè)金屬管道檢查和試驗工業(yè)金屬管道埋地管道的附加要求EN13480與ASME差異的典型例子：管道分級，材料的許用應力，承壓管道組成件的壓力計算。前瞻性技術：三大類14種失效模式的評定舉例：三大類14種失效模式第I類：短期失效模式I-1:脆性斷裂；I-2：韌性斷裂；I-3：超量變形引起的接頭泄露；I-4：超量局部應變引起的裂紋形成或韌性撕裂；I-5：彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)（垮塌）；第II類：長期失效模式II-1：蠕變斷裂；II-2：蠕變引起的機械接頭超量

11、變形或過大的載荷轉移；II-3：蠕變失穩(wěn)；II-4：磨蝕和腐蝕；II-5：環(huán)境助長開裂。如應力腐蝕開裂，氫致開裂；第III類：循環(huán)失效模式iii-i：擴展性塑性變形；III-2：交替塑性；III-3：彈性應變疲勞（中、高周疲勞）和彈塑性應變疲勞（低周）；III-4：環(huán)境助長疲勞。工業(yè)標準產(chǎn)品標準包括尺寸標準、制造標準、材料標準等。1）尺寸標準尺寸標準體系，兩個基礎尺寸標準（管子和法蘭），大外徑系列和小外徑系歹列，PN系列（歐式）和CLASS系列（美式）。尺寸標準體系現(xiàn)狀，ASME與GB的異同，兼容性。舉例：管子外徑和壁厚尺寸，法蘭螺栓孔尺寸，55錐管螺紋和60錐管螺紋。常用尺寸標準見表1.3.

12、1-1。表1.3.1-1常用管道組成件尺寸標準“大外徑系列”/CLASS系列“小外徑系列”/PN系列SH標準體系GB標準體系ANSI標準體系JB標準體系HG標準體系一般管SH/T3405GB/T17395ANSIHG20553道ANSI長輸管GB/GB/API5L道管件SH/T3408GB/T12459?ANSI-z一一？一GB/T12459?HG/21634SH/T3409ANSIHG/21635SH/T3410,一？GB/T13401?ANSIGB/T13401?HG/21631GB/T14626GB/T14383?GB/T14626GB/T14383?HG/21632法蘭SH/T3406

13、GB9112GB9131ANSIJB/T7486HG20592HG20605墊片SH/T3401SH/T3402SH/T3403SH/T34072ANSIANSIJB/T87JB/T88JB/T89JB/T90HG20606HG20612緊固件SH/T3404GB5780GB5782GB41GB6170ANSIB18.2.1ANSIB18.2.2GB5780GB5782GB41GB6170HG20613HG20614閥門API600API602API603API608API609API594GB/T12232GB/T12247?API600API602API603API608API609API

14、594JB系列？JB系列？其它尺寸標準MSSSP-95MSSSP-97MSSSP-48注：GB標準體系的管子管件標準原來是借助于SHJ405進行定義的，目前SHJ405已被修訂成SH/T3405,而且定義已作了改變。因此，GB系列管件標準也應作相應修訂才能使用；此處應為該標準的A系列。?同？。此處應為該標準的B系列。GB/T1223268/112247目前尚存在較多問題，實際上并沒有推廣應用，它可用相應的API標準取代。JB系列指原來的JB系列閥門標準，現(xiàn)在大多數(shù)閥門制造廠仍按該系列閥門標準生產(chǎn)。這里僅列出了主要的相關標準，不是全部標準。2）制造標準和材料標準中國制造標準和材料標準體系現(xiàn)狀/A

15、SME與GB應用工程材料的異同：政出多頭，各自為政，例如鋼管、閥門、板材、鍛件標準；配套性差，例如缺少中高溫焊管、螺栓、對焊管件制造標準；碳鋼的低溫限制；標準的嚴密性和生產(chǎn)的隨意性；閥門鑄件和不銹鋼材料靠近了人51忖材料，但配套標準沒有跟上，等效和等同的問題。舉例：國產(chǎn)低溫碳鋼材料。管道材料的進展：生產(chǎn)方法帶來的影響，AOD/VOD精煉技術的應用，GB150對硫、磷要求的提高，超低碳不銹鋼的應用；新材料的開發(fā)，舉例：347AP，P92。常用管道組成件制造標準見表1.3.1-2。表1.3.1-2常用管道組成件制造標準產(chǎn)品名稱國標材料ASTM材料說明碳鋼無縫鋼管GB/T8163,GB3087,GB

16、9948,GB6479,GB5310ASTMA53,A106非等效長輸專用無縫和焊接鋼管GB/，GB/API5L等效焊接碳鋼鋼管（無）ASTMA671，A672（無對應）低溫無縫鋼管GB/T18984ASTMA333非等效合金鋼無縫鋼管GB9948，GB6479，GB5310ASTMA335，A213非等效合金鋼焊管（無）ASTMA691（無對應）不銹鋼無縫鋼管GB/T14976ASTMA312等效不銹鋼焊管GB/T12771ASTMA358等效碳鋼及合金鋼管件（GB12459）ASTMA234（無對應）低溫碳鋼管件（無）ASTMA420（無對應）不銹鋼管件（GB12459）ASTMA403（

17、無對應）碳鋼鍛件JB4726，NB/T47008ASTMA105非等效低溫碳鋼鍛件JB4727，NB/T47009ASTMA350非等效合金鋼鍛件JB4726，NB/T47008ASTMA182非等效不銹鋼鍛件JB4728，NB/T47010ASTMA182等效碳鋼板材GB713ASTMA515非等效低溫碳鋼板材GB3531ASTMA516非等效合金鋼板材GB713ASTMA387非等效不銹鋼板材GB24511ASTMA240等效碳鋼鑄件GB12229ASTMA216等效低溫碳鋼鑄件JB7248ASTMA352等效合金鋼鑄件JB5263ASTMA217等效不銹鋼鑄件GB12230ASTMA35

18、1等效常規(guī)螺栓材料（無）ASTMA193/A194（無對應）低溫螺栓材料（無）ASTMA320（無對應）3）產(chǎn)品制造的幾個深層次問題關于非金屬夾雜物：不可避免，對金屬基體的割裂，微觀空隙，裂紋起裂源，對二次變形加工的影響。非金屬夾雜物等級的應用。舉例：氫介質環(huán)境下非金屬夾雜物的影響；管件成型時的開裂。關于殘余元素和雜質元素：產(chǎn)品標準一般不給出殘余元素和部分雜質元素的限制，舉例說明殘余元素和部分雜質元素對金屬材料性能的影響：釩對碳鋼性能的影響，銅對不銹鋼性能的影響。關于金屬晶粒度：冶金理論，高溫下自動長大的特性，對金屬材料性能的影響。舉例：常用變形加工金屬材料的精度級別及應用。關于承壓金屬部件的

19、表面缺陷：常見缺陷類型（imperfection和defect的差別）及分類，缺口敏感效應。舉例：常見表面缺陷控制的工程例子。關于承壓金屬部件的表面缺陷：常見缺陷類型，客觀存在，缺陷的穩(wěn)定與開展，無損檢驗。舉例：某裝置用不銹鋼焊管的采購要求與現(xiàn)場檢驗要求的沖突。關于產(chǎn)品標準的最低要求：標準編制者不知道產(chǎn)品的介質應用環(huán)境，產(chǎn)品標準不解決特殊介質環(huán)境的特殊要求。舉例，上述殘余元素和雜質元素的影響，材料的高溫性能。關于質量管理：資質與過程控制，ISO9001的內涵：做你所寫的，寫你所做的。舉例：國內外配管設計規(guī)定的差別。關于生產(chǎn)細節(jié)：型式試驗，過程控制。舉例：不銹鋼材料的酸洗。上述問題與采購技術要求

20、有關，與制造商選擇有關。實踐方法包括檢驗方法、焊接規(guī)定、熱處理規(guī)定等配套標準。1）檢驗方法檢驗方法涉及到化學成分檢驗方法及規(guī)定、機械性能檢驗方法及規(guī)定、金相分析規(guī)定、腐蝕試驗方法、各種無損檢驗方法及規(guī)定等?；瘜W分析分金屬元素和非金屬元素等測定方法，測定誤差，產(chǎn)品分析和熔煉分析。機械性能除常規(guī)拉伸試驗，還包括硬度檢驗、沖擊試驗等。延伸率的標準值。無損檢驗分鍛件、板材、鋼管、鑄件等，方法和判定指標不同。舉例見表1.3.2。表1.3.2常見檢驗方法舉例名稱國標ASTM說明化學成分GB/T222ASTMA751非等效機械性能GB2975ASTM370非等效金屬晶粒度檢驗GB/T6394ASTME112

21、等效非金屬夾雜物檢驗GB/T10561ASTME45等效晶間腐蝕試驗GB4334ASTMA262非等效超聲波檢驗JB4730ASTMA388/E213非等效射線檢驗JB4730MSSSP-54非等效磁粉檢驗JB4730ASTME709/A275非等效著色檢驗JB4730ASTME165非等效2）焊接規(guī)定最典型的焊接規(guī)定是焊接評定。例如ASMEIV和JB4708。（其它略）ASME規(guī)范解讀綜述如前所述的特性：推薦性/非唯一性，用戶負責制；技術性；建造標準；通用性；基礎性，最低要求；安全性。與EN規(guī)范的區(qū)別：ASME的特點是通過引入系數(shù)而簡化設計，EN標準則是盡可能計入各種影響因素。不包括管道布置

22、。第一章應用范圍和定義關注不管轄的范圍，其它規(guī)范沒有明確管轄的管道均可參考。原名稱為石油化工廠管道規(guī)范，2002版后改為工藝管道，適用范圍有所擴展。關注管道分類，實際上隱含了四種分類：D類流體，M類流體，介于D類和M類之間的流體，K類流體。劇烈循環(huán)工況。第二章設計設計最低溫度。預期工況中的最低溫度。舉例：環(huán)境溫度的考慮（位移應力）。2）條。對可能出現(xiàn)的影響因素給出了提示性的規(guī)定，沒有工程經(jīng)驗的人不容易理解，很重要，但容易被忽視。舉例：流體膨脹的問題，防凍問題。壓力溫度設計準則。三種情況：具有壓力額定值的表列組件，沒有壓力額定值的表列組件，非表列組成件（見下文）。舉例：沒有壓力額定值的表列組件的

23、壓力等級的定義。許用應力和其它應力的限制。四個基本系數(shù)（抗拉強度/，屈服強度/，10萬小時蠕變延伸率為1%的平均應力/，10萬小時斷裂平均應力/）。5）304組件的壓力設計。除管子以外，其它應用于非標管道組成件設計，也可作為標準管道組成件的設計依據(jù)。支管補強，僅給出來等面積補強方法。沒有給壓力面積法計算方法。沒有大小頭的計算方法。沒有疲勞設計方法。非表列組件：類比法，試驗應力分析法，驗證試驗方法，詳細應力分析法。305318流體工況對管道組成件及接頭的要求。針對不同的流體工況，對各種管道組成件及接頭提出了各種應用限制。最低要求。319321柔性和支架管系應力分析。屬管道機械專業(yè)。略。8)322

24、特殊管道系統(tǒng)。儀表管道。略。第三章材料材料和技術條件四種情況：表列材料，認可；非表列材料，有條件認可；牌號不明材料，不認可；回收材料，有條件認可。溫度上限304L/316L奧氏體不銹鋼的溫度上限(1500F/815)。溫度下限碳鋼材料的溫度下限是變化的，與厚度、結構應力水平有關；所謂的下限溫度是可以突破的，需要進行評定；注意免除沖擊試驗的條件，對于厚壁碳鋼材料，即使使用溫度高于零度，也要進行沖擊試驗。沖擊試驗方法和驗收準則沖擊試驗溫度降低值，小尺寸試樣。橫向膨脹量，沖擊功與強度指標有關。材料在使用中的變質原則規(guī)定，與附錄F一起解讀，幾乎不涉及腐蝕問題。第四章管道組成件及尺寸/應用標準體系，定義

25、管道系統(tǒng)的外徑、壁厚系列、公稱壓力等級、額定壓力值、連接尺寸等。表列組件標準和非表列組件標準，給其它配套標準開口。匹配性。舉例：BS閥門標準的應用。詳見1.3.1節(jié)。第五章制作、裝配和安裝328焊接：無值得關注的說明。GB標準規(guī)定的更細。330預熱：無值得關注的說明。331熱處理：應注意是最低要求。332彎曲與成型：無值得關注的說明。第六章檢驗、檢查和試驗Inspection,Examination,Test的區(qū)別。Inspection：Activitycarriedoutbypersonsindependentofproductiontoverifythattheresultsofthete

26、stingandexaminationsconformtospecificrequirements.Examination：Assessmentcarriedouttodetermineorverifytheacceptabilityofacomponent,systemordocument.Test：Physicalactivity(destructiveornon-destructive)carriedoutinaccordancewithadefinedprocedurewhichprovidesanobjectiveassessmentsofacharacteristicofacomp

27、onentorsystem.要求檢查的范圍檢驗范圍應由工程公司或業(yè)主確定。3)345試驗無值得關注的說明。其它章節(jié)第七章非金屬管道和非金屬襯里管道：略。第八章M類流體工況管道：根據(jù)M類流體工況特點，增加一些附加要求。內容略。第九章高壓(K類流體工況)管道：疲勞的影響成需要計入的因素。略。GB/T20801規(guī)范解讀綜述等效ASME，但結合國情進行了本土化修改。GB/T20801與ASME的差異見下面各部分。第一部分應用范圍和定義1)管轄范圍比ASME更規(guī)范，體現(xiàn)在：ASME主要對工藝管道做出了規(guī)定，適用于生產(chǎn)裝置，而GB/T20801對工業(yè)管道做出了規(guī)定，原則上其它規(guī)范不管轄的，都可以使用GB/

28、T20801。關注不管轄的范圍，其它規(guī)范沒有明確管轄的管道均可參考。GA、GB、GC、GD的管轄范圍劃分。舉例：動力管道/四大管道，長輸管道/站內管道。2)內容與相比，不含高壓管道（K類）和非金屬管道。不含銅及銅合金材料。3）關注管道分類3個等級：GC1（一部分相當于中的M類流體，一部分為介于D類和M類之間的流體）、GC2（相當于中的介于D類和M類之間的流體）、GC3（相當于中的部分D類流體）。同時也包括了劇烈循環(huán)工況。4）管轄范圍與壓力管道監(jiān)檢的范圍二者不是等同的。5）風險評估跟進68150，增加風險評估的內容要求。6）增加附錄A本次修訂時增加附錄A，混合介質情況下介質毒性與管道等級的劃分。

29、該問題改變了許多設計人員的概念，操作難度也比較大，是2006版執(zhí)行的難點。因此，增加此附錄。第二部分材料1）產(chǎn)品標準沒有像那樣明確給出表列材料和非表列材料等，也沒有對牌號不明材料、回收材料等給出規(guī)定。本次修改中將補充。2）溫度上限同的處理，應正確理解溫度上限的概念，應考慮腐蝕影響，蠕變，剛度，工程意義。同時把附錄F關于材料的高溫限制寫入了正文，同時也增加了一些工程經(jīng)驗到里面。舉例：碳鋼石墨化的問題，合金鋼的珠光體球化問題，等等。3）溫度下限同的處理，即碳鋼材料的溫度下限是變化的，與厚度、結構應力水平有關；所謂的下限溫度是可以突破的，需要進行評定；注意免除沖擊試驗的條件，對于厚壁碳鋼材料，即使使

30、用溫度高于零度，也要進行沖擊試驗。但這里針對GB產(chǎn)品標準修正了碳鋼的免除沖擊試驗的曲線圖。舉例：20鋼與A106B的差異，16Mn與A333的差異。4）沖擊試驗方法和驗收準則同的處理，即沖擊試驗溫度降低值，小尺寸試樣。橫向膨脹量，沖擊功與強度指標有關。5）增加附錄B本次修訂時增加附錄B，材料選用的補充規(guī)定。即添加腐蝕環(huán)境下材料的選用原則。沒有類似的內容，但此內容又是設計的關鍵點。第三部分設計與計算與的內容基本相同，下面僅介紹不同點及2006版的一些問題。1）。移到附錄H,同時附錄H增加管道布置的內容，僅從安全角度提出要求。2）設計準則。更詳細的內容見節(jié)。許用應力。對的規(guī)定進行了簡化，即采用了6

31、8150的做法，對四個強度指標分別除以不同的安全系數(shù)，并取其最小值。但安全系數(shù)與GB150不同，與相同。舉例：針對強度極限的安全系數(shù)，取3,而GB150取。鋼管和管件。對GB/T8163和GB3087等的適用范圍進行了限制，例如，不能用于GC1類管道。此條要求引起較低的質疑聲音。解釋并舉例：采用GB/T8163鋼管制造管件時引起的開裂問題。與相比，增加了法蘭、螺栓、墊片、閥門選用的內容，更貼近工程應用。5）組件的壓力設計。與相比，法蘭的選用中增加了法蘭的當量設計壓力。不合適，此次修訂時擬取消。此次修訂擬增加大小頭的設計計算。與相比，支管補強同時給出了壓力面積法計算方法。此次修訂擬增加疲勞設計方

32、法。管道支吊架。材料部分，對支吊架材料的要求給出的規(guī)定較少，此次修訂時擬增加。7）增加附件A由于GB產(chǎn)品標準體系中沒有對焊管件的制造標準，也沒有螺栓、高溫焊管的制造標準。因此此次修訂時以附錄的型式增加該內容。8）增加流體工況對管道組成件的制造要求。9）增加流體工況對管道組成件的施工焊接要求。第四部分制作、裝配和安裝1）條焊接工藝評定由于JB4708內容偏少，故根據(jù)不同流體工況，增加焊評要求。解釋。2）第5章管道組成件的檢查和驗收取消機械性能、無損檢驗等復檢。改變國內固有的現(xiàn)場施工理念。解釋。3）第7章焊接增加焊評內容，增加焊接材料選用指南。4）第9章裝配與安裝增加螺栓擰緊力矩。解釋。5）其它多

33、處適當?shù)胤皆黾印爱斣O計有要求時，應按設計文件要求進行”。第五部分檢驗、檢查和試驗1）檢驗范圍與相比，按6腎、GC2、GC3等，給出了不同的檢驗比例，規(guī)定更細。應用中的疑難問題1）含有毒介質的管道等級劃分。GB5044關于介質毒性劃分的問題。長時間作用與短時間作用的差異。舉例：蒸汽的危害性。3）眾多施工規(guī)范（GB50184、GB50235、GB50517等）內容的沖突與協(xié)調。舉例：無損檢驗的比例。擬解決該問題的方法。4）GB50316與GB/T20801的沖突與協(xié)調。管道等級表綜述管道材料工程師的工作內容基礎知識：基礎性工程規(guī)范，尺寸標準，材料選用，公稱壓力等級的確定，管道組成件型式選用。核心任

34、務：管道等級表/PIPINGCLASS。輔助任務：管段表/BOM（BillOfMaterial），詢價書/MR（MaterialRequisition），采購料表/MTO（MakeToOrder/MaterialTakeOff），訂貨技術要求/JSJOBSPECIFICATIONFORPURCHASE）基礎性工程規(guī)范核心詞：給管道設計定調（包括建造準則、應用標準體系、產(chǎn)品標準體系等）。不宜多選。更多內容見第1章介紹。尺寸標準見1.3.1節(jié)介紹。材料選用制造/產(chǎn)品標準見1.3.1節(jié)介紹，材料選用見第3章專題介紹。壓力等級見第4章介紹。管道組成件型式及選用見第5章和第6章介紹。管道等級表綜述1）上

35、述節(jié)工作成果的集中表述。2）直接影響管道的安全性和經(jīng)濟性。3）編制原則：適度的同類合并，減少管道組成件的規(guī)格類型，屬性描述完整，方便屬性的可追溯性，經(jīng)濟性。4）管道等級表的內容：縮寫詞，管道等級代號，閥門代號，等級索引，等級表，分支表，變徑表，閥門規(guī)格書（DATASHEET）管道等級表范本及介紹1）縮寫詞各工程公司編制，基本上為英文縮寫詞，但不同工程公司不完全一致，范本見2）管道等級代號各工程公司編制，包含壓力等級+材料+其它區(qū)別的序列號。舉例。3）閥門代號當采用JB系列閥門時，選擇手冊或閥門廠的代號。當采用API閥門或新GB閥門時，由各工程公司編制閥門代號，差別較大。舉例。4）等級索引類似于

36、管道等級表的目錄，各工程公司的管道等級索引不盡相同。范本見5）管道等級表管道等級表正文。內容及解釋。范本見6）閥門規(guī)格書與等級表配合。當出版閥門規(guī)格書時，管道等級表中的閥門描述可采用短描述。否則，應給出長描述，給出所有主特征參數(shù)。范本見其它綜述除了上述的主要任務外，管道材料工程師還要編制或合作編制下列文件，但不限于這些文件：1）管段表/BOM（BillOfMaterial）2）詢價書/MR（MaterialRequisition）3）采購料表/MTO（MakeToOrder/MaterialTakeOff）4）訂貨技術要求/JSJOBSPECIFICATIONFORPURCHASE）管段表/B

37、OM管段表是針對每根管道所用的所有管道組成件的明細表，用于材料匯總，并作為管道施工的依據(jù)。管段表中的管道組成件的描述應與管道等級表一致。管段表一般由配管工程師編制，但描述來自等級表。當采用PDS或PDMS制圖時，可由繪圖軟件自動生成。范本略。詢價書/MR它是一個與采購有關的程序文件，主要表達了采購詢價的一些基本信息和要求，包括項目信息、報價要求、投標技術文件組成要求等。有些工程公司或用戶習慣于把報價的商務要求也放在詢價書中。詢價書一般由采購工程師編制，但其中的技術核心內容由材料工程師提出或參與編制。一般情況下，詢價書主要包括以下幾個部分的內容：1）項目信息；2）適用范圍；3）供貨范圍；4）文件

38、列表；5）執(zhí)行順序；6）投標技術文件組成要求；7）中間技術文件要求；8）交貨技術文件要求；9）其它要求；10）附件。范本略。采購料表/MTO它是管道組成件采購的基礎技術文件，是將需求的管道組成件進行分類匯總并給出管道組成件的類型、尺寸、壓力等級、主體材料、需求數(shù)量等基本信息的一個文件。管道組成件采購料表一般由管道材料工程師編制。既然是用于采購的文件，那么分類的方法和編排要便于采購。裝置中采用的管道元件類型很多，包括管子、管件、閥門、法蘭、螺栓、墊片、管道設備、支吊架、隔熱材料、防腐材料等。就鋼管來說，按加工方法劃分又分為無縫鋼管和焊接鋼管等，按材料劃分又分為不銹鋼、合金鋼、碳鋼、非金屬材料等。

39、不同類型的管道元件，甚至相同的管道元件但制造方法不同，或應用的材料不同，可能是由不同的生產(chǎn)商生產(chǎn)的。就采購來說，每一個采購包的產(chǎn)品應盡可能是由單一的制造商能夠生產(chǎn)的，以便于采購、生產(chǎn)、監(jiān)檢和運輸?shù)确矫娴暮贤芾?。范本略。訂貨技術要求/JS在很多情況下，項目采購技術規(guī)定（訂貨技術要求）是不可或缺的輔助采購技術文件，這是因為，管道組成件料表和/或閥門數(shù)據(jù)表有時候還不足以或不便于對某些采購技術要求進行更詳細的表達，例如，引用標準、應用的環(huán)境條件、設計要求、制造要求、檢查試驗要求、包裝和標記要求、技術文件要求等。因此，對于大型工業(yè)項目或要求較高的工業(yè)項目，通常都會把料表（MTO）、閥門數(shù)據(jù)表（口5）、

40、項目采購技術規(guī)定（JS）和詢價書（MR）組成一個完整的采購詢價技術文件。對于拾余補缺的采購情況，或數(shù)量較少、品種簡單的采購，也可以對上述的文件進行適當?shù)娜∩帷ｊP于閥門項目采購技術規(guī)定的編制，并沒有統(tǒng)一的標準規(guī)定，各個工程公司、設計院或用戶都有自己的習慣和格式化做法，但大同小異。總體來說，常規(guī)的關于閥門的項目采購技術規(guī)定包括下列內容，但不限于這些內容：1）適用范圍；2）引用標準；3）應用環(huán)境條件；4）設計要求；5）制造要求；6）檢查試驗要求；7）標記和包裝；8）技術文件要求；9）其它要求；10）附錄。范本略。管道材料選用材料的基本性能機械性能1）強度指標：強度極限。，屈服極限。，持久極限。（10

41、0000小時斷裂平均值），蠕變極限。（延伸率/1000小時）。相關問題：直接作為計算參數(shù)，標準許用應力及安全系數(shù)。舉例：關于。和。；2）塑性指標：延伸率（6和6值），斷面收縮率中，非直接計算參數(shù)。舉例：碳鋼和不銹鋼的延伸5率，1104%延伸率的韌性材料界限；3）彈性指標：彈性模量E。用于結構應力計算參數(shù)；4）韌性指標：沖擊功A。非直接計算參數(shù)，但作為材料脆性轉變的一個重要判據(jù)；k5）硬度：反映材料對局部塑性變形的抗力及材料的耐磨性。主要用于加工變形殘余應力和焊接殘余應力存在程度的判斷。舉例：某裝置用不銹鋼管件的斷裂，某裝置冷氫管道開裂。硬度與抗拉強度的近似關系：低碳鋼：。HB高碳鋼：。：=HB

42、調質合金鋼:：。HB化學性能包括耐腐蝕性、高溫下的組織穩(wěn)定性等。舉例：硫腐蝕、醋酸腐蝕等。物理性能包括導電性、熱漲率等。可加工性能包括鑄造性能、鍛造性能、機加工性能、焊接性能等。舉例：321材料的鑄造，滲鋁材料的焊接性能。經(jīng)濟性能包括材料的性能成本、制造成本、安裝成本等。常用材料類型及特點1）普通碳素鋼/GB/T700鐵碳合金。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。普通碳素鋼與優(yōu)質碳素鋼相比，由于它的有害雜質元素S、P含量相對較高，綜合機械性能和耐蝕性較差，故不宜用在較重要的場合，但普通碳素鋼價格便宜，故工程上常用于各種鋼構架、支吊架等，而流體輸送管道上使用時常給與一定的限制。2）優(yōu)質碳素鋼/GB/T

43、699鐵碳合金。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。優(yōu)質碳素鋼中的有害雜質元素S、P比普通碳素鋼低，不僅如此，二者的冶煉方法也多有不同，普通碳素鋼多用成本最低的轉爐冶煉，而優(yōu)質碳鋼則采用平爐或純氧頂吹轉爐冶煉，脫氧較好，雜質含量較低，故其綜合機械性能、耐蝕性等均優(yōu)于普通碳素鋼。優(yōu)質碳素鋼與高級優(yōu)質碳素鋼相比，價格不高，故這類鋼是工程上應用最廣泛的碳素鋼。3）低合金鋼/GB/T1591鐵碳合金+錳。五大元素：鐵、錳、硅、硫、磷。強度和耐溫性能優(yōu)于碳素鋼。ASTM無此分類。舉例：16Mn材料（略）。4）合金鋼/GB/T3077為了提高鋼的通過有意識地向碳素鋼中加入一些合金元素，可顯著改變并獲得期望的機械

44、性能、工藝性能或物理化學性能，由此得到的鋼就叫合金鋼。常見合金元素：錳（Mn）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、釩（V）、硅（Si）、鋁（A1）等。舉例：常見合金元素對材料性能的影響（略）。舉例：關于1Cr、2Cr、5Cr、9Cr鋼及應用。5）不銹鋼及耐熱鋼/GB/T1220和GB/T1221奧氏體不銹鋼由于有較多的合金元素，又具有單一的奧氏體組織，故它具有較好的抗腐蝕性能和高溫使用性能。工程上，奧氏體不銹鋼常用于多種腐蝕工況和高溫工況。問題與舉例：304、304L、316、316L、321、321H、347、347H、310奧氏體不銹鋼如何區(qū)別選用（重點）。高溫對材料選用的影響高溫機械型破壞高溫下金

45、屬材料的機械性能變化。見下圖：高溫下金屬材料機械破壞的主要型式：1）蠕變：定義，防范措施。舉例：P92的高溫數(shù)據(jù)與低溫數(shù)據(jù)關系，蠕變試驗；2）應力松弛：定義，防范措施（補償）。舉例：高溫螺栓的應力松弛問題；3）熱疲勞：理論（溫度梯度和內應力）。一般情況下由于熱疲勞多數(shù)與機械疲勞共同作用，故這里略。高溫冶金不穩(wěn)定型破壞在高溫下，由于金屬原子的活動能力加強，會引起金屬結構組織上的一系列變化，從而導致材料的性能變化，這樣的變化有時可直接導致構件的破壞，有時則成為構件其它破壞型式的誘因。這種金屬組織隨環(huán)境而變化的特性叫做冶金不穩(wěn)定性。1）再結晶：對于變形加工或焊接構件，當沒有進行適當?shù)臒崽幚頃r，或所采

46、取的熱處理（如固溶處理）不能得到常溫平衡組織時，會在金屬內殘留一些不穩(wěn)定的畸形結構或組織。在高溫下，這些畸形組織會因原子得到能量而使金屬發(fā)生再結晶，或形成新的相結構。在外力的作用下，這樣的再結晶過程會發(fā)生不穩(wěn)定的結構突變，使金屬構件在再結晶過程中承載能力降低，甚至導致金屬構件的強度破壞。同樣，在足夠高的溫度下，會使一些材料的細小晶粒發(fā)生長大，而粗大的晶粒組織本身就表現(xiàn)出較差的綜合機械性能。如果這樣的晶粒長大過程發(fā)生在有較大外力的情況下，也會引起構件的破壞。舉例：高溫吊架的焊接，H級不銹鋼的晶粒度控制。2）金屬間的原子遷移及集聚：在高溫環(huán)境下，金屬內某些過飽和的原子或遷移能力較強的元素會因獲得能

47、量而發(fā)生遷移并可能發(fā)生集聚，某些微量元素也會發(fā)生遷移或從晶內析出，不穩(wěn)定的化合物會發(fā)生分解以致改變了金屬的相機構或組織，外界環(huán)境中的一些元素的滲入，等等。金屬在高溫下發(fā)生的所有這些變化都會對其性能帶來一些影響，或者導致金屬材料的強度下降，或者導致材料的韌性下降，或者導致材料抗腐蝕性能下降。舉例：碳鋼、低合金鋼的石墨化（425/427）。珠光體的球化（P11/540）。鉻鉬合金鋼的回火脆性（400左右，雜質元素磷/P、錫/Sn、砷/As、銻/Sb引起）。碳鋼和不銹鋼材料不能接觸堆放。金屬間的相沉淀在高溫環(huán)境下，隨著金屬內一些原子的遷移，會形成一些次生相，如奧氏體高溫合金在高溫下形成的?相、?相及

48、拉氏相等拓撲密排相。此類次生相有時是彌散在原組織內，有些則沉淀在微觀空穴內或晶界上，對金屬的性能將產(chǎn)生一定的影響，或者導致金屬材料的抗蠕變性能下降，或者導致材料的韌性下降，或者導致材料抗腐蝕性能下降，等等。舉例：鐵素體不銹鋼的475脆性（350?550，復雜的鉻-磷化合物，二次鐵素體）。高溫高合金鋼的。相脆性（540900，。相為鐵原子和鉻原子比例大致相等的鐵-鉻化合物，其性能硬而脆，硬度達）。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕（427?871）。高溫化學不穩(wěn)定型破壞就腐蝕的動力學來說，溫度是導致金屬腐蝕的一個重要因子，尤其是高溫下，金屬元素更加活潑，因此，金屬的高溫腐蝕更是嚴重。就高溫環(huán)境來說，有時是金

49、屬在高溫下直接與腐蝕介質發(fā)生化學反應而引起金屬的失效，有些則是金屬在高溫下金屬表現(xiàn)出來的冶金不穩(wěn)定性、化學不穩(wěn)定性和機械性能變化的交互作用的結果而引起構件的失效。產(chǎn)生高溫-化學不穩(wěn)定型破壞的型式很多，常見的有：金屬在高溫氧環(huán)境中的腐蝕，金屬在高溫化學介質（酸、堿、鹽）環(huán)境中的腐蝕，金屬在高溫環(huán)境中由于發(fā)生冶金不穩(wěn)定性而在高溫或非高溫下發(fā)生的腐蝕，金屬在高溫環(huán)境中與低熔點金屬接觸而產(chǎn)生的物理腐蝕，等等。舉例：鍋爐給水的氧腐蝕。燒焦管道的氧腐蝕。高溫硫腐蝕。高溫氫腐蝕。某制氫轉化爐的爐管開裂。常用材料的溫度限制不考慮腐蝕因素的情況下的溫度限制材料使用溫度10、20-2042516Mn-404500

50、9Mn2V-7010012CrMoW52515CrMoW5501Cr5MoW600低碳奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni10Ti等）-196700超低碳奧氏體不銹鋼（00Cr19Ni10）-196400超低碳奧氏體不銹鋼（00Cr17Ni14Mo2）-1964500Cr25Ni20800鋁及防銹鋁合金-200200低溫對材料選用的影響3.4.1相關的概念1）低溫脆性及脆斷：電子云團活動直徑，原子勢能，宏觀表現(xiàn)為強度升高、韌性下降。舉例：低溫下的許用應力取值解釋；2）脆性轉變溫度及沖擊功：材料由韌性材料轉變成脆性材料的臨界溫度。沖擊功與沖擊韌性的概念，裂紋形

51、成功和裂紋擴展功，沖擊功與材料強度有關。舉例：不同溫度下的沖擊功取相同的評定值解釋。按鋼級給出沖擊功評定指標；3）影響材料沖擊功的因素：除材料和使用溫度外，還有材料厚度、應力水平、材料缺陷。舉例：ASMET8委員會的試驗結論。材料缺陷的限制。GB/T20801應用時應注意的問題1）最低使用溫度和免沖擊試驗溫度的關系：可能不發(fā)生脆性轉變，可保證不發(fā)生脆性轉變。舉例：碳鋼材料的溫度下限。奧氏體不銹鋼的溫度下限與免沖擊試驗的溫度下限關系；2）免除沖擊試驗的條件因素：用曲線表示的厚度影響，用曲線和數(shù)據(jù)表表示的應力水平的影響，小尺寸試樣的影響，焊接因素的影響，熱處理、元素等方面的影響。舉例同上；3）其它

52、注意問題：小尺寸沖擊試樣的溫度降量，用側向膨脹量作為不銹鋼的評定值。舉例：解釋沖擊功和側向膨脹量對不銹鋼韌性評定的差異（奧氏體不銹鋼冷變形后的韌性表現(xiàn)，16%應變下的表現(xiàn)數(shù)據(jù)）。介質對材料選用的影響介質的易燃、易爆對材料選用的影響GB50160給出的定義。危害性，風險控制級別，質量要求。舉例：石油液化氣（比空氣重，爆炸下限低，遇明火爆炸而不是燃燒）。介質的毒性對選材的影響GB5044給出的定義，危害性，質量要求。參內容。舉例：重慶氣田的硫化氫介質泄漏。介質的腐蝕性對選材的影響對工業(yè)生產(chǎn)裝置來說，有近半數(shù)的管子選材取決于介質的腐蝕性。腐蝕對材料選擇影響的復雜性，可作為專題。舉例：1）氫氣介質環(huán)境下的材料選用；2）硫化物介質環(huán)境下的材料選用；3）石油酸環(huán)境下的材料選用；4）堿介質環(huán)境下的材料選用；5）各種無機酸環(huán)境下的材料選用；6）含氯離子環(huán)境下的材料選用；7）尿素介質環(huán)境下的