压力管道培训讲义

压力管道培训讲义

（管道材料）20090928

一常用压力管道材料标准规范

TSGD0001-2009《压力管道安全技术监察规程一工业管道》

GB150-1998《钢制压力容器》（第1、第2号修改单）

GB50316-2000《工业金属管道设计规范》（2008年版或局部修订条文、20080701实施）

GB50251-2003《输气管道工程设计规范》

GB50253-2003《输油管道工程设计规范》（2006年局部修订条文或2006年版）

GB50028-2006《城镇燃气设计规范》

GB50030-91《氧气站设计规范》

GB50177-2005《氢气站设计规范》

GB50160-2008《石油化工企业防火设计规范》（09.07.01实施）

GB50016-2006《建筑设计防火规范》

GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》

GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》

GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

SH3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》

SH/T3064-2003《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》

SH/T3129-2002《加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则》

GB5044-85《职业性接触毒物危害程度分级》

SY/T0599-2006《天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求》

SH/T3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》

GB/T20801.1-2006《压力管道规范工业管道第1部分：总则》

GB/T20801.2-2006《压力管道规范工业管道第2部分：材料》

GB/T20801.3-2006《压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算》

GB/T20801.4-2006《压力管道规范工业管道第4部分：制作与安装》

GB/T20801.5-2006《压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验》

GB/T20801.6-2006《压力管道规范工业管道第6部分：安全与防护》

ASMEB31.3《工艺管道》

ASMEB31.1《动力管道》

DL5000-2000《火力发电厂设计技术规范》

DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》

DL/T5366-2006《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》

DL/T850-2004《电站配管》

《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》（2000版）

二管道的分级和流体的分类

（-）按管道设计压力、设计温度及输送介质物性划分的管道级别

《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、

毒性程度以及管道的设计压力、设计温度将石油化工管道划分为SHA、SHB、SHC、SHD、SHE

五个级别，如下表所示。

管道分级

管道级别适用范围

SHA1.毒性程度为极度危害介质管道（苯管道除外）

2.毒性程度为高度危害介质的丙烯腊、光气、二硫化碳和氟

化氢管道

3.设计压力大于或等于10.OMPa的介质管道

SHB1.毒性程度为极度危害介质的苯管道

2.毒性程度为高度危害介质管道（丙稀晴、光气、二硫化碳

和氟化氢管道除外）

3.甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烧、甲B类、乙A类可

燃液体介质管道

SHC1.毒性程度为中度、轻度危害介质管道

2.乙B类、丙类可燃液体介质管道

SHD设计温度低于-29C的低温管道

SHE设计压力小于10.0MPa,且设计温度高于或等于-29℃的无

毒、非可燃介质管道

注:混合物料应以其主导物料作为分级依据.

管道级别,应在管道表和单管图或相关的技术文件上逐根加以注明，作为设计、施工和检

验的依据。SH3059管道级别中“可燃物质的火灾危险性分类”是按《石油化工企业设计防火

规范》GB50160分类的，其分类和《石油天然气工程设计防火规范》GB50183“石油天然气火

灾危险性分类”基本上是一致的，但不完全相同。

(-)按管道输送介质划分的流体类别

《工业金属管道设计规范》GB50316,将工业金属管道中输送流体分为A1类、A2类、B

类、D类、C类五类流体：

3D类流体

指不可燃、无毒、设计压力小于或等于l.OMPa和设计温度高于-20〜186c之间的流体。

5C类流体

(三)压力管道按其危害程度和安全等级分级。

《压力管道规范工业管道第1部分：总则》GB/T20801.1将压力管道按其危害程度

和安全等级划分为GC1、GC2、GC3三级。

当输送毒性或可燃性不同的混合介质时，应按其危害程度及其含量，由业主或设计者确

定压力管道级别。

《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059和《工业金属管道设计规范》GB50316不同

的地方在于《工业金属管道设计规范》GB50316按照《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044

将苯作为极度危害介质划分为A1流体，《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059根据石油

化工行业生产的特点，将极度危害介质苯划分为SHB级管道，将高度度危害介质丙稀睛、光

气、二硫化碳和氟化氢划分为SHA级管道。

按《工业金属管道设计规范》GB50316流体分类设计的管道，应按照现行的《工业金属

管道工程施工及验收规范》GB50235进行施工和验收。

按照《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059管道分级设计的管道，应按照现行《石

油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501的要求进行施工和验收，SHE级管

道的施工及验收仍需按照现行的《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235的要求进行

施工和验收。

按《压力管道规范工业管道第1部分：总则》GB/T20801.1按危害程度和安全等级

分级设计的压力管道，分别按GB/T20801.2、GB/T2080L3、GB/T20801.4、GB/T20801.5.

GB/T20801.6进行材料选用、设计、施工和验收。

（四）《工艺管道》ASMEB3L3的管道流体分类

美国机械工程师协会标准《工艺管道》ASMEB31.3中根据被输送流体的性质和泄漏时造

成的后果，将化工厂和炼油厂工艺管道输送的流体分为D类、M类工况和性质介于二者之间

的可燃（常规）流体工况。

流体工况类别确定后应按照ASMEB31.3的有关章节的具体要求对输送该流体的管道进行

设计、制造和检验。

三管道组成件的设计基准

（-）设计压力（结合2.4.1题P26）

1管道组成件的设计压力，不应低于正常操作（时）过程中，由内压（或外压）与温度构

成的最苛刻条件下的压力。

注：最苛刻条件是导致管子及管道组成件最大壁厚或最高压力等级的条件。

2SH3059规定无安全泄压装置的离心泵排出管道的设计压力，应取以下两项中的较高值：

1）离心泵的正常吸入压力加泵进出口额定压差的1.2倍；

2）离心泵的最大吸入压力加泵进出口额定压差。

3《工业金属管道设计规范》GB50316规定：离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力与

扬程相应压力之和，即不应小于泵的关闭压力。

4真空系统管道的设计压力，应取0.IMPa外压。

（二）设计温度（结合2.4.2题P26）

*1管道组成件的设计温度，不应低于正常操作（时）过程中，由压力和温度构成的最苛刻条

件下的温度。

2带夹套或外伴热的管道，当工艺介质温度高于伴热介质温度时，应取工艺介质温度作为设

计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，带夹套管道应取伴热介质温度作为设计温度，

带外伴热管道应取伴热介质温度减10℃与工艺介质温度二者中较高值作为设计温度。

3安全泄压管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为设计温度。

4需吹扫管道的设计温度，应根据具体条件确定。

管道的设计压力、设计温度的确定可按《工业金属管道设计规范》GB50316.《石油化工

管道设计器材选用通则》SH3059和具体的操作条件来确定。

推荐参考的设计压力和设计温度

管道设计压力：

除了工艺设计有特殊的条件或要求外，一般管道设计压力的确定，与“装有泄压装置的

管道的设计压力不应小于泄压装置开启的压力”有关，常采用下面的公式计算：

P^PoXl.1

P^Po+O.1

式中P——设计压力，MPa（表压），取两者中大者；

Po——正常最大工作压力，MPa（表压）。

管道设计温度：

《工业金属管道设计规范》GB50316《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059未提到设

计温度的裕量。根据国内工程设计和国外引进工程的设计规定，金属管道的设计温度一般都

按工作温度适当增加裕量，按下式计算，仅供设计参考：

TdeT0+30℃（用于T。=0〜300℃）（1）

Td>T.,+15℃（用于T。>300℃）（2）

对于：To=-29~0℃,设计温度应按工艺条件来确定；

T„<-29℃,取Td=Too

式中Td——设计温度，（C）

L——正常最高或最低工作温度，（℃）

按上式（2）计算结果会引起更高一档的材料时，从经济上考虑，允许按工程设计要求将

15c附加量减小，但应确认设计温度能满足工艺的要求。

（三）最苛刻条件的判定

判定式：P/［。］'

P：设计压力（MPa）；EoP：设计温度下材料的许用应力（MPa）

1同一管道系统多种工况操作时，P/［。］'最大值时的工况即是该管道系统的最苛刻条件。

如装置的开、停工工况、聚烯煌（聚乙烯、聚丙烯）装置原料精制系统管线的精制工况

和再生工况（正常精制生产操作时压力4.0MPa左右、温度40C；精制系统再生时•压力0.6MPa、

温度350℃）。

2在工程设计中编制“管道材料等级规定”时，常把材料相同但设计压力和设计温度不同的

多条管道编制在一个管道等级内，比较各条管道P/［。］'值，儿组设计参数中P/［。］'值

最大的即是满足多条管道不同设计条件的最苛刻条件，以此作为这个管道等级的设计压力和

设计温度。

（四）管道组成件的压力温度参数

1以压力等级或公称压力表示，并规定了压力-温度参数的标准管道组成件其压力-温度参数

应按相应标准确定。如国内外法兰、阀门的压力-温度等级。

2以钢管壁厚系列（包括壁厚、表号或重量级别等表示方法）和额定磅级表示，但未规定压

力-温度参数的标准管道组成件，其压力-温度参数，应根据与其许用应力相同的材料的无缝

钢管减去附加裕量后的壁厚确定。如对焊管件、国标锻钢管件和ASMEB16.ll锻钢管件。

锻钢管件磅级额定值计算与管子表号（Sch.）或管子重量壁厚代号的相互关系

管件磅级代号管件形式用作额定值计算依据的管子

Sch.No管壁厚代号

2000螺纹式80XS

3000螺纹式160・・・

6000螺纹式•••XXS

3000承插焊式80XS

6000承插焊式160・・・

9000承插焊式・・・XXS

（五）许用应力

1金属管道组成件的材料许用应力，应按现行《工业金属管道设计规范》GB50316和《压力

管道规范工业管道第2部分：材料》GB/T20801.2的规定选用。

2管道柔性设计的应力限制，应符合现行《石油化工管道柔性设计规范》SH/T3041的规定。

3计算临时荷载用的许用应力，应符合下列要求：

1）当在操作条件下的压力、重力及其他持续荷载产生的纵向应力与风荷载或地震荷载等临

时荷载产生的应力组合时，材料许用应力不应大于现行《工业金属管道设计规范》GB50316

规定值的L33倍;

2）除另有规定外，在试验条件下管道中产生的应力，不应超过管道在该试验温度下许用应

力的L5倍。

（六）管道设计寿命和最低公称压力

1管道设计寿命宜为15年。

2除另有规定外，对于有毒、可燃介质管道的法兰连接最低公称压力，应符合下列规定：

1）SHA级管道的公称压力，不宜低于5.0MPa；

2）SHB、SHC级管道的公称压力，不宜低于2.0MPa。

3）《工业金属管道设计规范》GB50316规定：A1流体不应采用平焊法兰；法兰公称压力的

选用宜留有大于或等于25%的裕量，且不应低于公称压力2.0MPa。

四管道器材选用

（-）一般规定

1管道材料，应根据管道级别、流体类别、设计温度、设计压力和介质特殊要求等设计条件,

以及材料加工工艺性能、焊接性能和经济合理性等选用。

2标准管道组成件的压力-温度参数，应符合管道设计温度和设计压力的要求。

3管道组成件由内压产生的环向应力不得大于其最高设计参数（温度）下材料的许用应力。

4在设计条件下，非标准管道组成件的计算应力，不应超过管道设计温度下材料的许用应力。

设计温度下和试验条件下的管道应力的计算参见《钢制压力容器》GB150.《工业金属管

道设计规范》GB50316、《输气管道工程设计规范》GB50251和《石油化工有毒、可燃介质管

道工程施工及验收规范》SH/T3501o不同规范的计算公式略有不同，计算时应注意。

8高温管道钢材，应符合下列要求：

*1）高温压力管道受压元件的钢材使用温度，不应超过现行《工业金属管道设计规范》GB50316

和《压力管道规范工业管道第2部分：材料》GB/T20801.2中规定的材料许用应力值所

对应的温度上限。

2）非受压元件的钢材使用温度，不应超过钢材的极限氧化温度。常用金属材料的抗氧化极

限温度参见下表

常用金属材料的抗氧化极限温度

钢材牌号抗氧化极限温度℃

碳素钢<560

12CrMoW590

15CrMoW590

lCr5MoW650

0Crl8Ni9.0Crl8Nil0Ti.0Crl7Nil2Mo2<850

0Cr25Ni20<1100

3）长期使用在高温条件下，碳素钢、碳镒钢、低温银钢的使用温度不应超过425°C,0.5Mo

钢不应超过468℃,ASME、ASTM标准规定碳素钢和碳镒钢的使用温度不应超过427℃（800°

F）；（结合6.7.13题P304）

碳素钢、碳镒钢、低温银钢在高于425c长期使用时，应注意钢中碳化物相的石墨化倾

向。

因为在这种条件下，钢中的渗碳体会发生分解，FesC-Fe+C（石墨），这一分解使钢中

的珠光体部分或全部消失，使材料的强度和塑性下降，冲击韧性下降更大，钢材明显变脆。

4）含铝12%以上的铁素体不锈钢受压元件，使用温度不宜超过400℃；

5）奥氏体不锈钢的使用温度高于540℃（铸件高于425C）（525℃为培训教材上的温度）

时，钢中含碳量不应小于0.04%,并且在固溶状态下使用。若含碳量太低，在高温下钢的强

度会显著下降。因此，一般规定超低碳奥氏体不锈钢使用温度，304L（00Crl8Ni9）控制在

400℃以下,316L（00Crl7Nil4Mo2）控制在450℃以下。（结合6.7.14题P305）

奥氏体不锈钢可按含碳量的多少进行分类，以最常用的18-8型不锈钢为例：含碳量较高

的钢号有lCrl8Ni9（CWO.15%）；含碳量较低的钢号有OCrl8NilOTi（CWO.O8%）；含碳量最

低的钢号有00Crl9Nil0（C<0.03%）。通常将含CW0.08%的奥氏体不锈钢称为低碳不锈钢;

将含CW0.03%的奥氏体不锈钢称为超低碳不锈钢。奥氏体不锈钢含碳量越低，耐晶间腐蚀

性越好。故在耐晶间腐蚀用途中，以往含碳量较高而加有稳定化元素（Ti、Nb）的不锈钢已

实际趋向淘汰。（注：本节所列奥氏体不锈钢牌号为旧牌号，设计应按《不锈钢和耐热钢牌

号及化学成分》GB/T20878-2007的奥氏体不锈钢新牌号或新、旧牌号对照标注。）

（结合6.7.2题P301）

《工艺管道》ASMEB3L3规定奥氏体不锈钢的使用温度高于538c（1000°F）时，钢中

含碳量应不小于0.04%,奥氏体不锈钢的使用温度高于538℃（1000。F）时选用H型不锈钢，

如304H、310H、321H、347H不锈钢。GB/T20878《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》

有和ASTM标准相对应的H型不锈钢和耐热钢牌号，但该标准规定的牌号及化学成分只适用于

制、修订不锈钢和耐热钢（包括钢锭和半成品）产品标准时采用。选用国产H型不锈钢时应

按照相应的不锈钢产品标准选用。国产H型不锈钢规定含碳量为0.04%〜0.10%并没有对钢

材晶粒度做出要求。ASTM标准对H型奥氏体不锈钢除规定含碳量为0.04%〜0.10%外，对晶

粒度也做出了规定要求，如H型奥氏体不锈钢板和321H钢管晶粒度应符合用E112试验方法

测定的ASTMNO7或更粗，310H钢管晶粒度应符合用E112试验方法测定的ASTMNo6或更粗。

以上是我国奥氏体不锈钢和ASTM标准奥氏体不锈钢一个较大的不同之处，设计选用时

应予以注意。低碳奥氏体不锈钢高温使用的附加要求按GB/T20801.2-2006《压力管道规范工

业管道第2部分：材料》表2的规定。

**6）对操作温度等于或高于200C,介质中含有氢气的碳钢及低合金耐热钢管道，应根据管

道最高操作温度加20〜40c的裕量和介质中氢气的分压，按临氢作业用钢防止脱碳和微裂的

操作极限（Nelson曲线）选择适当的抗氢钢材。（结合6.7.15题P305）

Nelson（纳尔逊）曲线摘自APIRP941-1997《炼油厂和石油化工厂用高温高压临氢作业

用钢》。该标准规定在选择材料时应在相关曲线之下增加一定的安全储备，曲线温度一般取设

计温度加28℃,曲线压力取设计压力加0.35MPao该标准一般7年修订一次，现行版本为2004

年版。

设计温度《230℃的含氢管道可选用碳钢。

*9设计温度低于或等于-20℃的低温管道用钢材，除含碳量小于和等于0.10%且符合标准的

铭银奥氏体不锈钢在材料温度不低于一196C时不做低温冲击试验外,其余钢材均应作夏比（V

型缺口）低温冲击试验。试验要求应符合《钢制压力容器》GB150和《工业金属管道设计规

范》GB50316的规定。*低温压力管道是指设计温度低于或等于-20C的压力管道（结合6.7.7

题P302和6.1.4题P281）,*注意冲击功Ak和冲击值的区别。冲击试验有低温冲击试验和常

温、高温冲击试验。

我国标准规定设计温度低于或等于-20℃的压力管道属于低温压力管道。ASTM、ASME标

准规定设计温度低于或等于-29℃（-20°F）的压力管道属于低温压力管道。GB50316和GB150

标准规定设计温度低于或等于-20C的压力管道属于低温压力（容器）管道。GB50235.SH3059

和SH3501标准规定设计温度低于或等于-29C的压力管道属于低温压力管道。

上述低温管道用钢材做低温冲击试验不包括“低温低应力工况”。“低温低应力工况”

系指压力容器壳体及其受压元或受压的管道组成件的设计温度虽然低于或等于-20℃,但其环

向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6,且不大于50MPa的工况。“环向应力小于或等

于钢材标准常温屈服点的1/6,且不大于50MPa”是“低温低应力工况”的判据。见培训教

材（6.7.9题P3O4）

由于环境温度的影响，压力容器壳体或受压的管道组成件的金属温度低于或等于-20℃

也应按低温管道设计。

注：环境温度系指压力管道使用地区历年来“月平均最低气温的最低值:“月平均最低气温”系按当月各天的最低

气温相加后除以当月的天数。

“低温低应力工况”的定义分别详见《钢制压力容器》GB150附录C（标准的附录）

“低温压力容器”、《工业金属管道设计规范》GB50316、《压力管道规范工业管道第2

部分：材料》GB/T20801.2和《钢制低温压力容器技术规定》HG20585。

《工业金属管道设计规范》GB50316和《钢制压力容器》GB150“低温低应力工况”

的定义相同，并同时规定，除抗拉强度下限值大于540MPa的钢材及螺栓材料外，压力容器

壳体及其受压元件或受压的管道组成件在低温低应力工况下，若设计温度加50C后，高于

-20℃时，压力容器和管道材料可免做低温冲击试验。

GB50316、GB150和GB/T20801.2、HG20585的“低温低应力工况”定义不同。

GB/T2080L2规定：“低温低应力工况”系指同时满足下列各项条件的工况：

1低温下的最大工作压力不大于常温下最大允许工作压力的30%；

2管道由压力、重量及位移产生的轴向（拉）应力总和不大于10%材料标准规定最小抗

拉强度值（计算位移应力时，不计入应力增大系数）；

3仅限于GC2级管道，且最低设计温度不低于一101C。

注：直管和对焊管件类元件的最大允许工作压力按GB/T20801.3-2006计算确定；法兰、阀门类元件的最

大允许工作压力按相应标准规定的常温压力额定值选取。

HG20585中第204条规定：“低温低应力工况：系指容器壳体或受压元件在低温（《

-20℃）操作条件下一次总体薄膜应力。降至GB150规定的材料许用应力（。）与焊接接头

系数6乘积的75%以下的工况”。在满足上述定义的“低温低应力工况”条件下，该标准中

规定了设计温度的调整值。

GB50316和GB150附录C规定：在附合“低温低应力工况”下钢材可免做低温冲击试

验；HG20585规定：在符合“低温低应力工况”下，调整后的设计温度高于一20℃但低于0℃

时，压力容器的钢材及其焊接接头的冲击试验温度应等于或低于调整后的设计温度，而其它

设计、制造、检验要求可不必遵循本标准的规定；显然，HG20585关于在符合“低温低应力

工况”下，调整后的设计温度高于一20℃但低于0C时，压力容器的钢材及其焊接接头需按

调整后的设计温度进行低温冲击试验的规定，和GB150附录C的规定相比要求严格了。

*10金属在应力（拉应力）和腐蚀性介质的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破

裂为应力腐蚀破裂。常用金属材料易产生应力腐蚀破裂的环境组合见培训教材和有关的标准

规范如《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059等。（结合6.5.3题P285）

结合上述“拉应力”见培训教材（6.1.3题P280）主要掌握金属的机械性能有哪些重

要指标？并说明强度极限、屈服极限、延伸率三项指标的物理意义。*冲击功的定义。

*11湿H2s应力腐蚀用钢（结合6.5.4题P286）

1）当管道中介质所含H2s符合下列条件时，则为湿H2s应力腐蚀环境：

a介质温度低于或等于（60+2P）,P为介质压力：MPa；

b介质中H2S分压大于或等于345Pa0

c介质中含有液相水或操作温度处于露点之下；

d介质PHV6,但当介质中含有氟化物时pH可大于7。

2）在湿H6应力腐蚀环境中，压力管道用材料应符合下列要求：

a材料标准规定的屈服强度。sW355MPa：

b材料实测的抗拉强度。b^630MPa；

c材料使用状态应为正火、正火加回火、退火或调质状态;

（结合6.3.1题P282）全面说明金属的热处理方法，解释什么叫调质。

d碳当量&限制：

一低碳钢和碳镒钢CE^0.40%（CE=C%+Mn/6%）；

一低合金钢（包括低温银钢）CEW0.45%（CE=C%+Mn/6%+（Cr+Mo+V）/5%+（Ni+Cu）/15%）；

钢材焊接时，焊缝热影响区的一部分被加热至A.3（亚共析钢加热时，所有铁素体都转变

奥氏体的温度）以上，快速冷却后会被淬硬。钢材含碳量越高，热影响区的硬化与脆化倾向

越大，在焊接应力作用下容易产生裂纹，钢的各种化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳

的影响，称为碳当量。

e压力管道需经焊后热处理，热处理后焊缝（含热影响区）的硬度不大于200HB；

《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501规定热处理后焊缝（含热

影响区）的硬度值，不应超过母材标准布氏硬度值加100HB,且符合下列规定：

一•合金总含量小于3%,不大于270HB

一合金总含量3%〜10猊不大于300HB

一合金总含量大于10%,不大于350HB

《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235规定热处理后焊缝（含热影响区）的硬

度值，当设计文件无明确规定时，碳素钢不宜大于母材硬度的120%合金钢不宜大于母材硬

度的125%o

f钢扳厚度大于20mm时，应按《承压设备无损检测》JB/T4730进行超声波探伤，符合

II级要求；

g选用镇静钢，可用钢材为Q235-B、Q235-C、20、20g、16Mn等。

硫化氢管道采用伴热，避免产生冷凝液而腐蚀管道，可用碳钢不用不锈钢。

（结合6.7.1题P301）解释镇静钢、沸腾钢的定义

酸性天然气系统和酸性天然气-油系统管道材料的选择，应符合《天然气地面设施抗硫

化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求》SY/T0599的规定。

12NaOH溶液应力腐蚀用钢（结合6.5.6题P286）

1）输送NaOH的碳钢或低合金钢管道在一定的条件下，能引起碳钢材料的应力腐蚀开裂

（碱脆）。影响碳钢产生应力腐蚀开裂的因素有碱液浓度、温度和材料中存在的残余应力等。

一般情况下，当NaOH浓度和温度超出下列规定时，应对焊缝（含热影响区）进行消除应

力热处理。

NaOH(wt%)510152030405060

温度（℃）8576706554484340

当NaOH浓度和温度超出下列规定时，应考虑采用含银合金

NaOH(wt%)1020304050

温度（℃）105100978277

2）碳钢和银合金钢在NaOH溶液中的应用范围参见《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059

附录Do

13液氨应力腐蚀环境用钢（结合6.5.5题P286）

1）当管道中介质为液氨，并符合下列条件时，则为液氨应力腐蚀环境：

a介质为液态氨，含水量小于或等于0.2%,且有可能受空气Q或C01污染的场合；

b介质温度高于-5。。。

2）在液氨应力腐蚀环境中，使用低碳钢和低合金高强度钢（包括焊接接头）应符合下列

要求：

a对于Q235-B、Q235-C、20、16Mn钢，应采取下列措施之一：

-焊后应进行消除应力热处理；

-控制焊接接头（包括热影响区）的硬度值不大于200HB（教材中为小于等于185HB）；

—使液氨含水量大于0.2%0

b对于15MnV,18MnMoNb低合金高强度钢，焊后必须进行消除应力热处

理。

培训教材中液氨应力腐蚀环境用钢选用要求，除焊后热处理硬度值与湿H2S应力腐蚀用

钢焊后热处理硬度值不一样外其他要求相同。

14输送极度危害介质、高度危害介质及液化烧的压力管道应采用优质钢制造；输送可燃介质

的管道不得采用沸腾钢制造。用于焊接的碳钢、低合金钢的含碳量应当小于或者等于0.30%。

SH3059规定含碳量大于0.24%的材料，不宜用于焊制管子及管件。“容规”规定在特殊情况

下，如选用含碳量超过0.25%的钢材，应限定碳当量不大于0.45虬

15选择材料时，应考虑不同材料间相互连接或接触，在工艺过程中可能产生的有害影响。

奥氏体不锈钢与低熔点金属如铝、祕、镖、镉、钱、铅、镒、锡和锌及其化合物在高温

（高于低熔点金属的熔点）下接触，将产生晶间腐蚀，应避免奥氏体不锈钢在350℃以上时

与上述低熔点金属及其化合物接触。

奥氏体不锈钢无论是内部或外部与氯化物和其他卤化物之类的介质接触时，都可能产生

应力腐蚀开裂。外部的损坏可能是由于隔热材料的选择和应用不当所致，或是来自墨水、油

漆、票签、胶带、粘胶或其他含氯或卤素的附属物。奥氏体不锈钢隔热材料的选择应按现行

标准《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GB50126和《覆盖奥氏体不锈钢绝热材料

规范》GB/T17393的规定选用。

**奥氏体不锈钢管道的管托和有静电接地要求的奥氏体不锈钢管道，导线跨接或接地引线

应采用不锈钢板过渡，不应和不锈钢管道直接连接。

16输送腐蚀性介质管道用材料应有耐腐蚀能力。除晶间腐蚀和其他局部性腐蚀需按具体情况

考虑外，•般可根据介质对金属材料的腐蚀速率选用。

17管道金属材料的耐腐蚀能力根据介质对金属材料的腐蚀速率，可分为下列四类：

1）年腐蚀速率不超过0.05mm的材料为充分耐腐蚀材料•；

2）年腐蚀速率超过0.05mm~0.1mm的材料为耐腐蚀材料；

3）年腐蚀速率为0.1mm〜0.5mm的材料为尚耐腐蚀材料；

4）年腐蚀速率超过0.5mm的材料为不耐腐蚀材料”

18对于尚耐腐蚀材料，可根据技术经济比较，确定是在较大腐蚀裕量的条件下应用或者另选

用较高级别的耐腐蚀材料，但不应选用不耐腐蚀材料。

19碳素钢沸腾钢板Q235-A.F和镇静钢板Q235-A、B、C的适用范围有何不同？

（结合6.7.4题P301）

现行版本《钢制压力容器》GB1502002年4月16日发布的第1号修改单中，取消Q235-A.F

和Q235-A钢号，压力容器不再使用上述两个钢号,取消上述两钢号的原因是随着我国冶金技

术的不断发展淘汰低性能的钢种，上述两钢号碳含量不作为交货条件且性能不稳定。

GB/T700-2006《碳素结构钢》对上述两钢号碳含量做出了明确规定。

*1）《压力管道安全技术监察规程一工业管道》TSGD0001-2009规定：

一碳素结构钢不得用于GC1级管道；

一沸腾钢和半镇静钢不得用于有毒、可燃介质管道，设计压力小于或者等于L6MPa,使用温

度低于或者等于200C,并且不低于0C；

—Q215A、Q235A等A级镇静钢不得用于有毒、可燃介质管道，设计压力小于或者等于L6MPa,

使用温度低于或者等于350℃,最低使用温度按照GB/T20801.2-2006《压力管道规范工业

管道第2部分：材料》的规定；

-Q215B.Q235B等B级镇静钢不得用于极度、高度危害有毒介质，设计压力小于或者等于

3.OMPa,使用温度低于或者等于350℃,最低使用温度按照GB/T20801.2-2006《压力管道规范

工业管道第2部分：材料》的规定。

—沸腾钢、半镇静钢，厚度不得大于12mm；A级镇静钢，厚度不得大于16mm；B级镇静钢，

厚度不得大于20mmo

2）《工业金属管道设计规范》GB50316-2000（2008年版）规定：Q235A、Q235B、Q235c镇

静钢的最低使用温度下限为-10℃。

3）《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059-2001规定：

一碳素镇静钢板Q235A的适用范围规定如下：

设计压力Wl.OMPa;

设计温度0〜350℃；

钢板厚度不大于16mm；

不得用于液化烧，毒性程度为高度、极度危害介质的管道

一碳素镇静钢板Q235B的适用范围规定如下：

设计压力W1.6MPa;

设计温度0〜350℃；

钢板厚度不大于20mm；

不得用于液化烧，毒性程度为高度、极度危害介质的管道。

—碳素镇静钢板Q235c的适用范围规定如下：

设计压力W2.5MPa;

设计温度0〜400C；

钢板厚度不大于30mm；

不得用于液化短，毒性程度为高度、极度危害介质的管道。

20剧烈循环条件下的管道组成件应符合的一些特殊要求（P3106.8.17题）

剧烈循环条件是指管道计算的最大位移应力范围超过0.8倍的许用位移应力范围，而且

在管道组成件的使用寿命期间内的当量循环次数大于7000或由设计确定的产生相等效果的

条件。由管道热膨胀产生的位移所计算的应力称为位移应力范围，从最低温度到最高温度的

全补偿值进行计算的应力，称为计算的最大位移应力范围。

剧烈循环条件下的管道组成件应满足下列特殊要求：

1）宜采用锻造件和/或无缝管件；

2）采用轧制焊接件时，焊接接头系数不应小于0.9；

3）采用钢铸件时，铸造质量系数不应小于0.9；

4）不锈钢管件的壁厚不得低于国家标准GB50316D.0.1规定的最小壁厚；

5）不应选用大于DN40的承插焊接头；

6）螺纹连接仅限用于温度计套管；

7）不应采用平焊法兰，应采用对焊法兰，且法兰连接用的螺栓或螺柱应采用合金钢的

材料；

8）斜接弯头（管）的一条焊缝改变方向的角度不应大于22.5°。

（-）管道连接

*1除安装、维护、检修必须拆卸处外（如与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外）,

管道应采用焊接连接，并应符合下列规定：

1）公称直径小于或等于40mm的管道，宜采用承插焊连接，承插焊连接不应用于可能发

生缝隙腐蚀介质的管道;

2）公称直径等于或大于50mm的管道宜采用对焊连接。

2除镀锌管道外，螺纹连接宜用于公称直径小于或等于40nlm的管道，并应符合下列规定：

**1）管螺纹应符合现行《60.密封管螺纹》GB/T12716或《55.密封管螺纹第1部分圆

柱内螺纹与圆锥外螺纹》GB/T7306.1和《56密封管螺纹第2部分圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》

GB/T7306.2的规定；（结合6.8.11题P308）

3）对水、低压蒸汽和空气系统管道的螺纹连接，可使用密封剂或密封带；

4）对工艺介质及介质渗透性较强或对泄漏率控制较严的管道，可采用密封焊；

密封焊时不得使用密封剂（填料•），密封焊缝应覆盖全部露出的螺纹。

密封焊缝仅可以用于防止螺纹接头的泄漏，不应要求其能承担接头的任何强度。

5）可能发生应力腐蚀或由于振动、压力脉动及温度变化等可能产生交变荷载的部位，不宜

采用螺纹连接。

6）可能产生缝隙腐蚀、严重冲蚀或循环荷载的工况，应避免采用螺纹接头。

7）表号Sch.5、10、5S、10S璧厚管子不允许加工密封管螺纹。

3法兰连接型式应根据管道设计压力、设计温度、介质特性及泄漏率等要求选用。

4除设计另有规定外，活接头不宜用于有毒介质管道。

5连接不同压力等级管道的阀门、法兰等管道组成件，应按苛刻条件选用。

管道和管道组成件常用的连接方式有哪些？各有何特点？（见6.8.14题P309）

（三）管道分支

1支管和主管连接，除支管通过加强管接头（支管台）与主管连接和支管连接处作为一个整

体受压元件设计、制造并经检验合格外，均应进行开孔补强计算校核，并根据计算校核结果

采取相应的补强措施。

2支管通过加强管接头（支管台）与主管连接是指将一个螺纹、承插焊或对焊的管接头或半

管接头（支管台）直接焊于主管上而制成，螺纹、承插焊支管台用于直径小于等于DN40

（NPS1-1/2）的支管连接。螺纹、承插焊支管台在任何情况下其额定等级应大于等于2000Lb。

3直接焊接在主管上的支管连接，不宜用于有机械振动、压力脉动和温度急剧变化的部位及

设计温度超过425℃的管道，当支管连接处承受由于支管热变形，外荷载及支架位移等引起

的应力时，应对附加荷载在支管连接处产生的影响进行分析并采取必要的加强措施。

4设计压力等于或大于2.OMPa、设计温度超过250℃以及支管与主管公称直径之比大于0.8,

或承受机械振动、压力脉动和温度急剧变化的管道分支，应采用等径异径三通；公称直径小

于或等于40mm的管道，应采用承插焊（或螺纹）锻制三通；公称直径等于或大于50mm的管

道，应采用对焊三通、对焊加强管接头（对焊支管台）或嵌入式（鞍型）支管接头。

五管道组成件的选用

（-）管子

1管子分为金属管和非金属管。钢管根据制造方法不同分为无缝钢管和焊接钢管两大类。无

缝钢管又有流体输送用钢管和结构用钢管之分，结构用钢管主要用于一般金属结构，要求保

证强度与钢度，而流体输送用钢管除了要保证有符合要求的强度与钢度外，还要求保证密闭

性，因此要求逐根管子进行水压试验。

*压力管道应采用流体输送用钢管。（见6.8.3题P305）,

2常用国产无缝钢管按下列钢管标准选用：

1)GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管

2)GB3087-2008低中压锅炉用无缝钢管

3)GB9948-2006石油裂化用无缝钢管

4)GB5310-2008高压锅炉用无缝钢管

5)GB6479-2000高压化肥设备用无缝钢管

6)GB/T18984-2003低温管道用无缝钢管

7)GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管

8)GB13296-2007锅炉热交换器用不锈钢无缝钢管

-45℃〜-100℃低温管道应符合《低温管道用无缝钢管》GB/T18984的规定，但和该钢管

标准配套的国内对焊及锻钢管件标准尚不完善。

按GB/T8163、GB3087、GB9948制造的碳钢及低合金钢钢管只能用于设计压力小于10.OMPa

的压力管道。设计压力大于等于10.OMPa的压力管道用钢管应采用符合GB6479或GB5310、

GB/T14976要求的无缝钢管。

《工业金属管道设计规范》GB503165.2.4条规定：当无缝钢管用于设计压力大于或等

于lO.OMPa时，碳钢、合金钢管的出厂检验项目应不低于现行国家标准《高压化肥设备用无

缝钢管》GB6479的规定，不锈钢管的出厂检验项目应不低于现行国家标准《流体输送用不锈

钢无缝钢管》GB/T14976的规定。

GB/T8163钢管应用最为广泛，一般用于设计温度小于350℃,设计压力为中低压的油品、

油气和公用物料管道；GB5310.GB3087钢管主要用于高、中、低压锅炉的水、汽管道；GB6479.

GB9948钢管用于石油化工、石油炼制、化肥工业的油品、油气、临氢管道、油气混氢管道；

GB6479的10#、16Mn钢管,GB/T8163的Q345E级钢管可用于-30C〜-40℃的低温管道;因此

GB6479和GB5310的使用范围是不一样的，GB6479的使用范围更为广泛。

3常用国产焊接钢管按下列钢管标准选用:

1)GB/T3091-2008低压流体输送用焊接钢管

注：GB/T3091现行标准增加了直缝埋弧焊接钢管

2)GB/T13793-2008直缝电焊钢管

3)SY/T5037-2000低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管

4)GB/T9711.1-1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管

5)GB/T9711.2-1999石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B级钢管

6)GB/T97U.3-2005石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分：C级钢管

注：GB/T9711.KGB/T9711.2和GB/T9711.3钢管包括相应钢级的无缝钢管

7)GB/T12771-2008流体输送用不锈钢焊接钢管

8)HG20537.1-92奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定

9)HG20537.2-92管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求

10)HG20537.3-92化工装置用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求

11)HG20537.4-92化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求

钢板焊制钢管(板焊管)国内尚无标准，板焊管制造标准可暂参照ASTMA671《常温和

低温用电熔焊钢管》、ASTMA672《中温和高压用电熔焊钢管》和ASTMA691《高温和高压用

碳素钢和合金钢电熔焊钢管》，或按照《石油天然气工业输送钢管》GB/T9711的规定要求制

造。如按照《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235第4.3条和《工业金属管道设计

规范》GB50316附录J的现场制造钢板卷管的规定要求制造，还应提供其他的技术要求。

4钢管规格应符合以下标准：

1）GB/T17395-2008无缝钢管尺寸、外型、重量及允许偏差

2）GB/T21835-2008焊接钢管尺寸及单位长度重量

现行的GB/T8163T999、GB3087-1999,GB6479-2000,GB/T18984-2003>GB9948-2006、

GB/T14976-2002钢管标准均不再给出钢管的规格尺寸-，在各自的标准中分别指出按

GB/T17395-2008《无缝钢管尺寸、外型、重量及允许偏差》中的相应规格尺寸来制造钢管。

现行的GB/T3091-2008、GB/T13793-2008、GB/T12771-2008焊接钢管外径和壁厚均应符合

GB/T21835-2008《焊接钢管尺寸及单位长度重量》的规定。可以说GB/T17395T998是统一•我

国无缝钢管尺寸、外型、重量及允许偏差的规范性标准，GB/T21835-2008是统一我国焊接钢

管尺寸及单位长度重量的规范性标准。

2）SH3405-1996石油化工企业钢管尺寸系列（现正在修订、IS04200）

3）HG20553-93化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列（现正在修订）

5除仪表连接管、蒸汽伴营和特殊要求者外，管子最小公称直径应为15mm,且管子内径不应

小于6mmo

6输送极度危害介质、高度危害介质、可燃介质或压力温度参数较高或承受机械振动、压力

脉动及温度剧烈变化的管道，宜选用无缝钢管。碳钢、低合金钢无缝钢管应符合现行《输送

流体用无缝钢管》GB/T8163.《低中压锅炉用无缝钢管》GB3087,《高压锅炉用无缝钢管》

GB5310.《石油裂化用无缝钢管》GB9948.《化肥设备用高压无缝钢管》GB6479、《石油天然气

工业输送钢管》GB/T9711.1-3和《低温管道用无缝钢管》GB/T18984的规定，不锈钢无缝钢

管应符合《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976的规定。

7除产品标准明确规定，并经设计确认可用于压力、温度参数较高或特定条件外，焊接钢管,

宜按下列规定选用：

1）电阻焊碳钢直缝钢管，宜用于设计温度不超过200℃的无毒介质管道。

2）螺旋缝埋弧焊钢管主要用于设计温度不超过300℃的非极度、高度危害介质管道。

3）电弧焊直缝钢管的使用温度，碳钢不宜超过425C,奥氏体不锈钢不宜超过600C。

4）石油天然气管道工程：输油管道应符合《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部

分A级钢管》GB/T9711.1的要求；输送天然气管道应符合《石油天然气工业输送钢管交货

技术条件第2部分B级钢管》GB/T9711.2的要求；对于特殊恶劣条件如海洋、低温和/或酸

性环境下可燃流体输送用钢管，应符合《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分

C级钢管》GB/T9711.3的要求。

8常用钢种无缝钢管使用温度宜按下表

材料使用温度（℃）

10、20、20G-20〜425

10(GB6479)-30〜425

16Mn-40~450

Q345-E-40

16MnDG-45

09DG-45

lOMnDG-45

09Mn2VDG-70

06Ni3MoDG-100

16MnD-40〜350

09MnD-50〜350

12CrMoW525

15CrMoW550

12CrlMoVGW575

12Cr2MoW575

lCr5MoW600

0Crl8Ni9(304)、0Crl7Nil2Mo2(316)-196-700

0Crl8Nil2Mo2Ti-196-500

0Crl9Nil3Mo3-196-700

00Crl9Nil0(304L)-196-425

00Crl7Nil4Mo2(316L)-196-450

00Crl9Nil3Mo3-196〜450

0Crl8Nil0Ti-196-700

!Crl8Ni9Ti-196-700

**9钢管公称壁厚的表示方法有几种，意义是什么。（见6.8.4题P306）

钢管公称壁厚的表示方法主要有三种：

1）以管子表号表示公称壁厚，

ASTMB36.10M《焊接和无缝轧制钢管》、日本JIS标准和ASTMB36.19M《不绣钢钢管》用此

方法表示，常用“Sch.”标示，不绣钢钢管表号后加“S”。中石化标准SH3405《石油化工企

业钢管尺寸系列》也用此方法表示。

2）以管子重量表示公称壁厚；

ASTMB36.10M《焊接和无缝轧制钢管》用此方法表示，标准重量管以“STD”表示；加厚管

以“XS”表示；特加厚管以“XXS”表示。

当NPSWIOin时，标准重量管“STD”与管子表号Sch.40管壁厚度相同;NPSW8in时加厚管

“XS”与管子表号5时.80管壁厚度相同；卬5>10m时,所有管径的标准重量管“STD”的

管壁厚均为3/8in（9.53mm）；NPS>8in时，所有管径的加厚管“XS”的管壁厚均为l/2in

（12.7mm）；NPSW6in时，特加厚管“XXS”管壁厚度,Sch.160管壁厚度；特加厚管“XXS”

管径最大到NPS12in；NPS>6in时，特加厚管“XXS”管壁厚度<Sch.160管壁厚度。

3）以钢管壁厚值表示公称壁厚。

中国、ISO和日本部分钢管标准采用钢管壁厚值表示

11受内压直管壁厚的确定

1）当S0<D°/6或P/［。］'@WO.385时，管子的计算