压力管道培训讲义

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》

1

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

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2

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LOMPa和设计温度高于-20〜186℃之间的流体。5

C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）»、

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/T20801.3、GB/T20801.4,GB/T20801.5、

GB/T20801.6进行材料选用、设计、施工和验收。

3

（四）《工艺管道》ASMEB31.3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

（一）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

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O.IMPa外压。

（-）设计温度（结合242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》GB5O316.《石油化工

管道设计器材选用通则》SH3O59和具体的操作条件来确定。

4

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.l

P>PO+0.1

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（1）

Td>To+15℃（用于To>300℃）（2）

对于：To=-29~0r,设计温度应按工艺条件来确定；

To<-29℃,取Td=To。

式中Td——设计温度，（°C）

To——正常最高或最低工作温度，（°C）

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

15℃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/[a]t

P：设计压力（MPa）；Lo]t：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/[。]t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、聚烯烧（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40℃；精制系统再生时压力0.6MPa、

温度350℃）。

5

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1.33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1.5倍。tt

6

（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）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管道组成件由工业管道第2部分：材料》GB/T2080L2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

7

常用金属材料的抗氧化极限温度

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℃,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425"C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，Fe3C-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°C；

5）奥氏体不锈钢的使用温度高于540℃（铸件高于425℃）（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（C<0.15%）；含碳量较低的钢号有0Crl8Nil0Ti（C<0.08%）；含碳量最

低的钢号有00Crl9Nil0（C<0.03%）»通常将含C50.08%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

一实际趋向淘汰。（注：本节所列奥氏体不锈钢牌号为I日牌号，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、I日牌号对照标注。）（结合

6.7.2题P301）

《工艺管道》ASMEB31.3规定奥氏体不锈钢的使用温度高于538℃（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》8

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200℃,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20〜40℃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0.35MPa。该标准•般7年修订一次，现行版本为

2004年版。

设计温度W230℃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一196℃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-20℃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-29C（-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-20℃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-29。的压力管道属于低温压力管道。

9

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-20C,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P304）

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，并同忖规定，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50℃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/T208012HG20585的“低温低应力工况''定义不同。GB/T20801.2

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一101℃。

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2.0.4条规定:“低温低应力工况:系指容器壳体或受压元件在低温区一20℃）

操作条件下一次总体薄膜应力o降至GB150规定的材料许用应力（o）与焊接接头系数（p

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10

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一20C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-20℃但低于时，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653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654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345Pa。

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H2s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GbW630MPa；

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CE限制：

一低碳钢和碳锦钢CE<0.40%（CE=C%+Mn/6%）；

一低合金钢（包括低温银钢）CE<0.45%（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Ac3（亚共析钢加热时，所有铁素体都转变

11

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：-合金总含量小于

3%,不大于270HB-合金总含量3%〜10%,不大于300HB-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%。

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。12Na0H溶液应力腐蚀

用钢（结合656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。

当NaOH浓度和温度超出下列规定时，应考虑采用含银合金

12

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655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（02或CO2）污染的场合；

b介质温度高于-5°C。

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%。

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%。

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、钮、睇、镉、铁、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。

13

奥氏体不锈钢无论是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：

—碳素结构钢不得用于GC1级管道；

—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1.6MPa,使用

温度低于或者等于200℃,并且不低于0℃;

-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

1.6MPa,14

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3.0MPa,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20mm。

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：

―碳素镇静钢板Q235A的适用范围规定如下：

设计压力<1.0MPa;

设计温度0〜350℃；

钢板厚度不大于16mm；

不得用于液化燃，毒性程度为高度、极度危害介质的管道

—碳素镇静钢板Q235B的适用范围规定如下：

设计压力<1.6MPa;

设计温度0〜350℃；

钢板厚度不大于20mm；

不得用于液化燃，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<2.5MPa;

设计温度0〜400℃；

钢板厚度不大于30mm；

不得用于液化燃，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15

在管道组成件的使用寿命期间**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（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o

16

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6814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2.0MPa、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17

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5.2.4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H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-30℃〜-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

18

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/T9711.3-2005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/T9711.1,GB/T971L2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/T8163-1999、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/T17395-1998是统•♦

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。

19

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

20

**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NPS<10in时，标准重量管“STD”与管子表号Sch.40管壁厚度相同；NPS<8in时加厚管

“XS”与管子表号Sch.80管壁厚度相同；NPS>10in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）；NPS<6in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VSch.160管壁厚度。3）以

钢管壁厚值表示公称壁厚。

21

中国、ISO和II本部分钢管标准采用钢管壁厚值表示

11受S0-管子的计算壁厚（mm）

P-设计压力（MPa）

DO-管子外径

[G]-设计温度下管子材料的许用应力（MPa）

（p-焊缝系数，对无缝钢管取1t

Y-温度对计算管子壁厚公式的修正系数，不同温度下的修正系数详见有关标准,

温度W482C时铁素体钢、奥氏体钢修正系数取0.4。

对于S02D0/6或P/[c]t<p>0.385的管子，其计算壁厚，应根据断裂理论、疲劳、热应

力及材料特性等因素综合考虑确定。

管子壁厚的附加裕量（C）包括：腐蚀裕量（C1）、螺纹深度（C2）、壁厚负扁差（SlxA）

（二）阀门

1除设计另有规定外，工艺物料及有毒、可燃介质管道用阀门，应选用石油化工钢制通

用阀门（按《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》SH/T3064的规定选用）及API、

ASME、BS、ISO阀门。阀门的基本要求应符合《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059

表721-1、表7.2.1-2所列阀门标准的规定.

2用于工艺物料及极度危害介质、高度危害介质、可燃介质管道的球阀、旋塞阀及其他

通用结构的特种阀门，应有防火，防静电结构。

3具有软质密封的阀门，其密封件的压力-温度参数应符合管道设计条件的要求。

国标阀门的压力-温度等级应符合GB/T12224-2005《钢制阀门一般要求》的规定。

API标准阀门应符合API阀门标准或ASMEB16.34压力-温度等级。API标准的阀门的阀

体厚度大于ASME16.34标准阀门的阀体厚度，API标准阀门为石油天然气和石油化工专

用阀门标准，ASME16.34为通用阀门标准。采用软密封材料如橡胶、聚四氟乙烯等其他非

金属密封材料的阀门，其使用温度应符合

22

所采用的软密封材料允许使用温度的规定，其设计压力应符合阀门标准的规定，常用的软

密封阀门有软密封球阀、碟阀、旋塞阀等阀门。软密封阀门应按设计温度对阀体进行校核、

按最高操作温度和制造厂提供的软密封阀门的压力-温度等级对软密封阀座进行校核。

采用软密封材料或当焊接及热处理时可能损坏密封面或影响密封性能的焊接阀门，焊接阀

门时所采用的焊接顺序、焊接工艺以及任何热处理都应能保证阀座的紧密性不被破坏。

DNN40的阀门加长对焊端的长度应能避开热影响区。

端部焊接（承插焊、螺纹密封焊或对焊）的小型（DNW40）阀门，采用软密封材料或当焊

接及热处理过程中阀座会变形时，应选用加长阀体或端部带短管的阀门，加长短管应在制造

厂阀门装配前完成，短管壁厚不应小于接管壁厚且应满足阀门压力-温度等级的要求。4用

于高温或低温流体阀门（止回阀除外），应采用改善填料使用条件的阀盖伸长的结构形式。

5带螺纹阀盖的阀门，不应用于极度、高度危害介质和液化烧管道。

6通用阀门规格书应包括哪些壳体试验压力，一般采用温度不超过52℃的水或粘度不

大于水的非腐蚀性的流体，以38℃时1.5倍的公称压力进行。

低压密封试验，一般采用空气或惰性气体，以0.5〜0.7MPa压力进行。

具有上密封结构的阀门，应逐个对上密封进行试验，试验压力为公称压力的1.1倍，试验

时应关闭上密封，并松开填料压盖，停压4分钟，无泄漏为合格。

阀门选择的原则是什么？阀门的选择一般根据哪些因素确定？（6.8.23题P311）

国外阀门标准近期修定比较频繁，ISO17292：2004《石油、石油化工和相关工业用钢制球

阀》替代BS5351《石油、石油化工和相关工业用钢制球阀》；ISO15761：2002《石油和天

然气工业用公称尺寸小于等于DN100的钢制闸阀、截止阀和止回阀》替代BS5352《石油、

石油化工和相关工业用50mm及以下尺寸的钢制楔形闸阀、截止阀和止回阀》；API602《紧

凑型钢制闸阀》修订为API602-2005/ISO15761-2002《石油和天然气工业用公称尺寸小于等

于DN100的钢制闸阀、截止阀和止回阀》；API600《石油和天然气工业用螺栓连接阀盖钢

制闸阀》23

修订为API600/ISO10434《石油和天然气工业用螺栓连接阀盖钢制剂阀》。

24

（三）管件

1弯头、三通、异径管、管帽等管件的材质、压力等级或壁厚规格应与所连接管子一致或

相当，并应符合下列要求：

1）钢制无缝管件，应符合现行《钢制对焊无缝管件》SH3408、《钢制对焊无缝管件》

GB/T12459（该标准现行有效版本为2005版本）、《碳钢、低合金钢对焊无缝管件》HG/T21635、

《钢制对焊管件》SYfT0510和《优质钢制对焊管件规范》SY/T0609等标准的规定。《钢制

对焊无缝管件》SH3408和《钢制对焊无缝管件》GB/T12459的区别：《钢制对焊无缝管件》

SH3408管件的无损检验分为I级和H级管件，对I级管件应逐件按JB4730进行渗透检测

或磁粉检测，检验结果以I级为合格；对II级管件，检验数量不应少于5%（不锈钢管件不

应少于10%）,检验结果以H级为合格。《钢制对焊无缝管件》GB/T12459管件的无损检验

规定：碳钢、不锈钢材料的三通、四通和合金钢材料的各类管件产品应逐件按JB4730进行

渗透检测或磁粉检测，检验结果以1级为合格。应注意的是，重要管道（SHA、SHB、SHC

级管道）按SH3408选用的管件在材料表中应注明I级管件。II级管件可不标注。

修改采用《优质锻制对焊管件技术条件》MSSSP-75的标准《优质钢制对焊管件规范》

SY/T0609-2006于2007年1月1日实施。

《异径短节及管塞》MSSSP-95国钢制有缝管件，应符合现行《钢板制对焊管件》SH3409、

《钢板制对焊管件》GB/T13401、《钢制有缝对焊管件》HG/T21631、《钢制对焊管件》SY/T0510

和《优质钢制对焊管件规范》SY/T0609等标准的规定。

3）钢制锻造管件，应符合现行《锻钢制承插焊管件》SH3410、《锻制承插焊和螺纹管件》

GB/T14383（《锻钢制螺纹管件》GB/T14626和《锻钢制承插焊管件》GB/T14383合并为《锻

制承插焊和螺纹管件》GB/T14383-2008）,《锻钢制承插焊管件》HG/T21634等标准的规定。

4）锻钢制支管座（台）（加强管接头），应符合《锻钢制承插焊、螺纹和对焊支管台》

HG/T21632和《钢制承插焊、螺纹和对焊支管座》GB/T19326等标准的规定。

2弯头直选用长半径（R=1.5DN）弯头，当采用短半径（R=1.0DN）弯头时，其最高工

作压力不宜超过同规格长半径弯头的0.8倍。（见6.8.13题P309）

3斜接弯头的弯曲半径，不宜小于其公称直径的1.5倍，斜接角度大于45。的斜接弯头，

不25

宜用于极度危害介质、高度危害介质、可燃介质管道或可能承受由于机械振动、压力脉动

及温度变化产生交变荷载的部位。（见6.8.12题P309）

（四）法兰

1法兰的选用（结合6.6.5题P291、6.6.6题P292）

1）法兰型式、结构尺寸应符合国家标准《钢制管法兰》GB/T9112-9124,石化行业标准

《石油化工钢制管法兰》SH"3406、化工行业标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG20592〜

20635和机械行业标准《管路法兰及垫片》JB/T74〜90标准的规定。

法兰的连接型式有：对焊连接、承插焊连接、螺纹连接、松套连接、平焊连接五种型式。

法兰的密封面型式有：全平面、凸台面、环连接面、凹凸面、梯槽面五种型式。（666题P292）

对于美洲体系的法兰常用的法兰密封面型式有凸台面、环连接面。凹凸面、梯槽面仅用于

阀盖与阀体等构件内部连接部位，极少用于配管和阀门连接。

2）法兰许用工作压力应根据法兰标准中所列的压力-温度等级确定。

法兰的压力-温度等级表示法兰工作温度与最高无冲击工作压力的关系。如果将法兰公称

压力所对应的温度定义为基准温度，不同的法兰标准和不同的法兰材料所选定的基准温度也

不同。

国家标准《钢制管法兰》GBC9112〜9124、化工行业标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》

HG20592〜20635分为PN系列（欧洲体系）和Class系列（美洲体系）两个体系。两标准

中的欧洲体系法兰又根据适用的钢管外径不同划分为系列A、系列B（化工行业标准）和系

列I、系列H（国家标准）两个系列，系列A（系列I）连接的钢管外径为国际通用系列（英

制管、俗称大外径管），系列B（系列H）连接的钢管外径为原来国内常用系列（公制管、

俗称小外径管）。美洲体系连接的钢管外径为国际通用系列（英制管、俗称大外径管）。欧洲

体系压力-温度等级中公称压力所对应的温度为三20℃,美洲体系压力-温度等级中公称压力

所对应的温度为W38