壓力管道不同標準之間的對比
發布時間：2017/10/21 16:20:07
近幾年，我國相繼發布實施了一系列工業壓力管道的法規和標準， 2006年發布實施的國家標準GB/T 20801-2006《壓力管道規范 工業管道》配合TSG D0001-2009《壓力管道安全技術監察規程-工業管道》（以下簡稱《規程》），對工業管道實施安全監察的協調標準，是集設計、材料、制作安裝 、檢驗檢查于一體得工業管道建設標準，是以安全為目標的安全技術標準。雖然該標準為推薦性標準，但經《規程》引用后在一定意義上說具有更高的權威性，也將成為我國其他工業管道設計、施工驗收規范修訂的依據，當然這也需要一個較長的相互協調得過程。2011年6月1日正式實施的《工業金屬管道工程施工規范》GB 50235-2010許多內容就是依據GB/T20801進行修訂的，其他工業管道相關標準也在修訂過程中。而GB50316-2000《工業金屬管道設計規范》（2008年版）及GB50236-98《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》等工業管道標準仍在使用，那么現階段在工業管道安裝監督檢驗過程中如何協調這些標準之間的關系，應注意哪些問題呢？筆者結合監督檢驗工作過程中遇到的實際問題，對上述標準進行分析比較，提出幾個現階段監督檢驗工作中應注意的問題，希望能為監督檢驗人員提供一些借鑒。
上述法規、標準之間關于壓力管道定級存在一定的差異，最初的工業管道系列規范如GB50316、GB50235均無對壓力管道定級的規定，對于管道危險程度及安裝、檢驗、無損檢測等要求的判定是依據GB50316對流體的分類，A1類流體相當于國家標準《職業性接觸毒物危害程度分級》GB5044中Ⅰ級（極度危害）的介質，A2類流體相當于GB5044中Ⅱ級及以下（高度、中度、輕度危害）的介質；《壓力管道安全技術監察規程-工業管道》TSGD0001-2009發布實施后，管道定級更加嚴格了，原來規定只有輸送極度危害介質的管道才屬于GC1級壓力管道，而最新版的法規、標準均規定除輸送極度介質的管道外，輸送高度危害氣體介質和工作溫度高于其標準沸點的高度危害液體介質的管道為GC1級壓力管道，即部分輸送A2介質的工業管道劃分為GC1管道；目前設計單位主要設計依據為GB50316，多數工業管道設計圖紙中僅標注介質類別，給我們的監檢工作判斷管道級別造成了一定的困難。《壓力管道安全技術監察規程-工業管道》TSGD0001-2009實施以前，輸送A2類流體的介質均為GC2或GC3級壓力管道，而現在A2類流體中的一部分介質可界定到GC1級管道，而多數安裝單位資質為GC2，因此在監檢過程中應針對具體介質危害程度仔細判斷管道級別，防止出現超資質施工。
2、關于沖擊試驗免除條件
2.1 小截面試樣
GB50316和GB/T20801沖擊試驗免除條件不同，GB50316中規定：使用溫度等于或高于-45℃，且不低于材料使用溫度下限時，如果無法制備5mm厚小截面試樣時，可免除低溫沖擊試驗；而GB/T20801中將小截面試樣的尺寸規定為2.5mm×10mm×55mm，相對來說要求更加嚴格了；
2.2 低溫低應力工況
GB50316關于低溫低應力工況的規定與GB/T20801有較大的區別，GB50316規定：低溫低應力工況為設計溫度低于或等于-20℃的受壓管道組成件，其環向應力小于或等于鋼材標準中屈服點的1/6，且不大于50MPa的工況。而GB/T20801中規定的低溫低應力工況指的是同時滿足下列各項條件的工況：
a) 低溫下的最大工作壓力不大于常溫下最大工作壓力的30%；
b) 管道由壓力、重量及位移產生的軸向（拉）應力總和不大于10%材料標準規定最小抗拉強度值（計算位移應力時，不計入應力增大系數）；
c) 僅限于GC2級管道，且最低設計溫度不低于-101。
GB/T20801標準中的條款a）的規定與GB50316中關于低溫低應力工況的規定基本是一致的，但GB50316對低溫低應力工況規定僅考慮“環向應力”不超過常溫屈服點的1/6，且不大于50MPa不利于實際操作，尤其是壓力管道安裝過程中，主要存在的是承受軸向應力的環焊縫，只考慮環向應力不能有效防止脆性斷裂；而GB/T20801的規定可操作性更強，在監檢過程中可參照GB/T20801的規定對“低溫低應力工況”作出判定。
GB50316規定：除了抗拉強度下限值大于540MPa的鋼材及螺栓材料，在低溫低應力工況下使用，若設計溫度加50℃后，高于-20℃時；而GB/T20801只限定了低溫低應力工況的最低溫度為-101℃，只要碳鋼管道使用條件屬于低溫低應力工況，均免除沖擊試驗。
2.3 材料厚度
GB/T20801中增加了對免除沖擊試驗的材料厚度的要求，對適用于碳鋼免除沖擊試驗的最低使用溫度圖中曲線A的材料，厚度小于或等于10mm及適用于曲線 B的材料厚度小于或等于15mm時可免沖擊試驗；所謂的“免除沖擊試驗”是指GB/T20801.2-2006不要求材料及其焊接接頭進行沖擊試驗，并不是指免除“材料標準中規定的沖擊試驗”。因為GB/T20801規定的“免除”是考慮了材料標準已規定了沖擊試驗的要求，免除沖擊試驗指的是在按GB/T20801.2-2006規定選用材料的前提下，免除對材料及其焊接接頭的沖擊試驗要求。
2.4 奧氏體不銹鋼
GB/T20801對于奧氏體不銹鋼免除低溫沖擊的條件規定得比GB50316更加具體更加嚴格，不僅僅要求使用溫度不小于-196℃，應同時滿足下列條件：
a) 母材最低設計溫度不小于-196℃、焊縫金屬最低設計溫度不小于-101℃和因材料截面尺寸限制無法制備2.5mm×10mm×55mm沖擊試樣三個條件之一者；
b）材料含碳量不大于0.10%且為固溶熱處理狀態；
c）焊縫填充金屬含碳量不大于0.10%。
可見，GB/T20801對奧氏體不銹鋼沖擊試驗免除的條件要求比GB50316更加嚴格、具體，在監督檢驗過程中，應根據GB/T20801的條件來確定奧氏體不銹鋼壓力管道材料及焊接接頭是否需要進行沖擊試驗。
2.5 GC3級管道
GC3級壓力管道為輸送無毒、非可燃流體介質，設計壓力小于或等于1.0MPa且設計溫度大于-20℃但不大于185℃的壓力管道；因其脆性斷裂的風險幾率和后果均較低，因此GB/T20801規定GC3級壓力管道可免除沖擊試驗，其他國家標準或行業標準中則無此規定。
3、材料使用限制要求
GB50316對管道材料選用只提出一些原則性的要求，而TSG D0001-2009和GB/T20801除了對管道材料使用的溫度和壓力條件限制外，還對碳鋼、奧氏體不銹鋼及其對焊管件提出了具體的使用限制規定，如于用于焊接的碳鋼、低合金鋼的含碳量小于或等于0.30％；GB/T9711.1、GB/T8163-2008及GB3087-2008標準的碳鋼無縫管及對接焊管件不得用于GC1級管道；碳鋼和奧氏體不銹鋼焊接鋼管及其對焊管件，除奧氏體不銹鋼電熔焊鋼管（添加填充金屬）的縱縫經射線檢測者外，不得用于劇烈循環工況和GC1級管道。
在工業管道監檢過程中，應注意這些限制條件，現階段許多設計單位仍按照GB50316及其他相關行業標準進行壓力管道設計，忽視了對新的法規、標準的學習，在管道設計圖紙審查過程中，經常發現設計單位材料選用不符合《規程》的要求。
4、焊接工藝評定
GB/T20801規定工業壓力管道焊接工藝評定應符合JB4708的要求，而現在JB4708仍執行2000版，新版正在修訂之中尚未發布實施；許多設計單位仍規定工業壓力管道焊接工藝評定按照《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB50236-1998實施。這幾個焊接工藝評定標準有許多相似之處，但在細節上仍存在差別，應引起監檢人員的注意。
4.1 焊件母材厚度及焊縫金屬覆蓋范圍不同
GB50236統一規定，評定合格的焊接工藝其厚度的認可范圍如表1所示：
表1 評定合格的焊接工藝及其厚度的認可范圍（mm）
上述關于母材厚度認可范圍的要求與JB4708-2000中母材為Ⅳ-2耐熱鋼和標準抗拉強度下限值大于54OMPa的強度型低合金鋼的要求相同，但對于T≥8時焊縫金屬的認可厚度JB4708中規定為1.5S，比GB50236嚴格；對于其他鋼材，只有當焊件規定進行沖擊試驗時，試件評定合格后其適用的焊件母材厚度下限值為0.75T，母材及焊縫金屬厚度上限值均為均為試件母材和焊縫金屬厚度的2倍，總體來說JB4708對焊件厚度覆蓋范圍的規定相對寬松。而GB/T20801對需要進行沖擊試驗的焊接接頭，可覆蓋的厚度范圍有專門的規定：試件厚度為T，則可覆蓋的厚度范圍為T/2至T+6mm。
4.2 母材分類分組不同
GB50236-1998與JB4708-2000對于母材分類分組不同，在GB50236中將抗拉強度下限為480-550MPa的低合金結構鋼分為一組，如16Mn、16MnR與15MnV、15MnVR分為一組，而JB4708中它們分別屬于不同的組別；在JB4708中，12CrMo與15CrMo、12Cr1MoV屬于同一組,而在GB50236中則不同；在GB50236中18Cr-8Ni與18Cr-12Ni-2Mo、18Cr-13Ni-3Mo系列奧氏體不銹鋼屬于同一組，而在JB4708中則分屬不同的組別；組別不同，其焊接工藝評定組別評定規則均不同，監檢人員在審查焊接工藝評定時應充分注意其差別。
4.3沖擊試驗溫度的規定不同
當對工業管道進行焊接工藝評定時，除滿足JB4708的相關要求外，對于沖擊試驗溫度還應滿足GB/T20801關于沖擊試驗溫度的要求：標準試樣的沖擊試驗溫度應不大于最低設計溫度；同時，GB/T20801還提出，若因截面尺寸限制無法制備10mm×10mm×55mm的沖擊試樣時，也可采用厚度為7.5mm、5.0mm、2.5mm的小尺寸試樣或盡可能寬的小尺寸試樣，小尺寸缺口試樣的寬度一般應不小于材料厚度的80%；研究人員通過對比試驗發現，在轉變溫度范圍內，若以同樣的單位斷口面積沖擊功來衡量材料的轉變溫度，同一材料小試樣所反映的脆性轉變溫度比標準試樣低得多，試樣尺寸越小，脆性轉變溫度越低，采用小試樣時，就應采用更低的沖擊試驗溫度或者提高單位斷口面積的沖擊功要求，因此GB/T20801根據小尺寸試樣材料厚度或試樣缺口寬度規定了沖擊試驗溫度降低值，沖擊試驗溫度應在設計溫度降低相應的溫度下進行。
由于JB4708-2000為鋼制壓力容器焊接工藝評定標準，主要針對常溫下的焊接工藝評定，對于低溫壓力容器，其焊接工藝評定的要求應符合GB150附錄C的規定，因此JB4708中沖擊試驗溫度均為常溫，無對低溫沖擊溫度的相關規定。
4.4 沖擊功合格指標不同
JB4708中針對常溫沖擊試驗沖擊功不低于27J，至多允許有1個試樣的沖擊吸收功低于規定值，但不低于規定值得70%。而GB/T20801中針對不同材料及其抗拉強度最小抗拉強度值規定了具體的沖擊功合格指標，同時應注意，GB/T20801中規定的單個試樣沖擊功最低值要求比GB50316略有提高，且規定當采用小尺寸試樣時，沖擊功合格標準按試樣寬度的比例降低。
GB/T20801對于不銹鋼沖擊試驗的側向膨脹量規定了具體的合格標準，要求三個試樣均合格，采用小尺寸試樣時，側向膨脹量的合格標準與標準試樣相同。
關于工業管道的焊接工藝評定，不能直接套用JB4708，要充分注意GB/T20801中的特殊規定，確保焊接工藝評定能夠完全覆蓋工業管道工程，保證工程焊接質量。
