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1、关于工业管道问题的答疑解惑（5）身为全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会副秘书长，压力管道安全技术监察规程工业管道和压力管道规范工业管道的主要起草人，ASME相关规范的译者和校对者之一，应道宴大师每天都会接到许多来自全国各地管道从业人员的咨询。为了能够帮助更多的管道人，为了能让知识更大范围地传播，管道365特开设【管问应答】栏目，搜集和整理应大师的答复，为管道人答疑解惑！问：一个天然气场站工业管道设计日期为2019年7月，设计压力为4.0MPa，材质为L245，PSL2系列，执行标准为GB/T 9711-2017，今年5月份施工，我们在监督检验过程中发现：按照管规的规定，GB/
2、T 9711.1的碳钢管道不得用于GC1天然气管道，虽然GB/T9711-2017不再分为GB/T 9711.1和GB/T 9711.2了，但是由于2011版的也有PSL2，因此认为设计选材不符合管规规定，请问理解对吗？答：从技术方面的层面来GB/T 9711.PSL2的使用限制已取消了，单从法无禁止即可行的原则，现行管规仅规定GB/T 9711.1(PSL 1)的使用限制，而没有规定GB/T 9711.(PSL 2)的使用限制，因此不能就此证明设计不符合现行管规的规定。我撰写的关于GB/T9711在工业压力管道领域内的使用一文，表达了GB/T 20801的技术观念，供参考。问：询问Class
3、2500，DN450人孔法兰扩大系列的设计技术？答：这个案例的设计技术宜按照ASME B16.5的设计基本理念来进行，才能使设计融入ASME B16.5的体系，沿用Class2500的压力温度额定值体系。因此，法兰设计应采用高颈法兰，高强度螺栓，八角垫。法兰强度计算采用华脱斯法，设计压力42.0MPa，法兰许用应力150MPa，螺栓许用应力120MPa.，螺栓面积按ASME B16.5要求布置，但在实际面积确定后，按华脱斯法计算弯矩时以螺栓许用应力175MPa.代入计算。法兰强度计算后，再复核法兰刚度校核。八角垫尺寸选择，首先在ASME B16.20中寻找相近压力及直径的R系列八角垫，如找不到
4、就在B或BX系列寻找高压10000Psi的八角垫尺寸，并注意环垫与相对应的环槽尺寸及其公差的协调性。法兰锥颈小端外径和厚度，法兰内径的确定按许用应力150，加腐蚀余量1.5mm。外径按通用管道外径，所以实际通径可能只有400了，作为人孔是否合适，请予考虑，要否增加到DN500。另据悉SSEC设备室多年前曾以华脱斯法用压力容器规范的方法，设计过Class1500，2500的补充系列法兰，也可作为具体设计条件的范本，但不宜套入ASME B16.5的体系。因为与ASME B16.5的设计理念尚有差距。问：GB法兰标准中的PN250的，DN80及以上的这些钢管外径是按照什么标准啊？从PN250开始，D
5、N80以上的管外径都加大了呢，已经不是ASME B36.10的管外径了？答：1.高压下较大口径时，外径与通径差距太大，为此有必要加大外径尺寸，欧标就选择了这样的思路，而美标ASME B16.5还坚持外径系列不变的思路。2.世界是多元的，技术同样如此。3.HG/T 20592标准就计及国内业界的水平和接受能力，而采取了迥避矛盾的技术政策。4.前几天有人咨询我Class2500DN450人孔法兰设计的事情，实际上内径只有350mm不到，所以应当按DN600设计，才能作为人孔法兰使用。问：压力管道定期检验规则工业管道中规定，当管道组成件全面减薄量超过公称厚度的20，需要按照设计标准进行强度校核，但是
6、GB/T 20801.3-2020和GB 50316中都没有三通的强度校核公式，您看我们采用直管强度校核公式可以吗？答：所列定检规的规定只能理解为对直管适用，而对三通，弯头之类管件恐不能生搬硬套。提供下列两个文件供参考，其一为ASME B31G，其二为API579-1第5章。但这二个文件也只能解决直管及弯管的压力评估。另外，API 579-1 请咨询相关专家。如以检规中的直管0.8为准则，弯管由于弯曲半径较大，可基本相当于直管的承静压的强度，所以31G也可适用于弯管。而三通各部位由压力导致的应力分布及应力分类要复杂得多，所以难以套用直管局部减薄的评价准则。真要做应力分析，理论上是可以的，但实际
7、操作恐难以实施。GB/T 20801-2020中实际上有三个关于三通的强度评估方法，其一为挤压出口的开孔补强法，其二为附录中所列压力面积法，其三为GB/T 12459所列的B法，即1.5倍厚度法。因此，在补强区范围内，粗略地将0.8移植在补强区厚度，来评估是否可行。具体以在役检验为准，仅供参考。问：弯管是可以根据简单化尺寸测量结果直接校核。三通情况比较复杂，一般是对三通设计图纸按开孔补强或压力面积法进行强度核算，评审时对试制件进行测量，看所采用的工艺是否满足设计要求。但实际上很多挤压三通内的肩部是达不到补强要求的，特别是高温下用的。在役三通因为没法知道内部的具体形状尺寸，所以没法校核，只能测测
8、主管和直管壁厚是否满足设计要求。我们曾经对一个失效的三通拆下来，用激光扫描的方法测出尺寸，校核说明制造出来的形状尺寸与图纸差异太大，满足不了强度要求。关于在役设备和管道的承静压强度评估中有几个基本概念需要明确。答：其一是仅仅是针对静压强度的评估，而未包含其他载荷，这对管道尤其重要。其二评估的参照物是实物，还是设计条件，还是随后的工作条件。不同参照条件的评估结果是不一样的。此问题是针对实物，即公称壁厚，也就意味着相对于其他二个参考条件一般而言是偏于保守的，其后如超标则再以设计条件或随后工作条件来复核其可靠性。这个评估要求是以实物设计与施工是符合标准要求的，而且已对腐蚀20%后的可靠性已认可作为先
9、决条件的。局部腐蚀20%可认为是管道超额的安全裕量和设计规范所额定的安全裕度的适度兑现，例如管道的公称壁厚与最小厚度之间通常就有12.5%的裕量。压力容器设计时壁厚负偏差不大于0.25mm不计的规定，对6mm板厚而言就相当于百分之4的偏差。问：根据GB/T 20801.1-2020中关于GC3级管道的定义，以下介质工况的管道分级还请帮忙确认这样判定是否正确：1.介质为循环水，设计压力0.7Mpa，设计温度65，管径为DN80管道定级为 没有级别, 还是GC3?2.介质为循环水，设计压力0.7Mpa，设计温度65，管径为DN40管道定级为 没有级别, 还是GC3?3.介质为高压冲洗水，设计压力为
10、35Mpa，设计温度65，管径为DN100管道定级为 没有级别, 还是GC1?答：提问的工况分级问题，实质上可归纳为两个问题。其一，二，三是如何理解管规与GB/T 20801的互相协调相同，但又有不同用途而且适用范围不同的问题。提问的几个问题的定级都是按符合管规的规定，从政府监控角度来讲是合理的，但从设计单位，尤其是工程技术人员的设计角度来看，从设计应当符合哪个基础安全标准来讲，按照GB/T 20801-2020所设定的分级方案是最佳方案之一。至于在设计文件上如何表达，法规，标准都未具体要求，那是每个设计院，每个工程项目的自行处理细节了。从标准及管规的层次来说，管道特性表中压力管道级别一栏如何
11、填写？都是落实问题，都是相关各方在落实法规和标准中,各方利益和诉求的平衡和协调的结果。在标准中不便，也无法作出明确的意见和方案。所以,上述几个案例，其关键在于：不管是否在管规范围内，标准的分级作为一种确定相应技术要求的标识符号。因此，GB/T 20801-2020的管道级别, 在管规管辖范围内是管规协调标准的基本技术要求的代名词。但对管规管辖范围外的工业管道而言，是可供用户选用的推荐性技术标准。而管规的分级是代表政府监管部门对其法定监管范围内的管道，用分级方法来区分的不同监督管理要求。当然, 监管的技术要求采用协调标准的方式来概括。但管规的分级, 除技术要求之外, 管规的分级也是许可、资质、管
12、理程序、形式、责任等管规核心要求的代名词。GB/T 20801-2020标准不应当涉及管理，责任，资质等管理问题。据此判断，上述问题的答案是从管规分级讲, 如考虑管规不包括三无液体的角度来讲，可认为无法分级，但从GB/T 20801-2020的角度来讲，是否三无液体，不是标准适用范围的考量，因此仍归于GC1的适用范围。这个工况无非是按GB/T 20801-2020常规设计规范，还是按ASME B 31.3 K类管道规范的两选一问题。因此在GB/T 20801.1-2020未包括的420巴以上的高压管道后添加几个字，在高压与所谓的超高压之间一定压力范围之内有一个二选一过渡区，将K类管道定义为可供
13、设计建造选择的另一个建造规范。问：安装后螺栓高度必须超出螺母吗？有什么标准有规定吗？核电管道法兰螺栓按装是否必须加垫圈？答：GB/T 20801以及ASME管道规范及ASME PCC-1均无螺栓露头的要求，反之ASME有关技术文件好象只有规定，螺栓予紧后应将螺母内的螺纹全部啮合的要求。似乎ASME PCC-1还建议允许螺栓略低于螺母，有一至二牙不啮合。因为露头的螺栓螺纹易腐蚀，将导致拆卸困难。但国内有关管道施工规范为规范施工质量及外观整齐的角度出发，曾有要求螺栓露头且限于一至二牙的规定。为此，HG管法兰1997版标准制订时，曾因在计算螺栓长度时，机械地照搬ASME B16.5中螺栓长度计算公式
14、，将法兰厚度正公差，螺栓长度负公差以及螺栓二端头部倒角等极限条件均计入, 从而确定了螺栓长度。而实际国内供货法兰的法兰厚度, 经机加工后厚度正公差通常为零，从而导致螺栓安装后普遍露头三四牙，甚至更多。其后深入了解国外工程公司在制订螺栓长度数据库时往往都作了调整，为此，HG管法兰2009版标准制订时也作了调整。至于是否需加垫圈的问题，以及加垫圈后螺栓长度如何调整之事，在ASME PCC-1以及国外有关螺栓予紧扭矩确定的技术文件中, 通常是认为平垫圈的作用在于：由于垫圈材质偏硬，且为较光滑表面，有利于降低螺毌上紧时螺母下表面与平垫圈表面(不加垫圈时为螺母下表面与法兰上表面)的摩擦系数，使上紧扭矩更
15、有效且稳定地转化作用于螺栓压紧力。而球面垫圈还有助于调整且降低螺栓安装时由于种种原因导致的螺栓弯曲应力。因此法兰螺栓安装时添加垫圈是有利于按装质量的提高，但是否是必要，应根据实际情况及业主或设计的关注程度而定。因此规范中未作规定，通常仅限于必要时的设计附加耍求。诚然，如添加垫圈，则计算螺栓长度时应予计入。另外提请注意，公制螺纹的紧固件长度是包括两端例角的，而英制螺纹的紧固件长度习惯上是不计入两端倒角，而仅限于螺纹长度。两种标志方式是不同的。问：GB/T20801.5的9.1.7条，压力试验免除的三个条件：100%射线，敏感性试验和柔性分析。如果这条管线不免除压力试验时，射线比例是10%，III
16、级合格就可以了。如果免除压力试验，射线比例100%，是不是依然是III级合格？而不是II级合格？答：100%射线，2级合格。无损检测的逻辑是100%+2级合格，表达了对焊缝质量的可靠性要求高。局部比例探伤+3级合格，表达了对焊缝质量的可靠性相对较低。正因为免除了压力试验，所以必须要提高焊缝质量的可靠性程度，以弥补且表达对工程施工质量的关注。至于施工方对原定局部探伤而降低焊接质量而导致的返工问题，从工程质量保证或标准释疑的角度来讲，则没有可协调的余地。这个问题只能由业主，设计及施工各方协商解决。问：关于GBT 20801中的气体的解释：气体除GB/T20801。1-2020 3.10的定义外，GB/
