钢管
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管道组成件多为按照公称压力、公称管径和壁厚系列划分的标准件，对钢管、法兰、管件的设计主要是对标准件的选用。目前存在 国内外多种标准体系．这些标准中的大部分随着近年技术的发展进行了修改。同时国内标准中大量引入了美国及欧洲标准的相关内容，与 以往的规定有了一定差异，因此在i殳计及选用时易产生混淆和错误。本文通过对国内外标准规范的分析和总结，澄清了易混淆的概念，提 出钢管壁厚、法兰压力等级和管件选用的推荐作法。
为了简化管道器材规格，便于管道组成件的标准化．国内外均将各 种管道组成件按压力和直径两个参数进行分级。在压力等级标准中规定 的分级压力称为公称压力，在管径系列标准中规定的分级直径称为公称 直径。设计中采用的压力管道组成件一般都是标准件，因此压力管道组 成件的设计主要是对标准件的选用。
在压力管道设计中．一般将管道组成件的公称压力等级和壁厚等级 共同确定能够反应管道承压特性的参数称为管道的压力等级。影响管 道组成件压力等级的因素主要足设计压力、设计温度、采用的标准体系 (在不同的标准体系中，公称压力等级系列不同，对应的压力一温度等 级也不同)、组成件的材料类型及其压力一温度等级。管道组成件的允 许T作压力一般随温度的升高而降低，这种压力—温度关系称为压力一 温度等级(额定值)，也就是公称压力对应的许用工作压力和工作温度 的参数值。
压力管道按类别不同，分为i类：长输管道(GA)、公用管道 (GB)、-[业管道(GC)。钢管、法兰、管件是长输管道和工业管道 中最为常用的管道组成件。通过对国内外标准规范和相碰研究资料的研 究和对比，辨析其中的内容，在本文中将提出钢管、法兰和管件标准件 的选用方法及注意事项。
设计压力是指进行管道组成件设计时，在计算和分析过程中所用的 压力。管道组成件的设计压力，不应低于正常操作过程中．由内(外) 压与温度构成的最苛刻条件(是指导致管道组成件最大壁厚或最高压力 等级的条件)下的压力。一般设计压力可采用压力容器的作法来确定， 、 即在相应工作压力的基础上增加一个裕度系数，具体来说可认为设计压 力=最高操作压力+安全余量+压力设定值余量+操作压力不确定的余 量。具体数值可参照《输气管道工程设计规范》GB5025 1中对安全阀定 压的规定。见表1。在《钢制压力容器》GBISO，《石油化工钢制压力容 器》SH／q3074，(-r业金属管道设计规范》GB5{Y316等规范中也均有如 何确定设计压力值的说明。
管道组成件的设计温度。不应低于正常操作过程中，由压力和温度 构成的最苛刻条件下的温度。—般设计温度的确定也可采用压力容器的作 法，即在相应最高1：作温度(或最低工作温度)的基础上增加—个裕度系 数。具体数值可参照《石油化工钢制压力容器》SH／13074-，见表2。
管道组成件的公称压力是指与其机械强度有关的设计给定压力，它 通常表示管道组成件在规定的基准温度下的最大允许工作压力。随温度 的升高，材料的许用应力下降，即允许工作压力也下降。 《管道元件公称压力》GB／T1048中规定的公称压力系列包括两种。 一是DIN系列，包括PN2．5，6，IO，16，25。40，63，100，其它非常 用公称压力未列入其中；二是ANSI系列。包括PN20、PN50、PNll0、 PNl50、PN260、PN420。美国ASMEBl6．5，AsMEBl6．47中规定的公称压 力等级包括：Class 150．300，600，900，1500，2500。
在石油行业的长输管道和工业管道类项目中，常用的设计规范包 括：《输气管道T程设计规范》GB 50251—2003；《输油管道工程设计规 范》GB 50253—2003；《油气集输设计规范》GB 50350-2005；《工业金 属管道设计规范》GBS0316-2000。 在以上规范中，对于钢管设计壁厚的确定均采用公式计算，在公式 中反应管道压力、温度、材质等对钢管选用的影响。以上四个规范对 于管道直管段钢管壁厚计算的规定基本相同，并且与《输气和配气管道 系统》ASME B31．8、《液态烃和其他液体管线输送系统》ASME B31．4、 《工艺管线》ASME B31．3中的规定也基本相同，都是采用第二强度理 论。
钢管的许用应力是由材料的强度指标在考虑相应的安全系数后得到 的。材料的强度指标有屈服强度、强度极限、蠕变极限、疲劳极限等， 这些指标反映了不同状态下材料失效的极限值。 在中国国家标准中以钢管壁厚尺寸表示壁厚系列，中国石化《石油 化T企业钢管尺寸系列》(SH3405)和美国标准ASME B36．IOM《焊接和 无缝锻轧钢管》、ASIDE B36．19M《不锈钢管》按管表号表示壁厚系列。 钢管壁厚选用的方法首先根据规范中规定的公式确定钢管的设计壁 厚，而后对照钢管的壁厚系列对设计壁厚向上进行圆整即可确定钢管的 壁厚等级(郎标准中规定的壁厚尺寸或管表号)。 输气管道、输油管道及油气集输管道设计规范中确定材料许用应力 的方式基本相同，而在，I：业金属管道中则略有不同。下面将分别进行详 细分析，提出推荐的各种数据、系数的选用方法。
在钢制对焊管件的中国国家标准《钢制对焊无缝管件》GB／T 12459、《钢板制对焊管件》GB厂r 13401，中国石油天然气行业标准《钢 制对焊管件》sY厂r05lo。中国石油化工总公司标准《钢制对焊无缝管 件》SH／T3408、《钢板制对焊管件》SH／T 3409，美国工程师协会标准 《工厂制造的锻钢对焊管件》ASME B16．9、《锻轧钢制对接焊小弯曲 半径弯头和180n弯头》ASME B16．28中。管件的壁厚等级均通过管表号 (Sch，也叫壁厚系列号)值来表示。管表号的计算公式为： D Sch=二_xl000 q P—设计压力，MPa； 仃_设计温度下材料的许用应力，MPa； 设置管表号的初衷足希墨建立一个与钢管直径、壁厚相关联的钢管 壁厚系列号码体系，但随着钢管的发展和规范的修订，Sch已经失去了其 早期的功能。管表号曰前只是一个用于编排钢管壁厚顺序的简便标志系 统，若用于计算管壁厚度则偏差较大。是不适宜的。 推荐的管件选取方法为：首先计算与管件连接的直管段的壁厚，查 取与计算值相匹配的sch值，然后选取相同材质、相同sch值的管件。
