看完本文，GC1鋼管管道材料的選用你就全明白了！
鑒于GC1管道的特殊性，在設(shè)計時應(yīng)將介質(zhì)性質(zhì)、設(shè)計條件、選材等相同的GC1 級類介質(zhì)管線單獨設(shè)置等級。避免將價格高的管道材料用于普通的介質(zhì)管線上造成不必要的浪費在TSG D0001 的表1 中規(guī)定了一些管材標準用于GC1 級介質(zhì)的要求，設(shè)計時應(yīng)執(zhí)行該表中的各項要求。表列的不銹鋼焊接鋼管標準，建議不要選HG/T20537，一是因為該標準年份比較久遠，在冶金、焊接、檢測技術(shù)日新月異的今天，標準中一些要求從技術(shù)角度上來講已經(jīng)落后；另一原因是，對比GB/T12771-2008 標準，該標準的使用范圍小， 可生產(chǎn)的鋼管材質(zhì)也較少。所以設(shè)計時多選用GB/T12771。表1 中規(guī)定GB/T8163、GB3087、GB/T9711.1 不能被用于GC1 類介質(zhì)管線，但在其注釋7 中有補充說明：經(jīng)過逐根超聲檢測并達到合格要求的，允許用于設(shè)計壓力≤4.0Mpa 的本規(guī)程A1.1(1)規(guī)定的管道。這條注釋有別于GB/T20 01.2 中的要求的，這與兩個標準的生效年份有關(guān)。規(guī)范之所以對這三個標準的管材使用有限制，主要因為這三個標準中的管材在生產(chǎn)制造、檢驗、試驗方面的要求較低，用于GC1 級管線，會存在一定的風險。設(shè)計時，需綜合考慮管材的經(jīng)濟性和安全性，做最優(yōu)選用。目前GB/T9711 系列標準已升版為GB/T9711-2017。新版中，鋼管等級PSL1 對應(yīng)的是原GB/T9711.1 中的管材，PSL2對應(yīng)的是原GB/T9711.2 中的管材。在《全國壓力管道設(shè)計審批人員培訓教材》第三版中，對GB/T9711 的使用限制與附表1 中對GB/T9711.1 的規(guī)定是相同的。選用該標準時，需注意其不允許使用的范圍。GB/T9948-2013、GB/T6479-2013 和GB/T5310-2017 用于GC1 級無縫管線是可選的。從這三個標準各自的名稱可以看出它們的使用范圍的側(cè)重。另外還應(yīng)注意標準中的一些特有的要求，比如：只有GB6479 對優(yōu)質(zhì)碳素鋼的低溫沖擊試驗有規(guī)定；而在GB9948-2013 中有晶間腐蝕試驗的要求和鋼管用于含H2S 環(huán)境的補充技術(shù)要求。GB5310 是專門為鍋爐用鋼管而設(shè)置的標準，因此多用于蒸汽及其凝液管線上。對于設(shè)計壓力大于等于10Mpa 的GC1 類介質(zhì)管線，在SH/T3059 中規(guī)定：無縫鋼管用于設(shè)計壓力≥10Mpa 時，制造及檢驗應(yīng)符合GB5310、GB9948 或GB6479 的規(guī)定，不銹鋼管的檢驗應(yīng)不低于GB/T14976 的規(guī)定[4]。該要求有別于GB50316中的要求， 這兩個規(guī)范中之所以不同， 主要是因為在GB50316-2000(2008 版)發(fā)布時，這三個標準中管材的質(zhì)量等級由低到高的順序為：GB9948＜GB5310＜GB6479 。但目前這三個標準，無論從加工制造還是檢驗、試驗方面的要求已基本相同。從這三個標準各自的使用情況來講，SH/T3059 的要求更合理。比如超過10Mpa 的蒸汽介質(zhì)，選用GB5310 比選用GB6479 更適合。對于選用國外管材標準的等級，TSG D0001[1]中規(guī)定：直接采用國際標準或者國外標準時，應(yīng)當先將其轉(zhuǎn)化為企業(yè)標準或者工程規(guī)定。對于GC1 級管道還應(yīng)當報國家質(zhì)檢總局備案。必要時，由國家質(zhì)檢總局委托有關(guān)技術(shù)組織或技術(shù)機構(gòu)進行評審。目前國內(nèi)所用到的國外標準中，美標的選用最多，對美標管材應(yīng)用的技術(shù)也很成熟，使用時需按照ASMEB31.3中對管材的相應(yīng)要求執(zhí)行。（1）標準管件。管件標準的選用可有項目規(guī)定或自行選用。對于無縫管件，因其可由不同標準的鋼管制造，因此選定管件標準后，需注明原材料的管材標準號，以便使管件達到與管材相同的使用要求。對于鍛制的管件，有的設(shè)計將鍛件等級也做了限定。這是有很必要的。（2）非標管件。最常見的非標管件有彎管、斜接彎頭、異徑管、斜接三通這幾類。彎管的使用范圍在相關(guān)的標準中未做限制，鑒于現(xiàn)場加工制造質(zhì)量難以保證，GC1 級管道用彎管最好購買制造廠加工的成品件。購買時將加工制造要求在請購文件中注明，以確保彎管安全使用。除非受到管道布置的制約及工要求，不建議在材料等級中做特殊管件的設(shè)計。目前只有GB/T20801.3 中對GC1 級管道用閥門的要求比較詳盡，下面將對其選用的要求逐條進行分析：應(yīng)選用專用的石油化工閥門；（1）這類標準下的閥門經(jīng)過了多年的實踐與檢驗，質(zhì)量及驗收等方面的要求也較高。GB/T20801.3 的中列舉的閥門標準目前大多數(shù)已升版，在設(shè)計時，按照SH/T3059 中的表列標準選用更符合本條規(guī)定要求。（2）應(yīng)防止閥桿填料處流體介質(zhì)的泄露；該要求主要考慮GC1 類介質(zhì)其毒性、可燃性、均高于其他類流體介質(zhì)。閥門的外漏將造成環(huán)境污染和安全隱患。防閥桿處泄漏效果最好的是波紋管密封閥門，但因其加工難度大、技術(shù)要求高、波紋管材料還不能完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，成本過高，從而制約了其在石油化工行業(yè)中大量的推廣使用。對于極度危害和高度危害的介質(zhì)，從人身安全的角度出發(fā)，可考慮選用該類閥門。在閥門的標準中上密封試驗就是針對閥桿處填料泄露做出的要求；另在ISO15848中閥桿處的泄露按閥桿的直徑計算，并對泄露進行了分級，在實際的設(shè)計中，可結(jié)合介質(zhì)的特性，選擇合適的閥門結(jié)構(gòu)及適當?shù)男孤兜燃墸瑥母旧隙沤^閥門閥桿處的外漏。（3）閥帽或閥蓋的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)采用下列形式之一：①法蘭連接，螺栓數(shù)量≥4，且墊片符合GB/T20801.3中5.1.9 規(guī)定；在GB50316、ASME B31.3 中也要求：閥蓋用少于4 個螺栓或用U 形螺栓固定在閥體上的螺栓連接閥蓋的閥，僅可用于D 類流體工況。表列的閥門標準中均規(guī)定法蘭連接閥蓋的螺栓不得少于4 個。這條及下面幾條的要求是為了防止閥蓋處介質(zhì)的泄露。墊片的類型及材質(zhì)也是閥門規(guī)格書中的一項內(nèi)容，在API 600 中列舉了閥體和閥蓋連接處可選用的密封面形式，確定了密封面形式后，可按照本條款并結(jié)合HG/T20592～20635 中的要求，根據(jù)介質(zhì)的實際情況，選擇適合的墊片類型。②自緊式結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)能有效防止閥蓋處的介質(zhì)泄露。這種結(jié)構(gòu)形式在API 6D、NB/T47044 中有提及，但均無較詳細的規(guī)定。從密封的原理來講，閥蓋處的密封分為強制密封和自緊密封，強制密封的典型結(jié)構(gòu)是墊片密封，通常用于低壓、中壓和中小口徑的閥門；相比于強制密封，自緊密封結(jié)構(gòu)當閥蓋受介質(zhì)壓力作用向上移動，閥蓋與楔式密封墊以及閥體與楔形密封墊之間的密封比壓，隨壓力的增加而逐漸增大。自密封中介質(zhì)壓力總是趨于增加預緊密封比壓，增加密封性能。介質(zhì)壓力愈高，工作密封的比壓就愈大，密封性能越好。根據(jù)這一特點，自緊密封作為高壓密封技術(shù)，常用與高溫或高壓大口徑閥門。③全焊透焊接結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)是防止閥蓋處泄漏最有效的辦法，不受閥門尺寸、使用壓力和溫度的限制。但對于可在線維修的閥門來說，維修時，需要去掉焊接部位，因而常用在可長期使用無需維修的閥門上；或者這種閥門要獲得閥蓋連接部位密封的可靠性比克服對閥門內(nèi)部進行檢修時的困難更重要的場合。④圓柱螺紋連接，強度校核合格并采用金屬密封焊；鑒于圓柱螺紋的使用限制，且需要金屬密封焊，不利之處同上c)所列，該種結(jié)構(gòu)的閥蓋連接在工程設(shè)計中很少選用。⑤不得采用螺紋連接的閥蓋密封結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)不僅是GC1 類介質(zhì)管線，其他類工藝介質(zhì)管線上的閥門也很少選用，一般用在使用中振動小，不需要經(jīng)常拆卸的小閥上。⑥采用非金屬密封材料用于可燃性流體的閥門，應(yīng)符合防火試驗要求，并應(yīng)根據(jù)非金屬材料所能承受的壓力-溫度額定值確定閥門的壓力-溫度額定值。這一要求主要是為了確保在火災(zāi)危險情況下，閥門仍然具備關(guān)斷能力，避免次生災(zāi)害的發(fā)生。非金屬材料因其自身的性質(zhì)，所承受的溫-壓能力有限，選用時，需嚴格按照標準中的要求，核對溫-壓值。如選用標準中未列的材質(zhì)需謹慎，不同的廠家，給出的溫-壓值可能不同。不是唯一可選時，不建議選用超出標準的非金屬作為密封面材料。法蘭選用的重點在法蘭型式及密封面上，GB/T20801.3中規(guī)定：脹接法蘭和螺紋法蘭不得用于GC1 級管道；劇烈循環(huán)工況或GC1 級管道的場合，且承插焊接接頭的公稱直徑大于DN50 時不得采用承插焊焊接的連接。在SH/T3059 中規(guī)定：有毒、可燃介質(zhì)管道，不得使用板式平焊法蘭。GB50316針對A1 類流體規(guī)定：(1)不應(yīng)采用平焊（平板式）法蘭；(2)除了采用焊唇墊片外，法蘭公稱壓力的選用宜留有≥25%的裕量，且不應(yīng)低于公稱壓力2.0Mpa；(3)采用軟墊片時，應(yīng)選用凹凸面或榫槽面的法蘭[3]。以上均是需要嚴格按照規(guī)范墊片的選用應(yīng)根據(jù)流體性質(zhì)、使用溫度、壓力以及法蘭密封面等因素綜合考慮。HG/T20592～20635 中對各類墊片的使用溫度及與各類型法蘭的配套使用情況有詳細的說明，設(shè)計時可結(jié)合該標準及GB/T20801.3、SH/T3059 中的要求選擇合適的墊片材質(zhì)和類型。另外，應(yīng)特別注意一些墊片的使用限制，比如：可燃材料（如橡膠）制成的墊片，不得用于輸送強氧化性介質(zhì)的管道等。值得注意的是HG/T20592～20635 的緊固件，歐標系列中有六角頭螺栓、等長雙頭螺柱和全螺紋螺柱；美標系列只有六角頭螺栓和全螺紋螺柱，選用標準不同，對應(yīng)的緊固件形式也不相同。在HG/T20634 中規(guī)定了六角頭螺栓及Ⅰ型六角螺母的使用應(yīng)符合下列要求：公稱壓力等級≤Class150；非有毒、非可燃介質(zhì)以及非劇烈循環(huán)場合；配有非金屬平墊片。除這種情況外，應(yīng)選用專用級全螺紋螺柱和專用螺母。根據(jù)GC1 級管道介質(zhì)的性質(zhì)，可知用于GC1 級管道等級的緊固件只能選用專用級全螺紋螺柱和專用螺母。SH/T3404 與HG/T20634 中的緊固件類型是一致的，該標準中緊固件的使用要求同HG/T20634。分支表是管道等級的一個重要組成部分，在GB/T20801.3 中規(guī)定：GC1 級管道用支管連接管件應(yīng)采用整體補強的支管連接管件或三通[6]；GB50316 中定義的A1 類流體與A2 類中的Ⅱ級流體同樣要求支管連接應(yīng)優(yōu)先選用標準三通，其次是支管臺或嵌入式支管[3]。按照規(guī)范的這些要求，GC1 級管道等級的分支連接，有標準連接管件的應(yīng)采用標準支管連接件。不能選用支管連接管件的，按照GB/T20801.3、SH/T3059中補強計算部分規(guī)定：對于GC1 級壓力管道不宜采用補強板進行補強。對于該要求主要是考慮了補強板結(jié)構(gòu)的補強金屬分布過于分散，補強效率不高；補強圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫及以上使用時，二者存在較大的熱膨脹差，因而使補強局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；另外補強圈與殼體采用搭接焊連接，難以與殼體形成整體，抗疲勞性能差；補強焊接結(jié)構(gòu)與其它補強形式相比，焊接應(yīng)力也較大[11]。鑒于補強圈補強的這些缺陷，可采用整體補強的方式來進行分支的設(shè)計。
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