GB_T20801__压力管道规范工业管道_总体说明(精)_压力管道规范工业管道

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第44卷第3期2007年6月化 工 设 备 与 管 道PROCESS E QU I P M E NT &P I P I N G Vol 144 No 13 Jun 12007

综 述

GB /T 20801—2006《压力管道规范 工业管道》 总体说明 应道宴

(全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道标准化分技术委员会,上海 200040 摘 要:“工业管道规范”是配名“压力管道安全技术监察规程”,对工业管道实施安全监察的协调标准;是集设计、材料、制作安装、检验检查于一体的工业管道建设标准;是以国际接轨和结合国情为宗旨的压力设备基础标准;是在国内及多国家标准、行业标准、设计标准、施工验收标准、产品标准基础上制订的,以安全为目标的安全技术标准。

关键词:国家标准;安全技术监察规程;施工验收标准;建造标准;安全技术;压力管道;工业管道中图分类号:T Q055.8+1 文献标识码:A 文章编号:100923281(20070320001208 Genera l D escr i pti on of GB /T20801“Preure P i p i n g Code 2I ndustr i a l P i p i n g” Y i n Daoyan

(S tandardization Subco mm ittee of Preure Piping China S tandardization Co mm ittee of B oiler and Preure Veel,Shanghai 200040 Abstract The code “I ndustrial Pi p ing ”is a coordinati on standard,cooperated with “Preure Pi p ing Safety Technol ogy Supervisi on Regulati on ”,t o supervising the safe operati on of industrial p i p ing.This code is an industrial p i p ing constructi on standard including de 2sign,material,fabricati on and ins pecti on,and is a p reure equi pment funda mental standard connected with internati onal standards.W ith the ai m t o safety,this code was built on the basis of vari ous nati onal standards,field standards,design standards,constructi on standards and p r oduct standards in China.Keywords nati onal standard,Safety Technol ogy Supervisi on Regulati on,design standard,constructi on and accep tance standard,constructi on standard,safety technol ogy,p reure p i p ing,industrial p i p ing 收稿日期:2007203229 作者简介:应道宴(1942—,男,教授级高工。主要从事压力容器、压力管道、材料与标准化工作。1 GB /T 20801的性质

建国以来,特别是经过改革开放二十多年的努力,我国初步建立了由国家标准、行业标准、地方标准和企业标准构成的标准体系。

但是,由于历史和体制的原因,我国尚未建成与国际接轨的适应市场经济的标准体系。计划经济时代我国标准化工作的体制特征决定了它在很大程度上不同于国际标准化工作的通行做法,也不符合服务于贸易并日益贴近市场的国际标准化发展潮流。

两者的分岐主要表现为下列方面:1.1 标准的生产属性与贸易属性

根据W T O /T BT 协议的定义,标准实质上就是经公认机构批准的、可自愿采用的、服务于生产和贸易的技术文件。根据标准这样的技术文件来组织生

产,不仅可以保障产品性能,还可以简化设计、完善工艺、降低成本和提高效率,使实施标准化的对象有序化程度提高,发挥最佳的系统效应,这是标准的本质属性,又称生产型标准。

标准同时又具有贸易属性。它能够成为供需双方签订合同所必需的基础性和原则性的技术文件,在满足用户的使用要求或服务要求的前提下,从全局利益出发,贯彻国家的技术经济政策,协调相关各方利益,提高国际竞争力。这就是标准的市场属性,或称贸易型标准。

1.2 强制性与自愿性

计划经济体制不承认市场的作用,当然也就不承认标准具有市场属性。于是,在计划经济体制下,标准只能是生产型的,是政府直接管理企业生产的工具。标准被赋予了强制属性,并将其作为标准化管理体制的依据。因此,标准的强制属性就必然与建立市场经济体制的要求相矛盾。

国际标准化工作的通行理念和做法与我国传统的计划经济体制下的标准化工作,分岐主要可归纳为两点: ①标准是自愿性技术文件,而不是强制性技术文件;②标准应服务于市场,标准应最大限度地满足有关各方,如政府、用户、制造商和行业协会的要求与利益。

1.3 国际标准化工作的通行理念

中国加入世界贸易组织(W T O以后,中国国家标准化管理委员会对新制订的国家标准将逐步按照上述国际标准化工作的通行理念和做法来制订新的国家标准。

G B/T20801《压力管道规范 工业管道》是压力设备领域内第一个典型实例。

G B/T20801《压力管道规范 工业管道》是推荐性、自愿性技术标准,而不是强制性技术标准。

G B/T20801《压力管道规范 工业管道》是以国际接轨为其目标,又结合国情最大限度地满足工业管道建造各方,如安全监察、设计、材料和制造、采购安装、检验、用户和行业协会的要求与利益的安全技术标准。标准与技术法规

W T O/T BT协议同时明确提出了技术法规(规程、规则、规范的概念,对标准和技术法规进行了严格的区分。

按照W T O/T BT协议的定义,技术法规是强制执行的规定产品特性或加工和生产方法,包括行政(管理规定在内的技术文件。

尽管技术法规的制定与标准制定都需要以标准为基础,服务的对象也基本相同,但在实质上却有很大的差别。2.1 标准与技术法规属性不同

在W T O/T BT协议中,对标准直接定义为自愿性文件,对技术法规则定义为强制性文件,这是标准和技术法规的本质差别。

同时,标准也不包括技术法规中的行政(管理和技术管理规定。

G B/T20801《压力管道规范 工业管道》是一份技术标准。标准基本上不涉及责任、权利、认证、许可等管理要求,标准中个别条款中涉及这些用词,仅仅是表达标准的意愿,应以法规的规定为准。

2.2 标准与技术法规的制定者

标准的制定者可以是国家、社会团体、企业和个人。标准的批准机构可以是国家认可的标准化管理机构,也可以为非政府组织,如协会、企业。

而技术法规的制定者必须是政府或政府委托的机构。2.3 内容重点和属性

技术法规着重制定与其管理目标有关的条款。没有标准仅靠技术法规一般是不能执行的,标准是组织生产的基本依据。

在技术法规中引用标准,即用标准来补充技术法规。技术法规只规定技术管理和管理监察过程中重点的、纲领性要求。其他要求由相应的引用标准提供。没有了引用标准的补充,技术法规就不完整。

我国的TSG D0001《压力管道安全技术监察规程 工业管道篇》(正在审查中引用了国家标准G B/T20801《压力管道规范 工业管道》。两者相辅相成构成了符合国际标准化工作理念的工业管道安全技术法规和技术标准的法规—标准体系.G B/T20801《压力管道规范 工业管道》被TSG D0001《压力管道安全技术监察规程 工业管道篇》引用,具有与安全技术规程同等的效力,具有强制属性,并成为安全技术规程的组成部份。

2.4 强制性标准的作用与问题

过去,我国的强制性标准在客观上和一定程度上确实起到了技术法规的作用,今后一个相当长的过渡时期内可能仍将发挥这种作用。但严格地讲,强制性标准毕竟不是法规,强制性标准在内容、制定、审查、批准、实施和监督方面与技术法规不同,强制实施的主体、实施力度和效果也不可能相同。

・ 2

・化 工 设 备 与 管 道第44卷第3期

如果强制性标准就是技术法规,制定的主体应是政府各职能部门,而不仅仅是标准化主管部门。强制性标准应通过的立项程序、制定的原则和具体步骤等也要相应改变。

2.5 标准与技术法规的制定和批准

在市场经济条件下,标准是民间行为,但经政府或相关机构认可批准。而技术法规则是政府的强制性行为,由政府职能部门依据相关法律,通过一定的立法程序而制定和批准。二者的层次划分很明显。

而对于计划经济体制国家或正在向市场经济过渡的国家,大都把二者等同起来,其本质在于计划经济体制国家往往用政府约束来代替民间约束和市场约束。标准属性之争及与技术法规之争的根源就在这里。

2.6 总结

综上所述,计划经济体制和市场经济体制对标准实质的认识分歧在于:是否承认标准的市场要素或贸易型标准。这也是标准体制和管理模式等一系列差别的根源所在。

在向市场经济体制转轨的过程中,我国现有的计划经济体制下的标准化管理体制所产生的不适应是必然的。发现和解决问题的前提是必须认识到标准的市场要素,并按市场经济的要求逐步进行有针对性的改革。

TSG D0001《压力管道安全技术监察规程 工业管道篇》和国家标准G B/T20801《压力管道规范 工业管道》的制订和实施就是在压力管道领域内,国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会进行标准化管理体制改革的成果。工业管道国际标准和国外先进标准

3.1 国际标准和国外先进标准

工业管道领域内的国际标准和国外先进标准主要有下列三个:I S O1564922001《石油和天然气工业管道》;AS ME B31.322004《工艺管道》;EN134802 2002《工业管道》。

(1AS ME B31.3是国际普遍接受的工艺管道规范。

I S O15649是一份关于石油天然气工业管道的纲领性标准,为便于国际采用,I S O15649总体上采用了AS ME B31.3,且未指定具体的版本。在I S O标准中明确指出,具体的规定按AS ME B31.3《工艺管道》的相应规定。

(2改革开放以来,我国化工、炼油、石油、天然气、石化、轻工、化纤、医药等过程工业建设的工业管道大多是按AS ME B31.3标准建造的。

G B50316《工业金属管道设计规范》、HG20695《化工管道设计规范》等管道设计标准也是以AS ME B31.3为基础编制的。

目前,国內各大工程公司、设计院的计算机辅助设计软件(P DS,PS MS和应力分析软件也都以AS ME B31.3和美国AS ME/AST M/AP I/MSS标准为依据进行运作的。

(3同时,国内工业管道设计、管件、阀门行业,参照美国AS ME/AST M/AP I/MSS标准编制了众多的G B、HG、SH、SY管道元件产品标准。

为此本规范的相应技术规定在AS ME B31.3工艺管道规范的基础上,结合国内具体情况,针对工业金属压力管道安全设计和建造,制订了工程基本要求。

3.2 非等效采用

本标准与I S O15649/AS ME B31.3存在着下列主要差异:

(1标准的适用范围由石油和天然气工业管道扩大为工业管道,但标准未包括超高压管道(K类和非金属管道。

(2根据危险程度进行管道分级。除剧毒介质外,将高温高压和设计压力大于4.0MPa的可燃易爆气体管道也纳入GC1级管道范畴。其中,GC1级对应于高危险性的M类管道;GC2级为常规管道;GC3级对应于较低危险性的D类管道。

(3提高了GC1级管道设计和检验等方面的安全技术要求,如钢管标准的使用限制、提高焊缝探伤比例等。

(4碳钢、低合金钢管道的最低设计温度,由-29℃修改为大于-20℃;删除了低温降应力工况(保留了低温低应力工况;删除了允许按照材料实际冲击韧性,降低材料最低设计温度的规定。

(5结合国情,补充了EN/P N系列管道组成件标准。・ 3 ・

2007年6月 应道宴1G B/T20801—2006《压力管道规范 工业管道》总体说明

(6增加外加载荷下,法兰当量压力折算和法兰刚度校核计算方法;补充压力2面积法作为三通和异型管件的开孔补强计算方法。

(7提出了必须进行管道应力分析的限定条件和按中国荷载规范进行风载和地震校核的规定。

(8参照采用了AS ME B31.3《工艺管道》标准的部分内容,总结和吸收了国内工业金属管道多年来积累的施工经验和施工技术研究成果,并采纳了诸如G B50235、G B50236等国内施工及验收规范中的部分安全技术内容。

(9增加了按照管道等级和材料类别进行焊缝无损检测的规定。

(10将有关安全防护的规定归纳于标准的第6部份,按预防措施、泄压装置、安全防护措施三个方面进行表述;增加了安全阀、防爆膜和阻火器设置方面的规定。

(11同时,标准的编写格式也按照G B1.1的有关规定,并参照E N13480,分为:总则、材料、设计、安装、检验、安全防护等六个独立的分标准格式编写。本标准与其他国家标准和行业标准的关系

按照我国标准体系,标准分为国家标准、行业标准等几个层次。而国家标准又有建设部归口的工程建设国家标准与国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会归口的国家标准之分。为此,本标准与工业管道领域内其他国家标准和行业标准的关系可归纳如下。

4.1 与技术法规协调使用的管道安全技术标准

本标准是与《压力管道安全技术监察规程 工业管道篇》协调使用的技术标准,是对工业压力管道进行安全监察的安全技术基础标准,而不是管道设计标准,也不是管道施工验收标准或施工工艺标准。因为,本标准的规定仅限于与工业管道建造安全直接关连的内容。

4.2 管道建造全过程

从安全监察的角度而言,工业管道建造全过程,包括业主、设计、材料、管道元件制造、采购、安装和施工、检验、合格评定等各个环节,其安全技术要求均应符合本标准技术要求的规定。4.3 一个标准六个部份

本标准虽然在编写格式上包括了六个部份,但体系一致,前后呼应,系统性很强.,标准使用时应作为一个标准。

4.4 工业压力管道安全技术基础

本标准与其他国家标准、行业标准,在某些具体条款上产生矛盾或不一致时,先前编制的其他国家标准、行业标准虽已根据各自的适用范围和对象提出要求,但今后在工业压力管道建造安全技术监察的范畴内,应以不低于本标准相应要求作为基础。

4.5 管道系统安全设计相关标准

管道系统的安全与设备布置、管道布置、厂房、总图、系统设计、管架设计和布置等密切相关。但在本标准中对上述方面均未作具体规定。因此管道系统的安全设计还应符合相关标准、规范的要求,如: G B50160《石油化工企业设计防火规范》 G BJ16《建筑设计防火规范》 G B50041《锅炉房设计规范》 G B50074《石油库设计规范》

G B50156《汽车加油加气站设计与施工规范》 G B50177《氢氧站设计规范》 G B50030《氧气站设计规范》 5 本标准使用时应注意的几个问题 5.1 安全技术标准

本标准对工业管道涉及安全的设计和建造技术要求作出规定。安全是管道设计和建造的基本要求之一,但不是全部要求。

管道设计除了安全以外,还必须保证整个工艺过程和系统的流畅和操作控制。还应考虑标准化、系列化、互换性、通用性以及经济性。管道施工除了安全以外,还应保证提交验收的管道符合设计的全部要求和用户运行的要求。

因此,本标准不是设计标准,也不是施工工艺标准,更不是设计手册。5.2 防止压力/温度荷载而引起的管道失效

本标准是压力管道规范中的工业管道篇。标准提出的各项安全技术要求主要是基于防止由压力/温度荷载而引起的管道失效,即:强度失效;外压失稳;脆性断裂。

・ 4 ・化 工 设 备 与 管 道第44卷第3期

管道规范中对管道应力分析方面的规定,实质上也是综合考虑压力荷载和其他荷载共同作用下的强度失效。

管道规范中对温度的规定主要是计及温度对由此而引起的荷载以及对材料承载能力的影响,归根结底也可归属于强度失效。

管道规范中对低温脆断的规定主要是计及在压力荷载下防止管道发生低应力脆断。

5.3 影响工业管道安全的因素复杂性

由于工业管道涉及的介质、工作条件、工艺流程、操作要求是压力管道中最为复杂的管道。因此,本标准无法对其他影响管道安全的因素作出具体、定量、明确的规定,如:

①设备布置、管道布置、厂房、总图、系统设计、管架设计和布置对管道安全的影响;②介质对材料选用及其制作工艺的影响;③介质对管道系统安全的影响;④温度对材料显微组织和其它性能的影响;⑤由于密封或操作的原因,致使流体泄漏,而产生对人体、环境的危害和风险。例如,本标准第3部份列入的各种型式标准法兰、压力/温度额定值以及非标法兰应力计算方法,实际上仅涉及强度/应力失效。标准法兰的压力/温度额定值仅保证法兰的承压能力。大量的实验和实践表明,压力设备规范中列出的垫片参数m、y值不足以保证法兰接头的密封性。但法兰接头的失效往往并不是强度/应力问题,而是与刚度密切相关的密封问题,尤其是危险性流体的泄漏率控制。因此,尤其是涉及危险性流体管道的工程设计,尚需通过法兰、垫片、紧固件的合理选配,才能保证法兰接头的安全运行。

5.4 工业管道建造安全的基础标准

本标准是一份涉及各种流体工况的国家标准。因此标准所规定的安全技术要求是最基本的要求,但不是全部要求。因此标准无意,也不可能包揽或替代设计或业主对管道安全的职责。

根据具体工况以及业主的要求,在符合本规范安全原则要求的基础上,增加、补充、细化相关安全技术要求,是业主和管道设计部门不可推卸的责任。

关于如何理解本标准是一份通用的、基础的安全技术标准,需要从褒、贬两个方面来认识: 5.4.1 “通用”和“全面”的相对性

所谓“通用”,也可称为适用面广或“全面”。本标准包括了设计、材料、制作安装、试验检验等管道建造全过程。相对于管道材料标准、设计标准或施工、安装、验收标准、焊接标准,所以可称为“全面”;本标准适用于化工、石化、轻工、食品、医药、冶金、机械、储运等各行各业,所以可称为“通用”。

但本标准是工业管道建造的安全技术标准,未包括在用管道的改造、检查、检验、维修等方面要求。

虽然安全是工业管道建造全过程的基本要求,但不是全部要求。本标准仅规定了压力管道建造过程的安全要求,而未包括除安全外的设计要求、施工要求,也未考虑流体对管道选材、操作等安全运行的影响。因此,本标准又有其局限性,是不全面的,也不可能取代管道设计标准、施工安装标准、工艺标准。

5.4.2 “基础”和“基本”的相对性

“基础”又可理解为基本、原则、准则。因此,对本标准同样应从褒、贬两个方面来认识。

大家都知道安全第一,安全是管道设计、选材、制作、安装,包括运行、维修的根本,检验和试验的目的主要也是为了安全。本标准是一份安全技术标准,因此也是一份管道设计、施工验收的基础标准。

本标准适用领域广泛,标准对工业管道分级、各种金属材料、管道元件和连接型式的使用、设计参数确定(包括设计条件、许用应力、安全系数,焊缝和铸造质量系数、压力设计准则、管道应力分析、制作、安装、焊接、热处理、施工质量检验、压力试验、安全泄放装置和安全防护的设计等,与安全密切相关的建造环节,在一定程度上都作出了较为明确,且可操作的规定。因此,充分体现了本标准是一份工业管道建造的基础标准。

但从另一方面来讲,正因为本标准的通用性、基础性、原则性,也必然造成了标准的另一面。

(1通用性的贬义是针对性差,未能考虑具体工况、具体介质的特殊要求。如氧气、乙炔、氢气之类爆炸或燃烧危险性极大的管道安全设计,标准中未作具体规定。

(2基础性的贬义是完整性差。细致性差;例 ・ 5 ・

2007年6月 应道宴1G B/T20801—2006《压力管道规范 工业管道》总体说明

・6 ・ 化

工

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与

管

道 第 44 卷第 3 期 如对埋地管道的设计、管道支承件及其布置就非常 笼统。(3 原则性的贬义是不具体、抽象、缺乏操作 性。例如 ,标准规定了压力设计四个准则 ,但未规定 具体细则;标准规定了垫片与紧固件配合原则 ,但未 规定各种工况下法兰与垫片应如何选用和配合等 等。5.5

基础标准与工程规定 5.5.1

基础标准与工程规定 正因为本标准是一份工业管道建造的安全技术 基础标准 ,加上人们对管道安全的认识程度也随着 科学研究以及新材料、新技术的发展有一个不断加 深认识和观念更新的过程。因此 , 标准编制者和使 用者必须认识到 , 任何管道设计和施工、验收 , 不可 能用一个标准包打天下 , 囊括了全部要求。而是在 满足基础标准的前提下 ,通过工程规定 ,纳入其他需 要采纳的材料标准、管道元件标准、设计标准、施工 安装标准、工艺标准以及试验、验收标准的相关要求 以及附加要求 ,组成一个完整的、切合具体工况条件 的 ,可操作的工程规定。从这个意义上讲 ,基础标准 是一个“ 最低 ” 标准。因此 ,基础标准在具体应用时 ,应当结合具体工 况 ,把基础标准作为工程规定的基础 , 而不是全部。例如 ,基础标准和通用标准中列出了各种材料以及 各种管道元件型式 , 工程规定就要确定其中最适合 具体工况的某一种 ,甚至必要时在标准以外 ,采用非 标设计、附加要求来满足管道工程的安全和设计要 求。5.5.2

基础标准与

所谓“ 高标准 ” 但同时应注意到 , 工程规定中一些所谓“ 高标 准” 的要求是适用于某一具体工况、具体时间和环 境(工程各方 条件的。而基础标准必需考虑到它 的通用性和国际接轨。仅以法兰标准而言 ,上世纪九十年代前 ,工业管 道使用的主要是 PN 系列的板式平焊法兰。因此 , 在危险介质工艺管道设计时 , 经常规定法兰压力等 级升级使用 ,或对法兰密封面型式作出一些限制性 的规定。但随着 CLASS系列法兰标准的引进 , 尤其是带 颈对焊法兰的普遍应用 , 法兰压力等级升级的规定 就应随之废除。例如 : 随着垫片材料性能的改善以及带颈法兰 刚度的提高 ,榫槽面或凹凸面之类密封面型式的规 定 , 就 不 应 当 成 为 法 兰 选 用 时 的 限 制 性 规 定。CLASS系列法兰标准中虽然也有榫槽面或凹凸面 之类密封面型式 ,但即使在危险性介质管道系统的 管道法兰及阀门端部法兰上 , CLASS系列法兰的密 封面还是采用突面 , 而不会采用榫槽面或凹凸面。因为采用榫槽面或凹凸面会给管道元件的采购、安 装、维修带来很大的麻烦 ,而法兰接头的密封性能完 全可通过采用高性能垫片和带颈法兰来解决。例如 : 在使用 CLASS 系列标准法兰的前提下 , 对管道法兰及调节阀连接法兰的最低公称压力分别 规定为 PN20 及 PN50, 就不能生搬硬套到 PN 系列 法兰。又如 : 为了防止危险性介质用阀门的阀杆外漏 , 而采用波纹管密封的规定 , 可作为工程规定中的一 个附加措施 ,但不应成为一个强制性的规定。因为 , 采用波纹管密封是解决小口径截止阀阀杆外漏的有 效措施 ,但并不是唯一途径 ,更不是提高大口径阀门 阀杆密封性能的常用途径。工程上一般以采用经型 式试验评定的专用低泄漏盘根组合为主。因此 ,在编制工程规定时 ,不能生搬硬套或者集 各种标准规定之大成 , 把各种标准、规定中的要求 , 不加分析、理解就照搬过来。引用各种标准或其他工程的规定时 , 必须注意 下列几条 : ① 从实际需要出发 ,而不是哪个标准要求高 ,就 套用哪个标准;② 以理解为前提 ,套用前先分析、理解要套用技 术条款的背景、形成的环境条件、意图;③ 要与标准体系、基础标准、其他相关标准适 应、融合。要考虑标准之间的关联性 ,必要时应进行 适当的调整。总之 , 应当把保证安全性、合乎使用要求、取得 最佳性价比作为所有标准或工程规定制订的目标。因此 ,在符合基础标准的前提下 , 结合具体情况 , 制 订工程规定是国际工程公司进行管道工程设计的通 常做法。5.5.3

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