關(guān)于普通流體輸送管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)差異的探討

孫 宏， 劉傳水， 張晨鵬， 宗秋麗

（渤海裝備華油鋼管有限公司， 河北青縣 062658）

0 前 言

管線鋼管的標(biāo)準(zhǔn)較多， 來源不同、 要求不同。 跟蹤國外標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展、 不斷修訂完善國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)， 提高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和適用性， 對于保證管道工程的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要作用[1]。焊接鋼管常用于可燃流體和非可燃流體 （包括水） 的輸送， 通常采用碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼制造[2]。 低壓流體輸送用焊接鋼管（也稱一般焊管) 是用于輸送水、 煤氣、 空氣、 油和取暖蒸汽等較低壓力流體和其他一般用途的焊接鋼管[3]， 通常采用的標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 9711 （PSL1）、 GB/T 3091、SY/T 5037 及SY/T 5038， 以及國際上應(yīng)用較多的ASME/ASTM 系列中的鋼管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)， 如ASME SA-53/SA-53M 等。 國內(nèi)四個標(biāo)準(zhǔn)的最新版本分別為GB/T 9711—2017 《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》 （ISO 3183： 2012， MOD）、 GB/T 3091—2015 《低壓流體輸送用焊接鋼管》 （ISO 559： 1991， NEQ）、 SY/T 5037—2018 《普通流體輸送管道用埋弧焊鋼管》 及SY/T 5038—2018《普通流體輸送管道用直縫高頻焊鋼管》， 前兩者為國家標(biāo)準(zhǔn)， 后兩者為國家能源局發(fā)布的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4-7]。 另外， 還有適用于機(jī)械、 建筑等結(jié)構(gòu)用途， 一般流體輸送用途且外徑不大于711 mm 的直縫電焊鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13793—2016《直縫電焊鋼管》[8-9]。 其中， GB/T 9711—2017 主要采用的是ANSI 和API 相關(guān)內(nèi)容， 濃縮了美國多年來在管材方面的經(jīng)驗[10]。 本研究針對常用的GB/T 9711—2017 （PSL1）、 GB/T 3091—2015、SY/T 5037—2018 及SY/T 5038—2018 四個標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品的適用范圍、 材料要求、 檢驗與試驗等方面的差異進(jìn)行了對比和探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

GB/T 9711 （PSL1） 適用于石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用無縫管和焊管， 不適用于鑄鐵管。 在ISO 3183 （API 5L） 第二版起草中， 技術(shù)委員會認(rèn)為管線鋼管還存在兩個基本的技術(shù)要求， 即PSL1 和PSL2[11]， 普通流體輸送一般采用PSL1。

GB/T 3091—2015 適用于水、 空氣、 采暖蒸汽和燃?xì)獾鹊蛪毫黧w輸送管道用直縫焊鋼管、 直縫埋弧焊鋼管和螺旋埋弧焊鋼管， 該標(biāo)準(zhǔn)的起草參考了ISO 559： 1991。

SY/T 5037—2018 及SY/T 5038—2018 均適用于水、 空氣、 采暖蒸汽等普通流體及具有類似要求的其他流體輸送管道， SY/T 5037—2018 增加了輸水工程用承插式接口管道用途， 前者為埋弧焊鋼管， 而后者為直縫高頻焊鋼管。

2 標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求

2.1 材料

GB/T 9711—2017 （ PSL1） 采用了ISO 3183（API 5L） 標(biāo)準(zhǔn)中的鋼級系列 （L175/A25～L485/X70）。 除了標(biāo)準(zhǔn)鋼級外， 根據(jù)雙方協(xié)議， 也可采用中間鋼級， 但僅限于L290 或X42 以上鋼級。

GB/T 9711—2017 中給出牌號對應(yīng)的板材標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 14164 及GB/T 21237 等。 對于采用Q235B 等牌號， 同時執(zhí)行GB/T 9711—2017 鋼管標(biāo)準(zhǔn)的情況， 通常采用GB/T 700 《碳素結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)。

SY/T 5037—2018 規(guī)定用于給排水工程承插式接口鋼管的鋼級不應(yīng)低于Q235， SY/T 5038—2018 要求最小規(guī)定屈服強(qiáng)度不小于195 MPa。需要注意的是， GB/T 3091—2015 規(guī)定了Q345A、Q345B 牌號， 但是修訂后的GB/T 1591—2018《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》 已經(jīng)以Q355 鋼級替代Q345 鋼級及相關(guān)要求， 并且取消了質(zhì)量等級A。

2.2 制造方法

制造方法方面， GB/T 9711—2017 （PSL1）涵蓋了無縫管和焊管， 焊管的制造方法范圍最廣， 包括低頻或高頻直縫電 （阻） 焊、 直縫埋弧焊或螺旋縫埋弧焊、 組合焊 （熔化極氣體保護(hù)焊和埋弧焊組合工藝）； GB/T 3091—2015 包括直縫高頻電焊、 直縫埋弧焊或螺旋縫埋弧焊；SY/T 5037—2018 包括雙面直縫埋弧焊或螺旋縫埋弧焊； SY/T 5038—2018 為直縫高頻焊。 為保證產(chǎn)品質(zhì)量， GB/T 9711—2017 加強(qiáng)了質(zhì)量體系方面的要求， 見GB/T 9711—2017 的2.3 和8.3.1[12]。 可以看出， GB/T 9711—2017 更加注重過程控制， 并詳細(xì)規(guī)定了鋼廠的體系及制造鋼管用原料。

2.3 交貨狀態(tài)

GB/T 9711—2017 對于鋼管的交貨狀態(tài)按照加工工藝狀態(tài)或熱處理狀態(tài)制定， 包括軋制、 正火軋制、 熱機(jī)械軋制、 熱機(jī)械成型、 正火成型、正火、 正火＋回火或淬火＋回火等， 并且交貨狀態(tài)與鋼級相對應(yīng)。

GB/T 3091—2015 規(guī)定按照焊接狀態(tài)或熱處理（焊縫或整體熱處理） 狀態(tài)交貨， 以及鍍鋅或其他涂層交貨。

SY/T 5037—2018 及SY/T 5038—2018 規(guī)定應(yīng)以光管（不涂層） 方式交貨， 經(jīng)協(xié)商采用外表面帶臨時性涂層交貨； SY/T 5037—2018 還規(guī)定了經(jīng)協(xié)商采用其他防腐涂層方式交貨。

2.4 主要幾何尺寸、 外形和質(zhì)量

2.4.1 直徑和壁厚

GB/T 9711—2017 規(guī)定鋼管應(yīng)按照訂貨合同規(guī)定的尺寸交貨， 外徑和規(guī)定壁厚應(yīng)符合極限范圍要求。 對尺寸測量方法及測量器具 （環(huán)規(guī)、機(jī)械卡尺等） 進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 GB/T 3091—2015 規(guī)定D＜219.1 mm 的鋼管按公稱直徑和公稱壁厚（t） 交貨； 而D＞219.1 mm 的鋼管按公稱外徑和公稱壁厚交貨， 且未規(guī)定管徑和壁厚的測量方法。 SY/T 5037—2018 及SY/T 5037—2018 詳細(xì)規(guī)定了尺寸測量方法和適用器具。 筆者建議GB/T 3091—2015 對于直徑和壁厚等鋼管幾何尺寸的測量方法和測量器具應(yīng)予以詳細(xì)規(guī)定， 以避免爭議。

對于焊管的外徑允許偏差， 四個標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異。 對于焊管的壁厚允許偏差， GB/T 9711—2017、 SY/T 5037—2018 與SY/T 5038—2018 要求一致， 均按照不同壁厚分為三檔， 其中SY/T 5037—2018 與SY/T 5038—2018 關(guān)于壁厚允許偏差要求相同， GB/T 3091—2015 對于所有壁厚均規(guī)定偏差為±0.1t。

2.4.2 長度和質(zhì)量

GB/T 3091—2015 規(guī)定， 直縫高頻電焊鋼管定尺長度允許偏差為0～15 mm， 埋弧焊鋼管定尺長度允許偏差為0～50 mm。 SY/T 5037—2018 和SY/T 5038—2018 規(guī)定的定尺長度允許偏差分別為±500 mm 和±300 mm。

鋼管可以按理論質(zhì)量交貨, 也可按實際質(zhì)量交貨。 對于GB/T 9711—2017， 除特薄規(guī)格鋼管、 L175 及L175P 鋼級鋼管以外， 單根鋼管的實際質(zhì)量與理論質(zhì)量的允許偏差要求最小為-3.5%～+10%， 范圍最小為13.5%， 下偏差最小為-3.5%； SY/T 5037—2018 與SY/T 5038—2018單根鋼管實際質(zhì)量與理論質(zhì)量的允許偏差為-5%～+10%， 范圍為15%， 下偏差為5%； GB/T 3091—2015 單根鋼管實際質(zhì)量與理論質(zhì)量的允許偏差與鋼管批相同， 均為±7.5%， 范圍為15%， 下偏差最大為-7.5%。 另外， GB/T 9711—2017、 SY/T 5037—2018 與SY/T 5038—2018 三個標(biāo)準(zhǔn)單獨規(guī)定了質(zhì)量不小于/大于18 t的鋼管批實際質(zhì)量與理論質(zhì)量的允許偏差， 分別為-1.75% （L175 及L175P 鋼級鋼管為-3.5%）與-3.5%。

3 標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于理化性能的要求與試驗

GB/T 9711—2017、 GB/T 3091—2015、 SY/T 5037—2018 及SY/T 5038—2018 四個標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)成分與力學(xué)性能要求的主要差異匯總見表1。需要注意以下幾點：

表1 四個常用焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)成分與力學(xué)性能要求的主要差異

（1） 對于GB/T 9711—2017 PSL1 采用非GB/T 9711—2017 規(guī)定鋼級的情況， 需要加以注意。 以Q235B 為例， 實際使用時建議化學(xué)成分和拉伸性能采用相應(yīng)的GB/T 700—2006 的規(guī)定， 抗拉強(qiáng)度不規(guī)定上限， 焊縫的導(dǎo)向彎曲試驗用彎芯直徑采用GB/T 9711—2017 中10.2.4.6公式（5）計算， 其中應(yīng)變值按照中間鋼級， 采用插入法獲得。

（2） GB/T 3091—2015 與SY/T 5037—2018關(guān)于導(dǎo)向彎曲試驗的彎芯直徑對于所有鋼級均規(guī)定為鋼管壁厚的8 倍 （源于ISO 559： 1991），即彎芯直徑與鋼的強(qiáng)度和管徑無關(guān)， 而其強(qiáng)度跨度較大， 建議修訂時考慮強(qiáng)度方面的影響。這兩個標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于導(dǎo)向彎曲試驗的驗收極限參考了ISO 3183[13]。

（3） SY/T 5037—2018 中8.5.2 規(guī)定 “如果一個或兩個試樣不符合規(guī)定要求， 制造商可選擇在同一試驗批加取的兩根鋼管上截取試樣進(jìn)行復(fù)驗”， 表明每批進(jìn)行兩個正面彎曲試驗， 與規(guī)定的“每批一次” 似乎不一致。

（4） GB/T 9711—2017 采用了ISO、 ASTM等國際標(biāo)準(zhǔn)， 而GB/T 3091—2015 及SY/T 5037—2018 則采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)， 應(yīng)注意由此帶來的試驗方法、 試樣等的差異。 對于拉伸試驗， 由于制管過程的變形可能會造成部分材料的屈服不明顯， 建議允許用Rt0.5或Rp0.2代替ReL和ReH。

（5） 對于壓扁試驗， 有文獻(xiàn)[14]建議， 可采用壓扁試驗代替彎曲試驗以測定鍍鋅層在鋼管基體上的附著強(qiáng)度， 達(dá)到節(jié)省鋼管的目的， 同時亦可對公稱直徑＞50 mm 鍍鋅鋼管的鍍鋅層進(jìn)行檢驗。

4 標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于無損檢測的要求

GB/T 9711—2017 附錄E 規(guī)定了非酸性或非海上服役條件鋼管的無損檢驗方法。 GB/T 9711—2017 附錄K 規(guī)定了酸性或海上服役條件鋼管的無損檢驗方法， 但是PSL1 鋼管不適合酸性服役條件。 關(guān)于檢測方法， GB/T 9711—2017規(guī)定， 在進(jìn)行無損檢測時， 可以按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)或與其等效的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[15]。 GB/T 3091—2015 規(guī)定無損檢驗方法為液壓試驗的替代方法，并且仲裁時以液壓試驗為準(zhǔn)。 SY/T 5037—2018則規(guī)定無損檢測為必須進(jìn)行的檢測項目， 包括超聲檢測或X 射線檢測方法。 上述四個標(biāo)準(zhǔn)的檢測要求見表2。

表2 四個常用焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)對于無損檢測要求

5 結(jié) 論

（1） 常用的普通流體輸送管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9711—2017 （PSL1）、 GB/T 3091—2015、SY/T 5037—2018 及SY/T 5038—2018 在適用范圍、 制造工藝、 技術(shù)要求、 檢驗與試驗等方面存在較大差異。 GB/T 9711—2017 （PSL1） 適用范圍最廣且規(guī)定也最為詳細(xì)， GB/T 3091—2015 涵蓋了最常用的幾類焊管， 特點是鍍鋅層的相關(guān)規(guī)定； SY/T 5037—2018 與SY/T 5038—2018 涉及產(chǎn)品相對單一， 但是較為詳細(xì)。

（2） 從制造工藝看， GB/T 9711—2017（PSL1） 的范圍最廣， 包括無縫管和焊管， 規(guī)定更加全面詳細(xì)； 而GB/T 3091—2015 適用于焊管， SY/T 5037—2018 僅適用于埋弧焊管， SY/T 5038—2018 僅適用于直縫高頻焊鋼管。

（3） 對于普通流體輸送管道用鋼管， 建議Q235、 Q355 等鋼級采用GB/T 3091—2015、 SY/T 5037—2018 或SY/T 5038—2018 鋼管標(biāo)準(zhǔn)。