GC1 級(jí)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

晉娜娜

（山西省燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山西 太原 030024）

引言

GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦芫€介質(zhì)為火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w，可燃性高并且設(shè)計(jì)壓力（大于或等于4.0 MPa）比較高，出于對(duì)生產(chǎn)安全以及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的考慮，這類管線從管子材料標(biāo)準(zhǔn)的選用、各類管道組件的使用條件在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及法律性規(guī)范中均有嚴(yán)格規(guī)定。另外，GC1 級(jí)壓力管道受《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG D0001 的監(jiān)察和監(jiān)管，2020 年頒布的《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》GB/T 20801—2020 在此基礎(chǔ)上對(duì)GC1 級(jí)壓力管道的材料選用進(jìn)行了更詳細(xì)的說明，此類壓力管道的材料的選用均需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文將從以下幾個(gè)方面，針對(duì)GC1 燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)時(shí)需要注意的要點(diǎn)進(jìn)行逐一分析。

1 壓力管道等級(jí)

GC1 級(jí)壓力管道的最新定義在《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第1 部分：總則》中有詳細(xì)的說明，鑒于其特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將介質(zhì)性質(zhì)、設(shè)計(jì)條件、選材等相同的GC1 級(jí)類介質(zhì)管線單獨(dú)設(shè)置等級(jí)，這樣做的目的是避免將價(jià)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(fèi)。

2 管子和對(duì)焊管件

碳鋼、管線鋼和奧氏體不銹鋼鋼管及其對(duì)焊管件的使用限制應(yīng)符合表1 的規(guī)定。

表1 碳鋼、管線鋼和奧氏體不銹鋼鋼管及對(duì)焊管件

在TSG D0001—2009 第二十八條中列出了碳鋼、奧氏體不銹鋼以及由其制造的對(duì)接焊管件在GC1 級(jí)管道中的使用限制。目前GB/T 9711 系列標(biāo)準(zhǔn)已升級(jí)為GB/T 9711—2017，新版中鋼管等級(jí)PSL1 對(duì)應(yīng)的是原GB/T 9711.1 中的管材，PSL2 對(duì)應(yīng)的是原GB/T 9711.2 中的管材，在2020 年頒布的《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第2 部分：材料》GB/T20801.2—2020 的6.4 中1 對(duì)TSG D0001—2009 中的《鋼管及其對(duì)接焊管件的使用限制》進(jìn)行了更新和補(bǔ)充。

表1 中規(guī)定GB/T 8163、GB/T 3087、GB/T 9711（PSL1）中的無縫鋼管不得用于GC1 級(jí)管道，GB/T 3091 的電熔焊焊管和電阻焊焊管、SY/T 5037 的電熔焊焊管、GB/T 9711（PSL1）中牌號(hào)為L(zhǎng)210 和L245的電阻焊焊管、GB/T 9711（PSL2）中牌號(hào)為L(zhǎng)290 和L450 的電阻焊焊管不得用于GC1 級(jí)管道。規(guī)范之所以對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的管材使用有限制，只要因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)中的管材在生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)方面的要求較低，用于GC1 級(jí)燃?xì)夤艿罆?huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于不銹鋼鋼管的選用，表1 中規(guī)定HG/T 20537.3 及HG/T 20537.4 中的電熔焊焊管不得用于GC1 級(jí)管道，主要因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)出版年份比較久遠(yuǎn)，其制造、焊接、檢測(cè)要求相對(duì)于技術(shù)日新月異的今天有些落后，故在設(shè)計(jì)時(shí)不建議選用。同時(shí)，GB/T 12771中的電熔焊鋼管也不得用于GC1 級(jí)管道。

設(shè)計(jì)選材時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行表1 中的各項(xiàng)要求，綜合考慮管材的經(jīng)濟(jì)性和安全性，做最優(yōu)選用。

對(duì)于GC1 級(jí)燃?xì)夤艿?，可選用的管材有GB/T 9711（PSL2 無縫鋼管）、GB 6479 及GB/T 5310，其中GB 6479 對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼的低溫沖擊試驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)定，如果最低使用溫度在-40℃以上，建議選用GB 6479 中的Q345E，GB/T 5310 是專門為鍋爐用鋼管而設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，因此多用于蒸汽及其凝液管線上[1]。

3 管件

GB/T 20801.2—2020的6.4條表2中規(guī)定GB/T13401 中CF370、CF415、CF485 的無縫及焊接對(duì)焊管件不得用于GC1 級(jí)管道。奧氏體不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)HG/T 20537.3、HG/T 20537.4 及GB/T 12771 中的對(duì)焊管件不得用于GC1 級(jí)管道。

GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦芗x取的依據(jù)是GB/T 12459,選取時(shí)首先計(jì)算與管件連接的直管段的壁厚，查取與計(jì)算值相匹配的Sch（壁厚系列號(hào)）值，然后選取相同材質(zhì)、相同Sch 值的管件。

對(duì)于分支連接時(shí)支管連接管件的選用，GB/T 20801.3 中規(guī)定，GC1 級(jí)管道用支管連接管件應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)的支管連接管件（半管接頭或支管臺(tái)）或三通；GB50316 中規(guī)定中定義的A1 類流體與A2 類流體同樣要求優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)三通，其次是支管臺(tái)或嵌入式支管[2]；GB50316 中5.4.4.5 規(guī)定:有振動(dòng)的管道可采用三通或支管臺(tái)或嵌入式支管。不應(yīng)采用焊接支管。SH/T 3059 規(guī)定對(duì)于GC1 級(jí)壓力管道不宜采用補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行補(bǔ)償。綜合以上規(guī)范要求，GC1 級(jí)燃?xì)夤艿赖姆种нB接，有標(biāo)準(zhǔn)連接管件的應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)支管連接件。

對(duì)于斜接彎頭的選用，GB/T 20801.3 中規(guī)定：設(shè)計(jì)壓力P≤2.0 MPa,且設(shè)計(jì)溫度低于材料的蠕變溫度，斜接彎頭的變方向角大于22.5°者，不得用于GC1 級(jí)壓力管道，且需按照該標(biāo)準(zhǔn)中的6.3 進(jìn)行壓力設(shè)計(jì)。

4 法蘭

GC1 級(jí)燃?xì)夤艿乐蟹ㄌm選用的重點(diǎn)在法蘭型式及密封面上，在HG/T 20592～20635《鋼制管法蘭、墊片和緊固件》中對(duì)不同類型的法蘭及密封面的使用均有說明。

GB/T 20801.3 中規(guī)定，脹接法蘭和螺紋法蘭不得用于GC1 級(jí)管道；SH/T 3059 中規(guī)定：有毒、可燃介質(zhì)管道不得采用板式平焊法蘭；SH/T 3059 中規(guī)定：在劇烈循環(huán)工況下，應(yīng)選用對(duì)焊式法蘭。

在GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦こ讨幸话愠Ｓ玫姆ㄌm及密封面形式是突面帶頸對(duì)焊鋼制法蘭。

5 墊片、螺栓、螺母

管法蘭墊片按照墊片材質(zhì)可以分為非金屬墊片、半金屬墊片及金屬墊片，GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦こ讨袎|片的選用需根據(jù)燃?xì)庑再|(zhì)、使用場(chǎng)合的溫度、設(shè)計(jì)壓力以及其配套的法蘭密封面形式等因素進(jìn)行綜合選用。在規(guī)范HG/T 20592～20635 中對(duì)各種類型的墊片的使用溫度及與各類法蘭的配套使用情況都有詳細(xì)說明，對(duì)于法蘭密封面為突面墊片的類型有帶對(duì)中環(huán)型及帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型，對(duì)于GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦こ虊|片一般選用纏繞式墊片，對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬帶材料為06Cr19Ni10，填料為柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料是06Cr19Ni10。

對(duì)于緊固件螺栓和螺母來說，歐標(biāo)系列中有六角頭螺柱、等長(zhǎng)雙頭螺柱和全螺紋螺柱，美標(biāo)系列中有六角頭螺柱和全螺紋螺柱，選用標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)應(yīng)的緊固件形式也不相同。根據(jù)HG/T 20634 以及GC1級(jí)燃?xì)夤艿澜橘|(zhì)性質(zhì)，緊固件只能選用專用級(jí)全螺紋螺柱和專用螺母。

6 結(jié)語

GC1 級(jí)燃?xì)夤艿缐毫Ω?、危險(xiǎn)性大，關(guān)乎民生。本文結(jié)合2009 年頒布實(shí)施的《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG D0001—2009 以及2020 年頒布實(shí)施的《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》GB/T 20801—2020，根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)GC1 級(jí)燃?xì)夤艿拦こ讨泄懿摹⒐芗?、法蘭墊片及其緊固件的選用進(jìn)行逐項(xiàng)解析，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的更新情況，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度降低設(shè)計(jì)失誤，減少事故發(fā)生，確保公共財(cái)產(chǎn)及人民安全不受到傷害和損失。