有色冶金行业管道材料等级表意义及编制要点

井广宁

(北京矿冶科技集团有限公司， 北京 100160)

1 管道材料等级表现状及问题分析

管道材料等级表是工程设计的基础，它规定了管道、管件、法兰、阀门、垫片、紧固件等的材料、标准、尺寸、范围、压力等级、型号、温度-压力等。管道材料等级表有助于提高工程设计效率，统一管道及组成件的选用标准，便于采购及备品备件，提高工程运行的安全性，是管道工程设计、采购、管理过程不可缺少的一部分。

1.1 国内外现状及问题分析

国外工程公司在管道工程设计时均有各自的管道材料等级选用标准，在使用时仅需根据实际的工程项目条件和管道使用工况提取相应的标准即可，同时国外工程公司管道材料等级表详细规定了管道及组成件的材料、型号、规格及尺寸等，可直接作为采购数据单使用。所以由此编制的管道材料等级表不仅有利于管道工程设计效率的提高，更可应用于管道及组成件的采购、维护，是管道工程在施工、生产、维修上的重要依据[1]。

相比之下，国内工程公司对管道材料等级表的编制和使用起步较晚。管道材料等级表的编制形式和内容均与国外有较大差异。目前国内管道材料等级表的使用更多的是体现在工程设计阶段。由于国内行业尚无统一的编制规定，管道材料等级表的内容、深度和范围均不能满足公司采购的要求，而根据要求重新编制的管道及组成件采购数据清单不免与设计人员选用的有所不同，这样不仅增加了公司采购的工作量，采购的产品也极易出现偏差。甚至导致同一项目的不同车间使用的管道及组成件不同，为管道的维护带来极大的不便。这样也未能充分发挥管道材料等级表在工程项目用的作用。

1.2 国内有色冶金行业现状

有色冶金行业的工程公司尚无完整统一的管道材料等级表。不同的工程公司对管道材料等级表的要求也不同，加之涉及知识产权保护的问题，无法直接使用其他公司的管道材料等级表。虽然《阀门型号编制方法》[2]是设计的主要参考依据，但是由于工程的可行性研究、初步设计、施工图、安装、调试、运行等均有可能由不同单位承担，不同单位的规定、不同工程师的设计习惯均不相同，所以即使同一个项目，管道成品的方案、质量、深度都参差不齐。因此无法保证管道材料等级表在工程全过程的利用率，从而导致工程设计质量的下降。

这种情况无疑给工程设计与工程总承包带来极大的不便。由于无统一的管道材料等级表可供使用，导致各个部门内部及院所之间对于管道及组成件的选择和使用无法统一，进而对采购、施工、维护带来极大的不便。所以管道材料等级表的编制必是管道管理工作的重要一环。编写管道材料等级对提高管道管理水平，规范管道资料管理有着十分重要的作用[3]。

2 管道材料等级表编制的主要目标及作用

国内管道及管件标准繁多，有色冶金行业也留下了各种版本的标准。管道材料等级表的建立可以规范设计产品中管道及组成件的规格及型号，逐步统一管道及组成件的选用标准，从而利于采购、施工、维护。

建立适用于公司业务特点的管道材料数据库，对管道工程设计尤其是工程总承包项目意义重大。管道材料等级表可为总承包项目提供规范的采购工具、减少工作量、便于管道维护、提高生产的安全性、减少备品备件、降低成本。

近年来，随着信息技术的发展，三维工厂设计逐步进入设计与工程领域，三维信息集成平台的引入使多专业联合实现数字化工厂设计成为可能。建立有色金属三维协同设计的一项基础工作是首先建立完备的信息化数据库系统，而管道材料等级表的建立可为三维工厂设计提供基础数据和设计依据。

3 管道材料等级表编制理念

编制管道材料等级表需转变传统的编制方式。采用国外工程公司通用的管道材料等级表的编制理念，以管道工程设计为基础，兼顾管道及组成件的采购、施工及维护，完善管道、阀门、法兰、垫片、紧固件等的信息，增加管道材料等级表的实用性及适用范围。

由于有色冶金行业的不断发展，现有的国家规范及标准已经不能完全满足选用要求，如特殊工况下、大管径的管道及组成件等，所以管道材料等级表的编制需根据公司的行业特点及业务范围确定管道材料等级表的编制范围。

管道材料等级表需结合三维工厂设计的使用要求进行编制，使管道材料等级表成为三维工厂设计规范、统一的管道及组成件选用平台。使其作为基础数据库，为三维设计软件提供设计依据。同时根据工程实际情况不断完善管道材料等级表，以满足不同项目对管道材料等级表的使用要求，提高管道材料等级表的利用率，减少资源的重复浪费[1]。

4 管道材料等级表的主要内容

管道材料等级规定主要由选用说明、管道材料等级表两部分组成，如图1所示。

图1 管道材料等级表框架图

4.1 选用说明

管道材料等级规定的选用说明中，应对管道材料等级的含义、设计压力的确定、设计温度的确定、压力-温度等级的选用以及管道及组成件等的选用原则和要求进行详细说明和规定。

管道材料等级：管道材料等级是根据管道及组成件的设计参数、使用工况、材料性能及经济性等条件确定，管道材料等级表中的参数均为该管道及组成件的使用上限，故实际使用条件不可超过该材料等级的规定。

设计参数：管道及组成件的设计压力及设计温度的确定，均不应小于在操作过程中可能出现的最苛刻的压力和温度组合的工况。并且应考虑到压力源、脉动、静压头、流体的分解及相态的改变、操作失误及阀门失效等情况。

管径及壁厚：管道管径及壁厚的选择可根据GB/T 3091—2015、GB/T 8163—2018的规定进行选用。由水力计算确定管径后，需根据管道的使用条件，校核管道材料及管道壁厚的选用是否满足使用要求，并满足GB/T 20801—2006的规定。

压力等级：压力等级使用PN表示，采用DIN系列：PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100。

基本材质：常用的管道材料基本材质有碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢等，管道材料材质的选择需根据管道的使用工况来确定。

管道等级序号：由于管道规格、运行工况、腐蚀裕量及材料偏差等原因造成管道等级的不同，因此需用管道等级序号来进行管道等级的区分，管道等级序号本身无特定的含义。

阀门：阀门是控制介质流动的一种管路附件，是管路中不可缺少的配件之一。应用于管道工程设计的阀门种类及型号多种多样，如闸阀、截止阀、止回阀、球阀、闸阀、蝶阀等。管道阀门的选择应根据介质性质、压力、温度、安装及使用要求进行确定[4]。不同管道材料等级的管道连接时，除非有盲板等隔断设施，连接点处低等级管道的阀门应按高等级管道选用，并表明管道材料等级分界。阀门的选择及使用必须满足GB12224—2015的要求，此外选定的阀门应满足相应的规范要求。

法兰、垫片及紧固件：法兰、垫片、紧固件的选用与阀门类似，需根据其使用用途的不同选择不同形式的法兰、垫片及紧固件[5]。在满足使用要求的前提下，考虑工程的经济性。

4.2 管道材料等级表

管道材料等级表应详细表达各种压力等级下管道及组成件的选用以及支管连接。同时对现有相关管道标准及规范进行分类，并补充超出现有标准管道等级的规定。管道材料等级表是管道及附件管理的基础文件。管道材料等级表根据管子、管件、法兰、阀门、垫片、紧固件等选择原则，按不同的专业和工况条件编排，见表1。

表1 管道材料等级表索引

5 结论

国内有色冶金行业急需一部完整统一的管道材料等级表。由于公司业务范围及知识产权保护等原因，无法直接使用其他公司的管道材料等级表，造成管道设计成品的设计方案、设计质量参差不齐，增加管道及组成件的采购、施工、维护等的工作量。

编制管道材料等级表可逐步统一管道及组成件的选用标准，从而利于采购、施工、维护，为总承包项目提供规范的采购工具、减少工作量、便于管道维护、提高生产的安全性、减少备品备件、降低成本，为三维工厂设计提供基础数据和设计依据。

管道材料等级表的编制需转变传统的编制方式。在参考国外编制理念的基础上，考虑其在设计、采购、施工、维护上的功能与作用，在冶金行业的特点和业务范围的基础上，确定编制范围，同时兼顾在三维工厂设计上的应用。

建议编写的管道材料等级规定主要由选用说明、管道材料等级表两部分组成，对管道材料等级表的参数设置及选用原则进行规定，管道材料等级表的编制以使用工况及专业分类进行编排。