工业管道标准与管规的协调和差异

应道宴

（全国化工设备设计技中心站，上海 200040）

自《中华人民共和国特种设备安全法》于2014年施行以来，特设局陆续制订了“特种设备目录（2014）”、“特种设备生产单位许可目录（2019-3 号文）”、TSG XX-202X 工业管道安全技术规程（征求意见稿2021.3， 以下简称“工业管规”），同时GB/T 20801—2020《压力管道规范 工业管道》[1]（以下简称“标准”）也相继修订出版，一时间业内关于法规与标准适用范围、管道分级、标准与法规协调统一的质疑充斥于耳，为此笔者作为标准的主编以及工业管规修订的参予者，在解读标准之前，首先对管规的制订依据、作用、编制原则以及标准与管规的协调和差异， 发表一些个人的见解，供参考。

1 关于工业管规

1.1 工业管规的制订依据

根据“特种设备安全法”： ① 特种设备实行目录管理；② 特种设备的生产（包括制造，设计，安装、改造、修理）实行许可制度；③ 特种设备生产单位对特种设备安全负责，检验检测机构对检验结果和结论负责；④ 授权市场监督管理总局特设局依法对特种设备的安全实施分类、全过程的安全监督管理。

因此，工业管规是特设局依法实施分类、全过程的安全监督管理，全面梳理工业管道基本安全要求的综合规范，

1.2 工业管规的适用范围

工业管规的适用范围在“特种设备目录（2014）”中己作明确界定： ① 最高工作压力大于或者等于0.1 MPa（表压）；② 介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体；③ 公称直径大于或者等于50 mm 的管道；④ 公称直径小于150 mm，且其最高工作压力小于1.6 MPa 的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。

为此， 笔者把上列范围比喻为三条红线（见①②③）加缺一个角（见④），见图1 粗框线所示 。三条红线和缺只角之外相对风险、危害程度较小的压力管道，是贯彻落实《推进安全生产领域改革发展的意见》及推行“证照分离”改革的要求，推进《特种设备安全监管改革顶层设计方案》实施，有效降低企业制度性交易成本的政策体现， 因此，工业管规就是特设局依法对（政府监管的）压力管道， 实施分类的、全过程安全监督管理的综合性安全技术规范。

所谓分类监管，笔者理解有三个层次：

其一是：区分由总局实施或由省级市场监管部门实施；

其二是：将上述政府监管的压力管道区分为：GA 长输管道、GB 公用管道及GC 工业管道三大类，继而将GC 区分为GC1、GC2、GCD，把制冷管道纳入GC2；

其三是：将压力管道涉及的部门区分为：材料和管道元件制造、设计、安装（包括质量检验和试验、改造和修理）、使用、管道元件制造和安装的监督检验和在役管道定期检验等环节， 分类实施相应的监管细则。

所谓全过程的安全监管，笔者的理解即上述第三层次的分类中可见，不但包括了工业管道建造的全过程，还涵蓋了使用、改造、修理、管道元件制造和安装的监督检验、在役管道定期检验等全过程。

GC 类工艺管道由三级精简为二级（GC1，GC2），将原工业管规GC3 的三无气体管道纳入GC2， 而原GB/T 20801—2006《压力管道规范 工业管道》[2]中GC3 的三无液体管道，本来也不在工业管规的适用范围之内， 见上述1.2 工业管规的适用范围之②。

本文所谓三无或三有气体、液体的定义为：

三无：无毒、不可燃、无腐蚀性；

三有：可燃、易爆、有毒、有腐蚀性；

气体：气体、液化气体、蒸汽、蒸气或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，以及包括气体的两相或多相流体；

液体：最高工作温度低于标准沸点的液体及液固两相流体。

虽然三条红线和缺角之外， 相对风险、危害程度较小压力管道， 包括原GB/T 20801—2006 GC3 级中三无液体管道的风险、危害程度较小，不在政府安全监管范围之内， 但生产单位（如制造，设计，安装、改造、修理）仍需对其安全质量负责。

1.3 工业管规的编制原则

（1） 依据《特种设备安全法》《特种设备安全监察条例》、《特种设备目录》，以现有的安全技术规范为基础，进行合并和理顺逻辑关系，统一并进一步明确基本安全要求，形成工业管道的综合性安全技术规范；

（2） 调整各环节有关的行政许可规定；

（3） 明确工业管道各个环节的主体责任；

（4） 明确制造，安装监督检验和在役管道定期检验的范围，合理调整必要的监督检验项目和要求；

（5） 解决安全技术规范与相关产品标准（设计建造标准）的协调问题，不再对技术细节等内容进行重复规定。工业管规的主要协调标准：①GB/T 20801《压力管道规范 工业管道》；②GB/T 32270《压力管道规范 动力管道》[3]。

由此可见，工业管规是一份综合了管理（包括许可、资格、职责、文件、程序等）和基本安全技术要求的综合性规范。

2 GB/T 20801—2020的适用范围、不适用范围和不包括范围

2.1 适用范围

从上述对工业管规的解析可见，标准的适用范围与工业管规相比较既是小了，又是大了。

先说小了，其一，标准未包括对GCD、非金属管道、超高压管道的技术要求；其二，标准未包括管理要求；其三，标准以管道建造环节为主，未包括使用、维修、改造、监检、在役定检及评估等要求。

但标准的适用范围又比工业管规的适用范围大了。这也可以从二个方面来理解。其一是上述工业管规三条红线及缺一只角的那些没有列入政府监管的压力管道基本上都是标准的适用范围，GB/T 20801—2020 中的GC3 就是一例；其二，标准列出了管道建造中各环节的基本安全技术要求的判据和可操作细 则。

2.2 不适用范围和不包括范围

（1） 标准的不适用范围大致可分成三类：

首先是特种设备安全法明确表示不适用的军事、核设施以及勘探采掘装置的管道；其次是特设局另有压力装备监管法规和对应协调标准的压力装备内部管道，包括锅炉、固定式压力容器、移动式压力设备以及GA、GB、GCD 类压力管道；最后才是工业压力管道标准真正的不包括范围，即设计压力低于0.1 MPa（表压）但不低于大气压的输送无毒、不可燃、无腐蚀性流体的管道。

（2）不包括范围

标准的不包括范围首先不是不适用范围，列入不包括范围有两种含义：

如公称压力大于PN420 的工业管道另一设计建造规范和非金属管道应当属于工业管道标准范畴，但目前尚未编制相应专业标准而已。

另一类是表示工业管道建造标准也适用于在役管道的安全评估，只是没有包括针对在役管道腐蚀、时效、蠕变、劣化、突发事故、缺陷评估、带压堵漏等专项技术要求。

这些目前标准不包括的范围恰恰在工业管规中列出了专项要求，也为管道标委会下一步的专项标准制订， 确定了原则和方向。

3 管道分级以及标准与工业管规的协调

标准与工业管规在GC1 和GC2 的管道分级上是完全一致的。但如前所述， 在工业管规监管范围以外，保留了适用于三无液体的GC3 级，其目标正是工业管道工程中， 使用最广泛，数量最大的类似给排水、消防、循环冷却水的三无液体低压管道。

同时，由于标准的适用范围与工业管规既有重合，又有扩大的特点，笔者在下列工业管道分级的说明中作了这样的区分：凡是在工业管规监管范围之内者，由于标准是管规确定的协调标准，因些这部分管道技术要求应当符合管规的管理要求和标准的技术要求。

对于工业管规监管范围外的管道，由于标准是推荐性国家标准，因此用户可参照采用标准的相应级别技术要求。下列图1 和表1 分别是笔者根据上述原则，建议的工业压力管道分级和对应技术要求的示意图表。

图1 工业管规和GB/T 20801—2020 适用范围Fig.1 Industrial piping standard and GB/T 20801—2020 scope of application

4 示例和解读

近日笔者在解答标准用户的提问中， 有二个案例很有代表性，特示例如下，也反映了笔者对标准与工业管规的协调和差异的解读观点。

4.1 示例1：

冷冻盐水（20%氯化钙溶液），温度-15℃，这种压力管道是GC2 管道吗？ 这种压力管道是制冷管道吗?

解读：

（1）由于冷冻盐水（20%氯化钙溶液）属无毒不可燃无腐蚀性液体，不在工业管规监管范围之内；

① 如最高工作压力在1.0 MPa 以下，可按 GB/T 20801—2020 GC3 要求建造，

② 如最高工作压力在1.0 MPa 以上，按GB/T 20801—2020 GC2 要求建造。

（2）制冷管道内的介质是制冷剂， 一般属气体，而冷冻盐水属液体，为此上述冷冻盐水管道不应归类于制冷管道。

（3） 氨制冷管道的氨为可燃气体；其他制冷剂的毒性或可燃性应根据其MSDS 确定.制冷管道应根据：

① 口径大小（DN50），判断是否属工业管规监管范围；

② 根据最高工作压力及制冷剂的毒性和可燃性判断属GC2 还是GC1；

③ 是否需考虑低温选材问题，应计及低温低应力及降应力的工况；

④ 如制冷剂属无毒或不可燃，压力不大于1.6 MPa 且DN150 以下，则也不属工业管规监管范围。

2.示例2：

（1）根据GB/T 20801.1—2020 中关于GC3 级管道的定义，以下介质工况的管道分级是否正确?

① 介质为循环水，设计压力0.7 MPa，设计温度65 ℃，管径为DN80——管道定级为：没有级别，还是GC3 ?

② 介质为循环水，设计压力0.7 MPa，设计温度65 ℃，管径为DN40——管道定级为：没有级别；

② 介质为高压冲洗水，设计压力为35 MPa，设计温度65 ℃，管径为DN100——管道定级为：没有级别；

④ 介质为高压冲洗水，设计压力为50 MPa（公称压力已超过1.4 b 中规定的PN420），设计温度65 ℃，管径为DN100——管道定级为：不能根据GB/T 20801.1—2020 来判断，

（2） 请问管道特性表中压力管道级别一栏如何填写？

（3）解读：

（1） 提问的四个工况管道分级问题，实质上可归纳为两个问题。其一是如何理解工业管规与GB/T 20801 的互相协调，相同但又有不同用途，而且适用范围不同的问题。第四个问题又涉及所谓高压与超高压的刚性分界线与存在弹性二选一的过渡区问题。笔者是倾向于后者，目前正在管规征求意见稿的修改讨论阶段要解决的问题。

（2） 提问的几个问题的定级都是符合工业管规的规定，从政府监管角度来讲是正确的，但从设计单位，尤其是工程技术人员的设计角度来看，从设计应当符合哪个基础安全标准来讲，按照GB/T 20801—2020所设定的分级方案是最佳方案之一。

（3） 至于在设计文件上如何表达，法规、标准都未具体规定. 从标准及管规的层次来说，管道特性表中压力管道级别一栏如何填写？不是技术问题而是管理细则问题，都是相关各方在落实法规和标准中，各方利益和诉求的平衡和协调的结果。在标准中无法提出明确的意见和方案。其关键在于标准只解决技术问题，标准的分级仅作为一种确定相应技术要求的标识符号。

因此，GB/T 20801—2020 的管道级别， 在管规管辖范围内， 作为管规的协调标准， 是基本技术要求的代名词。但对管规管辖范围外的工业管道而言，是可供用户选用的推荐性技术标准。

而管规的分级是代表政府监管部门对其法定监管范围内的管道，用分级方法来区分的不同监督管理要求。当然， 监管的技术要求采用协调标准的方式来概括。因此，管规的分级， 除技术要求之外，也是许可、资质、管理程序、形式、责任等管规核心要求的代名词。所以， 笔者建议在设计文件的标识可予区别对待，以区分工业管规监管范围之内和之外的差别。

（4）关于第4 个问题，GB/T 20801—2020 的表达有欠缺，正在考虑如何修正。其核心在于，此工况也可选择采用符合GB/T 20801—2020 中GC1 级的建造要求，也可选ASME B31.3 的K 类要求。是二选一的工况。

因为GB/T 20801—2020 的压力上限不应误读为420 bar，而是GB/T 20801.3 直管计算公式所规定的适用范围，这才是GB/T 20801—2020 作为常规设计建造规范的压力上限。详见笔者另一篇关于超高压压力管道的解读文章。

据此判断，上述第四个问题的答案是：

从管规分级而言， 因为管规不包括三无液体，据此可认为：不属于工业管规监管范围， 无法分级。但从GB/T 20801—2020的角度来讲，是否三无液体，不是标准适用范围的考量，因此仍属于GB/T 20801—2020的GC1适用范围。这个工况无非是按GB/T 20801—2020常规设计规范，还是按ASME B 31.3 K类管道（俗称超高压管道）规范的两选一问题 了。

因此在GB/T 20801.1—2020 未包括的420 bar 以上的高压管道后添加几个字，在高压与所谓的超高压之间，一定压力范围之内有一个二选一过渡区，将K类管道定义为可供设计建造选择的GC1 另一个工业管道建造规范，而不是目前业内误读的高压与超高压管道的分界红线。

5 GB/T 20801—2020是压力管道领域内的通用标准与基础标准

长期以来， 笔者在各种场合经常讲：GB/T 20801工业压力管道建造技术标准是压力管道领域内的通用标准与基础标准。这不仅是因为该标准是工业管规的协调标准， 涵盖了工业压力管道安全基本技术要求， 标准的通用性和基础性更体现在下列各个方面：

（1）笔者在压力管道标委会工作期间，经常将GA 长输管道、GCD 动力管道、GB 燃气和热力公用管道比喻作“个案”，而将工业管道称为“通用”、“基础”“不管部”。因为， 前者是针对特定的、单一的介质、温度、压力以及管道架设条件，而工业管道要面临的是介质、温度、压力、环境千变万化的工作条件。而且，在以长输、动力、公用管道为核心的管道工程中必定存在着为数众多的辅助管道（如循环水、压缩空气、低压蒸汽、燃料油。润滑油、化学药剂等等） 。

以动力管道为例，火力发电厂的前端水处理，后端烟气脱硫、脱硝装置；工业锅炉（非发电用）的锅炉房外部管道通常都按工业管道进行设计建造。

长输管道系统前端的输油气站场、罐区， 中途的泵站、阀站、压缩机站中，不但存有众多辅助管道，而且由于管道架设条件，由野外、埋地转为地面及企业界区内， 其主流管道，在站场内也可能从单一的输送，转而兼具输配、控制、计量、混合、过滤、脱水、维护检修功能。因此， 不仅是辅助管道， 站场内的主流管道亦有部分选择按工业管道进行设计建造更为经济和可行。

经常有质疑的意见认为：一个工程项目应当统一采用单一的技术标准及管理模式。笔者认为这不是一个技术问题，关键在于转变观念，摒弃习惯的一对一、一刀切的思维模式，尊重事物的客观规律。工业管规征求意见稿中涉及协调标准的用词：“本规程的主要协调标准如下：”，其“主要”二字就是最好的诠释。笔者的理解是GB/T 20801 虽然是工业管道的主要协调标准，但并不排斥或妨害部分管道的设计建造采用其他压力管道的协调标准，反之亦然。工业管规（征求意见稿）中另一项关于管道范围的界定中提示：工业管道与长输管道、公用管道、（动力管道）之间一般应当以隔离阀（截断阀）为分界点”的表述，亦可理解为对笔者观点的认同。

（2）近年来， 工业设计建造过程中， 撬装设备、压缩机组、模块化设计日益增多，涉及压力容器与压力管道终究归属哪家的争议时有发生。笔者无意对其管理模式有什么建议， 仅就其设计制造技术要求谈些观点。

虽然压力容器与压力管道都是承压设备， 但除了管子与容器的筒体都采用了相似的薄膜应力计算公式外，容器与管道采取了两种截然不同的压力设计准则。一个撬装设备中，压力容器可能只有一台或几台，即使一台压力容器本体上带有的（除筒体， 封头外）管道元件， 如接管、管法兰、管接头也至少有十余件之多。因此一个撬装设备中涉及的压力管道元件， 如弯头、三通、阀门、丝扣、堵头可能以数十或者数百计。因此， 压力容器大多采用非标设计及強度计算的个性化设计方法，压力容器的制造也是单件、小批量的个性化制造方式。

而压力管道的设计和管道元件的制造， 撇开管道应力分析和管道支承， 压力管道元件的规格标准化，承压能力评估方法多元化、等级化，管道元件制造定型化、批量化是区别于容器的另一设计建造准则和模式。管道设计是在众多的标准化管道元件产品中选用组合而成。笔者曾讲过，一个管道等级表中要作强度核算的场合只有二处：一处是标准化规格的直管强度核算，另一处是支管连接表中采用支管直接连接主管部分的开孔补强核算。其余部分都是标准件的选用组合。由此可见，无论撬装设备制造商有否意识到，撬装设备管道部分的设计、管道元件的采购组装必将涉及到工业管道建造技术标准的应用。

不能想象撬装设备的设计人员采用GB/T 150 能够完成撬装设备中阀体的强度设计， 同样也不能规定撬装设备的管件、管法兰、阀门都由具有压力容器制造资质的单位来作为分供方。笔者认为： 无论撬装设备、机组或模块化设计归类于设备或是管道， 其管道部分的设计、选用、管道元件的制造甚至安装、检验和试验都离不开采用GB/T 20801—2020 这个工业管道基础标准。同样如上所述，是个观念转变问题。

（3）曾有设计人员提问GB/T 20801—2020 是否适用于氧气管道？工业压力管道标准与GB 50030—2013 氧气站设计规范是什么关系？

笔者的回答是：GB/T 20801—2020 是工业压力管道设计建造的基础标准， 标准规定了压力管道安全的基本要求，而不是专业要求。从氧气管道而言，基本要求也可理解为最低要求，设计者应在此基础上，参考诸如IGC Doc 13 “氧气管道”等专业文件，结合具体工况制订氧气管道设计规定。

至于氧气管道设计，当然还要参考或遵守GB 50030 管道部分的相关规定，尤其是事关氧气管道布置方面的规定，因为这方面是压力管道标准较少涉及的部分。

部分设计人员将工业压力管道标准的要求视为全部要求，甚至误认为最高要求。这恰恰反映了与国外工程公司设计理念上的差距。随着科学技术、经济的发展，安全、健康、环保、节能减排的理念也逐步引入压力管道标准规范的修订之中。笔者曾见到某工程公司， 在使用最广泛的ASTM A106-B 无缝钢管采购技术要求中附加了含碳量上限、碳当量、含硫量上限、交货状态、标识、质保文件等六、七项附加要术。这些案例也从另一个视角折射出， 工业压力管道标准是一部压力管道的通用基础标准。

（4）最后，笔者在标准宣贯时经常发表一个观点，即标准的不适用范围并不等同于不能用于这些场合。例如，工业管道的法规与标准都规定不适用于海上设施及船舶运输。但实际上仅仅是由于海上设施及船舶的建造都需经国际公认的船级社及船规的认证和监管，不在“特种设备安全法”的管辖范围。海上油气开发设施中，海底集输管道经上升管与平台上的油气处理装置连接接头后的管道，还是采用ASME B31.3作为建造标准。

笔者二十余年前曾参与欧洲某液化气运输船的管道设计工作，同样执行的是ASME B31.3 标准。

众所周知， ASME BPV Code Ⅷ-1 适用于固定式压力容器，但美国DOT 槽车规范基本上还是在固定式压力容器规范基础上， 增加了一些限制性要求而已。境外有些离心泵企业将取得ASME U 认证作为泵壳制造商的入门门槛。

因此，笔者认为，上述压力管道和压力容器规范，撇开认证、责任等管理功能外，是名符其实的压力设备通用性、基础性技术标准， 适用于所有未特定规定的压力设施， 俗称“不管部”标准。