基于标准规范体系的长输管道和工业管道辨析

刘 波，张晓莉

（中国石油工程建设有限公司 华北分公司，河北 任丘 062550）

工业管道（GA）与长输管道（GC）同为特种设备压力管道，它们能不能比、怎么比是一个有争议的话题。很多人认为，工业管道比长输管道更复杂，监管要求也更高。原因是工业管道设计参数范围广、工艺流程复杂且技术条件苛刻，而长输管道输送介质单一，设计工况温和。实际上，特种设备压力管道只是一个管道大类，它还包含了许多分支类别，而且分支类别管道还包含更小的分支类型。工业管道与长输管道属于不同的压力管道分支类别。这两种管道使用工况有显著差别，如长输管道可能穿越河流、山脉、隧道等，而工业管道可能会在高温、高压条件下使用。这些差别体现在管道功能、属性、执行的标准规范、材料选择、设计计算、监督监管等方面［1］，因此不能简单地界定长输管道和工业管道哪个更复杂、哪个监管要求更高。长输管道和工业管道顶层的监督监管法律法规主要包括《特种设备安全法》［2］（中华人民共和国主席令第四号）和《特种设备安全监察条例》［3］（中华人民共和国国务院令第549号），同时两者在实际的建设和生产过程中的执行又有很大区别。文中结合这两个法规对管道建设和生产实际经验展开对比分析。

1 管道定义及范围

1.1 定义

1.1.1 压力管道

根据《特种设备安全监察条例》，压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1 MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、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介质，且公称直径大于25 mm的管道。

1.1.2 长输管道

根据《全国压力管道设计和审批人员培训教材（第四版）》［4］，长输管道是指产地、储存库、使用单位之间的用于输送（油气）商品介质的管道，划分为GA1级和GA2级。

根据TSG R1001—2008《压力容器压力管道设计许可规则》（目前已废止）［5］，长输管道是指产地、储存库、使用单位之间的用于输送商品介质的管道，划分为GA1级和GA2级。

根据GB/T 34275—2017《压力管道规范 长输管道》［6］，长输管道是指产地、储存库、用户间的用于输送（油气）商品介质的管道。

根据GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》［7］，输气管道工程是指用管道输送天然气、煤层气和煤制天然气的工程，一般包括输气管道、输气站、管道穿（跨）越以及辅助生产设施等工程内容。

根据GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》［8］，输油管道工程是指采用管道输送原油、成品油和液化石油气的建设工程，一般包括输油管线、输油站及辅助生产设施等工程内容。

1.1.3 工业管道

根据文献［4］，工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，划分为GC1级、GC2级以及GCD级。

坝址位于檀山沟村上游约1.4 km处，该处河流流向为N72°E，河床地面相对高程为3.0～8.5 m，河道宽约 260 m。河谷呈“V”字型，左岸坡坡度 30°～35°，右岸坡坡度50°～55°。两岸坡大多基岩裸露，局部被松散层覆盖，松散层厚度小于5 m。

根据文献［5］，工业管道是指企业、事业单位所属的用户输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。

根据《工业管道安全技术规程》（征求意见稿）［9］，工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道、公用工程管道及其他辅助管道，包括工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工艺管道；火力发电厂界区内输送蒸汽、汽水两相介质的动力管道；工业制冷系统中输送制冷剂介质的制冷管道。

TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》［10］、GB/T 20801—2020《压力管道规范 工业管道》［11］等均提出了类似的工业管道的范围（不再赘述）。

1.2 许可范围

2021-11，市场监管总局通过《市场监管总局关于特种设备行政许可有关事项的公告》〔2021年第41号〕制定了《特种设备生产单位许可目录》［12］，明确了压力管道的许可范围，见表1。

表1 压力管道设计、安装许可参数级别

2 管道属性分析

长输管道和工业管道为两大不同的管道体系，两者的划分与压力、管径、工艺参数、管道长度无关，下面从功能、外部环境、工艺属性这3个方面分析总结两者的主要区别。

2.1 功能

长输管道是输送商品介质的管道，连接产地、储存库以及用户，从其中某个地方输送至另一个地方，可以简单理解为类似公路、铁路的输送通道。工业管道是输送工艺介质的管道，为企业、事业单位服务，可简单理解为企业内部管道。

2.2 外部环境

长输管道将商品介质从某个地方输送至另一个地方，一般为长距离的线性工程（也存在少数的距离较短的长输管道），涉及的外部环境复杂，可能包括江河湖泊、沙漠、草原、山体等。工业管道作为企业内部管道，外部环境相对简单，一般处于相对有限的空间内。

2.3 工艺属性

3 管道主要技术分析

输气管道与工业管道虽然同属压力管道，但两者功能和属性不同，所处外部环境不同，因此管道全生命周期的各个环节都有区别。下面从执行标准、管道壁厚计算、钢管选材标准、站内管道安装、焊接评定及焊缝检测、站内管道试压以及监督检验这7个方面分析总结两者的主要区别。

3.1 执行标准

目前国内长输管道的主要技术标准多引自ASME B31.8《Gas Transmission and Distribution Piping Systems》［15］，工业管道的主要技术标准多引自 ASME B31.3《Process Piping》［16］。作为两大不同类别的管道系统，长输管道和工业管道从设计到施工验收的全过程各有一套标准体系，见表 2［17-37］。

表2 长输管道和工业管道执行标准对比

3.2 管道壁厚计算

以输气管道为例。长输管道直管的壁厚计算执行GB 50251—2015第5.1.2条的公式：

工业管道直管的壁厚计算执行GB 50316—2000（2008年版）第6.2.1条的公式:

式（1）～式（4）中所有变量符号含义及使用的计算单位均与相应标准中的相同。

GB 50251—2015中管道壁厚计算公式（式（1））采用ASME B31.8的成果，该公式的计算忽略了径向应力，GB 50316—2000（2008年版）（式（2）～式（4））中工业管道壁厚计算公式采用ASME B31.3的成果，该公式计算的应力包括环向应力、径向应力和轴向应力［38］。

长输管道和工业管道壁厚计算均考虑了安全系数，长输管道由于管道线路长，外部环境差异性大，壁厚计算引入了与地区等级有关的强度设计系数F。工业管道壁厚计算时，考虑了钢管的壁厚减薄附加量和腐蚀裕量，以设计温度下的许用应力为计算基础，而设计温度下的材料许用应力由材料的力学性能除以相应的安全系数而得，许用应力与管道的外部管径无关，是材料和壁厚的综合体现。

以压力为10 MPa，管径D=1 016 mm管道为例，钢管选取L485M钢级，分别按长输管道和工业管道计算壁厚。应用式（1）计算管道壁厚，按四级地区计算的长输管道壁厚为26.19 mm，按三级地区计算的长输管道壁厚为20.95 mm。应用式（2）～式（4）计算管道壁厚，按腐蚀裕量2 mm计算的工业管道壁厚为33.75 mm，因此设计过程中应首先明确管道的类别，选取正确的计算公式。

3.3 钢管选材标准

长输管道作为整个输送系统的主体，钢管用量大，大口径、高压力长输管道已成为未来的主流方向，钢管的选材是影响整个工程安全和投资的关键因素。另外，长输管道输送的介质以天然气（干气）和石油为主，工况条件（温度、压力）相对温和，因此长输管道也形成了配套的钢管标准。目前国内长输管道钢管标准以GB/T 9711—2017《石油天然气工业管线输送系统用钢管》［39］为主，该标准也是在 API Spec 5L《Line Pipe》［40］和 ISO 3183《Petroleum and Natural Gas Industries-Steel Pipe for Pipeline Transportation Systems》［41］的基础 上修 编而 来，对钢 管钢级、制造工艺、化学成分、水压试验、冲击试验等均提出了具体要求，目前已在国内输气管道上得到广泛使用。

而工业管道由于其介质的属性不同，且温度、压力等条件变化幅度大，因此管道选材更加复杂。GB 50316—2000（2008年版）对工业管道的选材有单独的规定，要综合考虑使用条件、经济性、耐蚀性、材料的焊接及加工等性能。工业管道的选材标准几乎覆盖了所有常见的钢管标准，包括无缝钢管和焊接钢管、普通碳钢和不锈钢、常温钢管和低温钢等［20］。

另外针对低温低应力工况，工业管道和长输管道也有各自不同的规定。工业管道低温低应力工况在GB/T 20801—2020《压力管道规范 工业管道》中有明确描述，需同时满足：①低温下的最大工作压力不大于常温下最大允许工作压力的30%。②管道由压力、重量及位移产生的轴向拉应力总和不大于材料常温许用应力值的30%，且不大于 50 MPa［11］。GB 50251—2015 对长输管道的低温低应力工况描述为，低温低应力工况为设计温度低于或等于-20℃的受压管道及其组成件，其环向应力小于或等于1/6标准规定的最小屈服强度。当材料最小抗拉强度小于或等于540 MPa，其设计温度升高50℃后，高于-20℃的低温低应力工况，其材料可免做低温冲击试验［7］。

3.4 站内管道安装

长输管道站内管道安装按照GB 50540—2009《石油天然气站内工艺管道施工规范（2012年版）》执行，而工业管道按照GB 50235—2010《工业金属管道工程施工及验收规范》执行，以管道焊缝为例简要说明两者的不同。

按照 GB 50540—2009（2012年版）第6.2.10条，长输管道直管段上两对接焊口中心面间的距离不得小于钢管1倍公称直径，且不得小于150mm。而按照GB 50235—2010第6.0.2条，工业管道直管段上两对接焊口中心面的距离，当公称尺寸大于或等于150 mm时，不应小于150 mm；当公称尺寸小于150mm时，不应小于管子外径，且不小于100mm。虽然两者规定的焊缝距离都是为了避免焊缝应力集中，但长输管道和工业管道执行的要求却不同，这和两个体系的选材、壁厚计算等都有直接的关系。

3.5 焊接评定及焊缝检测

长输管道焊接工艺评定按照GB 50251—2015第11.1.2条执行：焊接工艺评定和焊接工艺规程，线路应符合现行GB/T 31032《钢质管道焊接及验收》，站场应符合现行SY/T 0452《石油天然气金属管道焊接工艺评定》的有关规定。工业管道焊接工艺评价按照GB 50236—2011《现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范》第5.0.2条执行：焊接工艺评定应按现行NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》的规定执行。

长输管道站内管道焊接检测执行GB 50540—2009（2012年版）第7.4.2条，无损检测应按现行SY/T 4109《石油天然气钢质管道无损检测》的规定进行，超出现行SY/T 4109适用范围的其他钢种的焊缝应按现行NB/T 47013《承压设备无损检测》的要求进行无损检测及焊缝缺陷等级评定。工业管道焊接检测按照GB 50235—2010第8.3条及第8.4条执行：现场焊接的管道和管道组成件的承插焊焊缝、支管连接焊缝和补强圈焊缝、密封焊缝、支吊架与管道支架焊接的焊缝，以及管道上的其他角焊缝应按现行GB 50184的有关规定，对其表面进行磁粉检测或渗透检测。磁粉检测或渗透检测应按现行NB/T 47013的有关规定执行。

近年来，随着焊缝质量引起的事故逐渐增多，工程实际对焊缝的质量控制越来越严，双百检测、第三方复检等手段为常见的措施。而对于外部环境复杂、施工周期长的长输管道而言，提高焊缝检测标准也成为地方质检部门的重要手段，如陕西省市场监督管理局在2020-04下发《关于进一步加强压力管道安全监管工作的通知》［42］，明确提出油气长输管道无损检测标准统一按照NB/T 47013的有效版本要求执行，这可能是未来的大趋势之一。

3.6 站内管道试压

长输管道站场阀室试压按照GB 50251—2015第11.2.3条及第11.2.4条执行：站场阀室强度试验应采用水作试验介质，试验压力不应小于设计压力的1.5倍，试压时间不小于4 h；严密性试验应采用空气或其他不易燃和无毒的气体作试验介质，试验压力应为设计压力，试压时间不小于24 h。

工业管道试压按照GB 50235—2010第8.6.1条、第8.6.4条及第8.6.6条执行：管道安装完毕、热处理和无损检测合格后，应进行压力试验，压力试验应以液体为试验介质。承受内压的地上钢管道及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍，稳压10 min后将试验压力降至设计压力，再稳压30 min。输送极度、高度危害介质以及可燃介质的管道，必须进行泄漏性试验，试验介质宜采用空气，试验压力为设计压力，稳压10 min。

3.7 监督检验

作为不同类别的管道，长输管道和工业管道有不同的监督检验规则和要求。需要注意的是，TSG D7006—2020《压力管道监督检验规则》明确提出，长输管道站场内压力管道，施工监检按照工业管道执行，其监检机构应具有工业管道安装监督检验资质。这也容易被误解为长输管道站场内压力管道需按工业管道来设计，根据《全国压力管道设计和审批人员培训教材（第四版）》表1.3.1，天然气输气站内部管道、原油成品油输油站内部管道由设计确定压力管道类别，并按相应标准规范设计、施工，但是按工业管道类别监督检验。也就是说站内管道的压力管道类别应根据设计文件来定，而实际工程中长输管道站内工程多以GB 50251和GB 50253为依据，避免了一个输送体系执行两套标准造成的诸多不便。

4 结语

长输管道和工业管道是两大不同类别的压力管道，其设计、施工、监督管理等均有可作为依据的独立完善的标准体系，实际工程中应区分两者的类型，按各自的要求区别对待。可以预见，随着未来工程建设的发展，长输管道和工业管道在材料、焊接、监检等方面可能会出现局部的融合，但两者的功能和属性决定着两者无法相互替代。