GB/T 20801.4—2020《压力管道规范 工业管道第4部分：制作与安装》标准修订变化与要点分析

李 响* 殷小明 王 克 吴 晨 陈 艺

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

0 前言

工业管道是工厂的“血管”[1]，具有系统庞大、布置复杂、材质规格多样、运行条件多变等特点。管道安装过程受到人为因素、材料质量因素、施工技术因素等影响，使施工过程中的质量和进度管理较为困难，而管道安装质量差则会给工厂生产留下安全隐患。

为了保障工业管道的运行安全，各国针对压力管道制订了相应标准。例如美国机械工程师协会（ASME）制定了工业管道规范ASME B31.3；我国于2006年参照ASME B31.3制定了GB/T 20801—2006《压力管道规范 工业管道》[2]。

随着工业管道安装和检测技术不断发展，我国于2020 年修订了GB/T 20801—2020《压力管道规范 工业管道》，修订过程中参考了相关国际标准（如ASME B31.3-2014，EN 13480.4:2002，ASME PCC-1-2013），也借鉴了石化、电力等行业的通用做法，新标准于2021 年6 月1 日正式实施。

GB/T 20801—2020 标准是工业管道推荐性、基础性标准，也是安全技术法规TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程》的协调标准。GB/T 20801.4—2020《压力管道规范 工业管道 第4 部分：制作与安装》主要规定了工业金属压力管道的制作和安装的基本要求，包括工业管道的制作、管线焊接、材料预热、焊后热处理、装配、管线清理等方面[3-4]。

本文将GB/T 20801.4—2020 标准与GB/T 20801.4—2006版标准进行了对比，主要介绍了GB/T 20801.4—2020《压力管道规范 工业管道 第4部分:制作与安装》标准的内容，聚焦工业管道元件及材料检查和验收、管道制作、焊接工艺评定和焊工技能评定方面的变化情况，以及附件焊接、热处理等变动。

1 工业管道制作要求

1.1 工业管道施工质量控制

在工业管道实际安装过程中，工程量大、涉及面广、节点多、时间紧，需要正确选择管线材料，提前拟定施工质量方案和计划，并且从安装前、中、后三阶段控制好施工安装质量和施工进度，着重关注焊口的焊后热处理和耐压试验，及时追踪每条管线的施工质量情况[5-6]。

管道工程施工的基本依据是管道设计文件，在施工时，施工单位时常发现不符合实际或设计不合理的情况，有时还存在采购材料困难及引用新材料等状况，需要采用代用材料进行施工。鉴于此，修订后的标准新增条文4.2 参照了工程建设施工规范GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》，对设计文件修改和材料代用提出要求。新的标准中规定施工单位可对材料代用或设计文件提出意见，原设计单位研究决定后可作出设计变更，经意见签署和盖章后，施工单位根据变更后的设计文件进行施工。

为了提高工业管道安装质量，许多企业采用信息管理系统对管道安装施工工程中的焊接、热处理、检测信息、焊工人员进行统一管理，实现信息共享，有效提高管道的安装效率新标准。GB/T 20801.4—2020标准中新增了条文4.3，鼓励管道制作和安装单位采用工业管道信息化管理系统来管理管道的安装进程，建议制造和安装单位在管道安装过程中保存好管道元件、焊接热处理等相关信息，及时掌握工艺管道施工的相关信息，合理安排好人员配置，做好安装质量关键节点的控制工作。

1.2 管道元件及材料检查和验收方面

处理工业管道不合格品时，2006 版标准采用“加倍抽样”检查[7]，实际工作中，考虑到压力管道元件和材料是重要安全部件，不能将不合格品应用到工业管道的安装现场，采用“加倍抽样”验收仍然存在漏检的可能性。基于“从源头管控风险”的理念，故删除了原条文5.7.1 条中“加倍抽样”检查的规定，2020 版新标准要求抽样验收中只要发现一件不合格品，就需要对该批次进行100%检查。

1.3 管道制作方面的变化

工业管道施工时，需要采用磁力探伤等方法对管道的宏观状况进行检测，确保工业管道的材质符合安装要求。2006 版规范只对工业管道的板焊管提出了该项要求，实际管道元件及其材料在加工和安装过程中都会遇到类似情况，现场安装时管道的机械损伤情况较多，易留下隐患，因此2020 版规范中新增了条文6.1.4 ，规定管道元件及其材料在加工职责和安装过程中的表面机械损伤，将表面机械损伤的要求扩大到了所有的管道元件及其材料。

GC1 级管道压力等级比较高，其弯管制作工艺对弯管的质量具有较大影响，且弯管表面容易出现裂纹等缺陷，因此2020 版规范中新增条文6.3.5，规定GC1 级管道弯管弯制后，应逐件对弯曲部位进行磁粉检测或渗透检测。

修订后的2020 版标准参照了FZ 211—2013《夹套管施工及验收规范》，增加了保证内管质量的要求，其中新增条文6.7.2 规定夹套管在制作过程中应确保内管的焊缝裸露可见，并且在内管检验合格前不能封闭焊接。其中内管焊缝裸露可见是为了便于检查质量，从而确保内管的制作质量。

2 工业管道焊接要求

2.1 焊接工艺评定和焊工技能评定方面的变化

压力管道常用的焊接方法包括钨极氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保焊等，在工业管道焊接过程中可能形成未熔合、咬边、夹渣等焊接缺陷。在压力管道制作和安装现场，经常会发生设备管道、特殊管件与管道的材料不同，需要异种材料焊接等情况，但现场无法采购到满足焊接工艺评定需要，与设备接管、特殊管件材料相同或者相近的管件。因此。2020版规范新增条文7.1.3 对焊接工艺评定替代做出规定，指出可采用预焊接工艺规程进行技术评审的方式代替焊接工艺评定，并给出了前提条件。

开展预焊接工艺规程评审工作时，需要满足上述限制条件，并且由施焊单位组织监理工程师、技术专家给出评审报告，管道施工单位可利用评审通过后的预焊接工艺规程来制定相应管道焊接工艺规程。

工业管道施焊时，焊接工艺规程是指导热处理工和焊工的工艺文件，证明施焊单位具有按照国家规定的安装合格产品的能力，焊接工艺文件是检查焊接工艺落实情况的重要依据。在实际工作中，许多施焊单位和焊接工程技术人员常忽视焊接工艺评定和焊接工艺规程的作用。因此2020 版规范新增条文7.1.4 提出了焊接工艺规程的编制要求，要求管道施焊单位根据焊接工艺评定报告（或者通过技术评审的预焊接工艺规程）来编制焊接工艺规程。对焊接工艺规程提出了统一、规范的内容要求，加强施焊单位和焊接技术人员对焊接工艺规程内容和编制质量的重视程度。

保证焊接质量的基本条件是正确选用焊接材料，一般设计文件给出焊接材料，通过焊接工艺评定验证后，用于工业管道的焊接。2020 版规范新增条文7.2.1给出了焊接材料选用的基本原则：首先考虑焊材和母材的匹配性，然后保证焊接结构的使用性能，再按照母材的力学性能、化学成分、焊接性能、焊后热处理、现场使用施工条件等因素进行综合考虑，必要时可以通过试验确定。此外，还应该考虑焊接材料的工艺性能，焊材的工艺性能不好，电弧容易燃烧不稳定，不易脱渣，飞溅大，焊缝易出现气孔，产生焊接缺陷，因此选择焊材时应考虑焊材的工艺性能。

2.2 结构附件的焊接

工业管道安装工作通常在露天进行，管道上的永久结构附件需要和管道焊接在一起，构成承压焊接接头，因此工业管道的附件和管道的连接焊缝同样应予以重视。2020 版新标准增加了对工业管道结构附件的焊接要求。写明了工业管道设计文件规定应该采取哪一种焊缝形式。

工业管道上临时附件的焊接常根据附件的受力情况选择合适的焊接方法，例如热处理用的热电偶和管道连接，不用承受较大载荷，2020 版新标准中写明可采用电容储能焊接方法。所谓电容储能焊属于电阻焊方法，在焊接管道时，电容器通过变压装置放电，产生了焊接时间短、瞬时电流大的脉冲电流，从而将接触的金属迅速熔化，适合密封凸焊、环凸焊、多点凸焊。

2.3 焊接预热方面

工业管道焊接完成后需要及时进行热处理，工业管道的定位焊缝（又称点固焊缝）较短、较薄，拘束应力较大，易开裂，故2020 版规范新增条文8.2.4，明确了工业管道点固焊缝的预热要求，指出管道的定位焊缝预热温度要高于正式焊缝的预热温度。

返修焊缝是在开槽的缺口内完成焊接，焊缝较短，拘束应力较大，对于淬硬倾向较大的材料不仅需要预热，而且预热温度比原焊缝预热温度更高。所以2020 版规范新增焊缝8.2.5 明确了返修焊缝的预热温度要求。

此外，钴钼合金钢、9CrMoV 钢以及马氏体不锈钢的焊接冷裂纹倾向较大，施焊过程中需要保持焊缝区域的规定预热温度，当焊接中断时，如果不能维持预热温度，可能会产生冷裂纹，根据ASME B31.1 和GB/T 32270—2015、SH/T 3520—2015、DL/T 869—2012 等标准，2020 版新规范中新增条文8.4.3，提出了相应的限制条件和措施。其中对焊缝厚度的要求为：只有焊缝厚度达到不小于20%或10 mm（取小者）时才能中断焊接，其目的是让焊接接头具有一定的强度，有利于减少裂纹倾向，保证焊缝的质量。

2.4 焊接热处理方面

工业管道的焊后热处理是指将管道加热保温，再采用炉冷或空冷方式，达到降低管线的焊接残余应力、提高材料耐腐蚀性和改善机械性能等目的。修订后2020 版标准中新增条文b、c、d、f，给出的热处理温度范围较宽，指出了业主和设计者可根据工况条件确定热处理温度。Ni 含量不大于4%的低温镍钢热处理温度和碳钢、碳锰钢基本相同（595 ～650 ℃），因此对含Ni 量不高于4%的低温镍钢可采用降低焊后热处理温度延长保温时间的做法。

某些钢材如低温碳钢、高强钢、3.5Ni 等在较高的焊后热处理温度下延长保温时间会降低焊接接头的强度和韧性，ASME B31.3-2016 标准中表331.2 给出了这些材料的热处理温度为650 ℃。修订后的规范规定这些材料的焊后热处理的温度下限不低于550 ℃，目的是改善焊接接头的强度和低温韧性。

3 其他方面的要求

GC1 级工业管道通常为高温、高压、易燃、有毒、易爆介质的管道，而管道的法兰接头存在泄漏危险，因此，新版标准增加了法兰接头和螺栓的安装及紧固要求，从而保证GC1 级管道的安装质量并降低泄漏风险，指导管道安装人员对法兰安装的具体操作方法。此外，新版标准要求安装单位编制法兰接头的安装程序文件，并且经过部门负责人批准后方可操作。

2020 版标准规定了工业管道组件安装后需进行材质检查。合金钢及有色金属管道元件在使用前进行了材质和标记检查，但是标准仍然要求安装完毕后再次检查材质标记，从而避免管道安装过程中错用，复查管道焊缝，也为了避免焊材用错等状况。

工业管道的试压、吹扫和清洗作业往往在管道接口脱开状态下进行，完成试压、吹扫和清洗作业后，需要将管道安装复位，确保管道接口恢复到作业前的状态并确保质量。因此2020 版规范新增条文10.6.4，提出了试压、吹扫、清洗合格后管道和设备接口的复位检查要求。

在埋地管道方面，修订后的规范提出了埋地管道的支承地基的施工要求。埋地管道的载荷全部加载到支承地基上，通常要求管底土质、回填土质符合设计规定，管沟的沟底层应为夯实的回填土或原土层，沟底应平整，坡度顺畅，垫层的厚度、密实度和材料应符合设计规定，具有特殊性腐蚀的土壤应该按照设计要求处理，防止管道腐蚀或者不均匀下沉，此外，应排除地下水和积水，避免地基承载能力下降。

4 结论

工业管道的制作安装质量决定了后续的使用安全性能，使用修订后的GB/T 20801.4—2020 标准对工业管道的制作、焊接、预热、热处理、装配和安装提出了更加具体的规定，反映了工业管道材料制作和施工的新发展方向，提高了新时代我国工业管道的制作、安装水平。新规范进一步向国际通用工业管道标准看齐，为工业管道的制作、安装和安全运行提供了有效的技术依据，工程技术人员需要进一步学习新修订的标准，并运用到实际工作中去。