基于欧盟PED指令的压力管道选材研究

关键词：欧盟，PED指令，协调标准，压力管道，材料

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.03.044

0 引言

对于国内工程公司而言，在海外项目开拓和建设过程中，深入研究当地标准不仅是合规性的需要，更是项目成功的关键。以钢铁冶金行业为例，以往的海外业务多以东南亚等发展中国家为主，对其中的压力容器和压力管道，应用最多的是美国ASME标准体系，而欧盟标准几乎不涉及。随着近几年国内对海外工程开拓的不断深入，欧洲一些钢厂建设项目也频频向中国企业抛出橄榄枝，然而强势的ASME标准在欧洲并非畅通无阻，因此迫切需要研究欧盟及项目所在地的相关法规及标准，特别是像压容压管这样的特种设备，因其涉及重大安全问题，需要从法律法规到标准层面逐级开展研究，以规避不合规导致的法律风险和经济损失。本文着重讨论欧盟压力管道选材方面的法规及标准要求，和国标同类标准做比较，并提出一些合理建议，以期对海外工程设计人员起到一定的参考作用。

1 主要法规及标准依据

1.1 欧盟承压设备指令（PED）

作为国际主流标准体系之一，欧盟标准以其严苛著称。出口欧盟或者投放欧盟市场的大部分产品都需要CE认证，不同类型产品的CE认证需要满足其对应的欧盟指令。欧盟指令（Directive）是由欧盟委员会颁布的适用于所有成员国的具有间接强制性的法律形式，属于欧盟立法的重要组成部分。某个产品可能会涉及多项欧盟指令，例如一台空压机，可能涉及机械指令、承压设备指令、低电压指令、能效指令等，这就需要制造商对其产品可能适用的欧盟指令非常熟悉，充分了解指令的适用范围，豁免条件等内容。

本文讨论的压力管道，就涉及到欧盟承压设备指令。承压设备指令[1]（Pressure" Equipment Directive），简称PED指令，最新版本为2014/68/EU（取代97/23/EC），该指令是一项旨在确保承压设备在欧盟市场内安全投用的立法，适用于表压大于0.5 bar的压力设备或压力设备组合件（Assembly），包括锅炉、容器、管道、压力附件和安全附件等几大类，相当于中国的锅规、容规、管规三者合一。该指令主要规定了：针对不同流体类别的压力设备分类（Ⅰ～Ⅳ类），不同类别压力设备对应的符合性评估模块，基本安全要求（ESR），以及某些特定要求，其中基本安全要求（ESR）分为总则、设计、制造、材料等四个部分。指令规定Ⅰ类及以上压力设备都必须符合ESR，而对SEP类（即“良好工程实践”类，其特征参数低于Ⅰ类压力设备）则不要求执行ESR。本文讨论的压力管道选材的主要依据就是来源于ESR第4部分“材料”的相关规定。

需要说明的是，本文中的“压力管道”并非我国《特种设备目录》定义的“压力管道”概念，欧盟法规和标准里面也没有“压力管道”这一专用术语，本文的“压力管道”特指适用于PED指令的“管道（piping）”类。

1.2 协调标准（Harmonized Standard）

“协调标准”是一个专用术语，是指和欧盟指令配套的一系列技术规范，它有以下几个特点：（1）协调标准清单在欧盟官方公报上发布；（2）协调标准本身并不具有强制性，但是采用协调标准是证明产品合规性的最直接有效的办法；（3）欧盟成员国会将欧盟协调标准转化为本国标准，称之为转化协调标准，例如在欧盟标准代号“EN xxxx”前加上前缀BS，变成“BS EN xxxx”，两者实质内容是一样的。

PED指令的协调标准有80余项，其中涉及管道选材的主要有：

● EN 13480《金属工业管道》[2]；

● EN 10216《承压用无缝钢管》[3]；

● EN 10217《承压用焊接钢管》；

● EN 10253《对焊管件》[4]；

● EN 1092《法兰及其接头》[5]；

● EN 10204《金属产品检验文件类型》[6]；

● EN 10220《承压用焊接钢管和无缝钢管尺寸及单位长度质量》。

其中EN 13480作为PED指令最重要的协调标准之一，于2 0 0 2年颁布，是压力管道领域与美标ASME B31.3比肩的国际权威标准。EN 13480适用于地上、管沟或埋地的金属管道，不论压力大小。所以单从压力限制角度看，EN 13480的适用范围大于PED指令。EN 13480对管道类别的划分（0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类）是按照PED指令中的分类数轴图。需要说明的是，PED指令中没有“0类”，EN 13480中的0类管道对应的是PED指令中的SEP类，此外EN 13480还有一类：最大允许压力≤0.5 bar管道，这类是不在PED指令适用范围内的。EN 13480包括8个部分，其编排与国标GB/T 20801类似，分为总则、材料、设计与计算、制作与安装、检验与试验等几部分，本文讨论的选材问题主要依据的是第2部分：材料。

2 欧盟压力管道选材

2.1 选材合规途径

根据PED指令要求，压力设备只能采用三种类型的材料：符合欧洲协调标准的材料（HSM）；获得欧洲材料批准的材料（EAM）；通过特殊认可和评定的材料（PMA）。本文研究的压力管道选材就是基于第一种方式，即采用欧洲协调标准材料。如果设计人员希望选用欧标以外的材料，例如ASME标准或中国标准材料，就需要采用PMA的方式（根据相关文献，能够获得EAM的是极少数[7]，即便是ASME标准中的成熟材料，迄今无一项获得EAM）。

根据PED指南I-13：“PMA应当以精炼、完整且正确的方式描述材料特性，适用于预期的应用，它应当包含定性和定量的数据，以证明满足了PED附件I中的基本安全要求（ESR）。编制PMA的责任在于压力设备制造商。PMA应当成为技术文档的一部分”。对于Ⅲ类和Ⅳ类设备的PMA，必须由公告机构（NotifiedBody，PED指令中定义的第三方机构）执行。

2.2 钢管标准及材质

EN 13480-2附录D“承压用钢材及组件欧洲标准清单”给出了钢管及管件选用标准，如表1所示。以无缝钢管为例，本文重点讨论其中常用的室温等级和高温等级，即EN 10216-1和EN 10216-2，而低温钢和不锈钢并不常用，故略过。

（1）EN 10216-1

EN 10216-1是适用于室温（Room temperature）条件的非合金无缝钢管标准，包含6 个牌号等级：P195TR1、P235TR1、P265TR1、P195TR2、P 235TR2、P265TR2（符号说明：P 表示压力用途，235表示最小屈服极限，R 表示“roomtemperature”，数字1适用于无规定铝含量、冲击性能和特定检验和试验要求，数字2适用于有规定铝含量、冲击性能和特定检验和试验要求）。

P235TR1与国标Q235B主要参数对标如表2所示。从数据对比来看，两者力学性能接近。两者屈服强度虽然都是235 MPa，但欧标是取上屈服强度，国标是取下屈服强度，而下屈服强度更多被采用作为材料屈服强度的指标，因为它提供了材料在屈服阶段一个更稳定的参考点，不包括任何瞬态效应。

需要注意的是，E N 1 0 2 1 6 - 1中明确表示P195TR1～P265TR1不支持PED指令的基本安全要求（ESR），故TR1只能用于0类及以下管道，TR2则没有这个限制。

基于上述分析，针对钢厂中常用的常温压缩空气/氮气管道，推荐选用P235TR2。

（2）EN10216-2

EN10216 -2是适用于升高温度（Elevate dtemperature）条件的非合金及合金钢无缝钢管标准，其中非合金钢管共有3个牌号等级：P195GH、P235GH、P265GH（G H表示适用于“elevate dtemperature”），合金钢牌号等级有20余个，本文重点研究非合金钢。

根据GB 5310 —2008附录中外钢材牌号对照表，20G/20Mn G对应P235GH，25Mn G对应P265GH。P235GH/P265GH与国标20/20G/25MnG主要参数对标如表3所示。从数据对比来看，20/20G略优于P235GH，25MnG略优于P265GH。根据上述分析，针对钢厂中的中、低压蒸汽管道，推荐选用P235GH。

2.3 管道外径、壁厚规格

在EN 10216《承压用无缝钢管》和EN 10220《承压用焊接钢管和无缝钢管尺寸及单位长度质量》中都给出了管道外径壁厚规格，只是后者比前者列出的壁厚规格更多。欧标管道规格标准与国际标准ISO 4200相同，其外径规格有3个系列，以1系列（即国际上广泛采用的大外径系列）为主，2、3系列（小外径系列）用于特殊场合。欧标的管件及法兰接口尺寸也都是采用1系列的尺寸。

国标GB/T 17395《无缝钢管尺寸外形重量及允许偏差》也是采用了ISO 4200，但同时给出了圆整后的尺寸。ASME标准外径系列与ISO 4200的1系列也相同。

管道订货时需明确其数量、规格、标准、材质、检验证书等要求，例如：100t-Tube-168.3×4.5-EN10216-1-P235TR2-3.2。上述代号中的“3.2”表示需要提供3.2型检验证书。关于材料检验证书的相关介绍详见2.6小节。

2.4 管件标准与选型

（1）EN 10253简介

欧盟管件标准EN 10253《对焊管件》一共包含4个部分，其中的第2部分和第4部分属于PED指令的协调标准，即EN 10253-2和EN 10253-4，前者适用于非合金钢和铁素体合金钢，后者适用于奥氏体不锈钢。EN 10253-1和EN 10253-3因不带检验要求而未被纳入协调标准清单。标准中给出了各类管件的尺寸。管件的材质牌号等级与直管一致。

（2）管件尺寸

欧标管件尺寸和GB/ T 12459中的Ⅰ系列基本一致，但需要注意的是，欧标的弯头分为mo d le2D、3D、5D 这三种，分别对应GB的短半径、长半径、3D，前两种类型欧标和国标尺寸一致，但是对于第3种，两者尺寸略有差异（欧标弯曲半径值略小于国标）。

（3）无缝管件和焊接管件

EN 10253包含无缝管件和焊接管件，根据指令要求，无缝管件被视为材料，而焊接管件被视为组件，在该标准中，对两者的要求是有所不同的。如需使用无缝管件，在采购订单中必须明确是无缝，否则制造商将根据需求自行确定使用无缝还是焊接母材。

（4）A型管件和B型管件

EN 10253定义了两种类型的管件：A型和B型，这两种类型的管件都可用于压力管道。

A型管件：具有减压因子（with reduced pressurefactor）的对焊管件，在焊接端和管件主体具有与直管相同的壁厚。它们对内部压力的抵抗力通常小于相同尺寸直管的抵抗力。如果选用typeA需要计算其允许承压值，如果能满足设计压力也是可以选的，EN 10253附录中给出了减压因子的取值。

B型管件：全工况压力下使用的对焊管件，在管件主体上增加了壁厚，其抵抗内部压力的能力与直管相同。

国标GB/T 12459（同ASME 16.9）规定“管件的设计应保证管件与其连接的相同规格材质壁厚的无缝直管具有同等的承受内压的能力”，也就是说国标管件等效于欧标的B型管件。稳妥起见，海外工程中压力管道的管件推荐选用B型。如果对经济性十分敏感，也可选用A型管件，但是必须进行强度校核计算。

（5）管件规格代号举例

管件订货时需明确其数量、规格、标准、类型、材质、是否无缝等，例如弯头的规格代号：1000 elbows-EN 10253-2-type A-modle 3D-90°-114.3×6.3-P 265GH-TC1-option 3： seamless；三通的规格代号：5 0 0 te e s-E N 10 2 53 -2 -t y p eB-114.3×6.3-88.9×4.0-P235GH-TC2。

上述代号中的TC 1或TC 2是针对不同钢种的测试类别要求，根据EN 10253的规定，非合金钢和合金质量钢选择TC 1或TC 2都可以，合金特殊钢只能选择TC 2。

2.5 法兰标准及垫片选型

（1）法兰

欧标法兰标准EN 1092《法兰及其接头》包括4个部分，除了第2部分的铸铁法兰外，其余3个都属于PED指令的协调标准，分别是：EN 1092-1钢制法兰、EN 1092-3铜合金法兰和EN 1092-4铝合金法兰。

欧标法兰采用PN系列，范围从PN2.5到PN400，公称直径从DN10到DN4000，其接口外径均采用1系列尺寸。

国标GB/T 9124.1《钢制管法兰 第1部分：PN系列》规定的法兰尺寸与EN 1092-1保持互换（GB/T9124.1法兰接口外径有两种尺寸，≤DN2400的系列Ⅰ尺寸和≥DN2600的系列Ⅱ尺寸与欧标相同，除DN65和DN125稍有差异），技术要求也基本一致，两者差别在GB/T 9124.1引言部分有详细描述。在附录A中还列出了与EN 1092-1法兰类型与密封面代号的对应关系，以密封面型式代号为例，平面的国标代号为“FF”，欧标代号为“A”；突面的国标代号为“RF”，欧标代号为“B”。

（2）法兰垫片

EN 13480-3附录P给出了法兰垫片选型推荐，其列出了工程中常用的9种材质的垫片，包括纤维、石墨、聚四氟乙烯、金属缠绕式、金属包覆式等，对每种材质给出了它适用的流体条件、最大承受温度、流体最大压力、最大公称压力等，具有非常明确的指导作用。

2.6 关于材料证书

根据PED指令，压力设备的材料应提供相应的检验证书。根据EN 10204，材料检验证书有4种：（1）2.1型-与合同的一致性声明；（2）2.2型-试验报告；（3）3. 1型-检验证书；（4）3. 2型-检验证书。前两种属于非特定检验类型，由材料制造商直接出具，对其资质没有特定要求；后两种属于特定检验类型。指令规定，对于II、III和IV类压力设备的主要承压部件，必须提供3.1或3.2证书。3.1和3.2证书是等效的，3.1证书由材料制造商直接签发，3.2证书需要公告机构（Notified Body）介入。

能够签发3.1证书的材料制造商必须是经过欧盟设立的有资质机构认证且通过了具有特定材料评估的质量管理体系认证的。对国内材料制造商而言，要取得签发3.1证书的资格比较困难，通常需要按照3.2证书来操作，即通过公告机构介入监督、检验，由该机构签发3.2证书，证书上必须体现客户名称和材料制造商名称。

需要说明的是，如果在某个材料标准或订单中有特殊要求，非特定检验可以被特定检验代替。例如无缝钢管标准EN 10216-2，要求材料检验文件类型必须是3.1或3.2，与管道类别无关。也就是说，在具体的材料标准中，要求可能会高于PED。

3 结语

本文针对国内少有研究的欧盟压力管道选材这个主题，从强制性的欧盟指令（PED）入手，从中找出压力管道选材的三种合规途径，并基于第一种途径（HSM），通过研究指令的协调标准，从钢管材质、管道规格、管件、法兰、垫片、材质证书等方面系统梳理出欧标对压力管道的相关要求，提炼出标准中需要注意的事项。虽然欧盟指令并未强制要求压力管道采用欧标材料，但采用欧盟协调标准材料是证明合规性（即CE认证的需要）的最直接有效的方式。本文为压力管道欧标材料的选用提供了参考。

此外，本文在研究欧标材料过程中也对比了国内标准，主要得出以下结论：（1）对于同等级别的无缝钢管，在力学性能参数方面，国标略高于欧标；（2）欧标管件分为A型和B型，B型可理解为加强型，相当于国标管件（GB/T 12459—2017）的要求；（3）国标法兰PN系列参考了欧标，两者具有一定的互换性。

作者简介

龚维婷，高级工程师，主要从事钢铁企业热能与动力系统工艺管道设计工作。

（责任编辑：张瑞洋）