压力管道标准及管道等级表
（讲座提纲）
全国压力管道标准化技术委员会 岳进才
1 压力管道工程标准 1.1 综述
1.2 常见基础性工程规范 1.3 工业标准
1.4 ASME B31.3规范解读 1.5 GB/T20801规范解读 2 管道等级表 2.1 综述
2.2 管道等级表 2.3 其它
3 管道材料选用 3.1 材料的基本性能
3.2 常用材料类型及特点 3.3 高温对材料选用的影响 3.4 低温对材料选用的影响 3.5 介质对材料选用的影响 3.6 材料选用原则 4 管道组成件压力设计 4.1 载荷类型
4.2 许用应力及强度准则 4.3 标准管道组成件 4.4 非标准管道组成件 5 管道组成件型式及选用5.1 连接型式及选用 5.2 钢管
5.3 管件及分支接头 5.4 法兰及法兰接头
Email: 2014.05
目录
6 阀门选用
6.1 阀型选用基本原则
6.2 常用关断阀的特点及应用 6.3 常用阀门的属性参数选用
1 压力管道工程标准
1.1 综述 1.1.1 标准体系
标准体系的构成：指令性规范（法规），基础性工程规范，单项或行业工程标准，项目工程规定，工业标准。
1）指令性规范（法规）：法定，强制性；技术管理性；适用范围（监管范围，包括了设计、采购、制造、建造、使用、维修和改造）。国内外的差别。 典型代表：PED97/23，Pressure Equipment Directive；TSG D0001 压力管道安全技术监察规程 工业管道。 2）基础性工程规范：
与指令性规范相比：推荐性/非唯一性，用户负责制；技术性；建造标准。 与行业或项目工程标准相比：通用性：适用范围广，不针对特定行业；基础性：系统性要求，最低要求，不能代替设计手册。强调：符合规范要求而出现问题，仍由设计者负责；安全性：安全标准，风险控制。 典型代表：ASME B31系列；GB/T20801系列。
3）单项或行业工程标准：针对特定的介质环境或针对特定的行业而给出的更有针对性、更详细的工程规定。一般情况下，是基础性工程规范的补充和细化。 典型代表：NACE MR0175，油田设备用抗硫化裂纹的金属材料；API941，石油化工厂高温临氢用钢；SH3059，石油化工管道设计器材选用规定；GB50030，氧气站设计规范。
4）项目工程规定：比单项的工程标准或行业工程标准更有针对性，规定更详细。一般情况下，是基础性工程规范和单项或行业工程标准的补充和细化。 典型代表：各工程公司或设计院/所针对具体项目的工程规定。
5）工业标准：为实现标准化、系列化工程建造而设置的支持性标准。包括产品标准和实践方法。详见1.1.3节。
1.1.2 4+1层级，鱼头、鱼骨、鱼刺与鱼肉的关系
指令性规范（法规）为鱼头，针对重要的方面给出强制性要求，不能突破。 基础性工程规范为鱼骨，框架性规定，最低安全规则。
单项或行业工程标准、项目工程规定为鱼刺，依附于基础性工程规范而给出的更具体的要求，是基础性工程规范的补充和细化。
工业标准是鱼肉，与上述的工程规范一起构成整个工程标准体系。
1.1.3 应用现状
1）对工程规范层级的认识不足：期望基础性工程规范包罗单项/行业标准和项目规定的内容。
2）将指令性规范和基础性工程规范的适用范围混淆。 3）将基础性工程规范、单项/行业标准视为指令性规范。
4）多版本同层级的工程规范并存现状，同时也造成引用标准时的困惑及由此产生的问题。
5）由于行业格局及部门利益问题，造成产品标准的重复及由此带来的应用困惑，同时又都不完善。
1.2 常见基础性工程规范 1.2.1 ASME B31.3管道规范
ASME B31.3标准应用广泛，影响较大，很多其它类似的标准等效采用了该标准，或直接引用并加以修订和补充。见后面所述。
ASME B31.3是ASME B31系列标准中的一个，其它标准表列如下： B31.1 Power Piping/动力管道； B31.2 Fuel Gas Piping/燃气管道； B31.3 Process Piping/工艺管道；
B31.4 Pipeline Tansportation System for Liquid hydrocarbons and other
Liquids/烃类、液态石油气、无水氨和酒精的液体输送管道系统；
B31.5 Refrigeration Piping and Heat Transfer Components/制冷管道和传热组件；
B31.6 化工厂管道（从未出版）；
B31.7 核管道（移入ASME锅炉压力容器规范第III卷）；
B31.8 Gas Transmission and Distribution Piping Systems/天然气输送和分
配管道系统；
B31.9 Building Services Piping/建筑用管道； B31.10 深冷管道（从未出版）；
B31.11 Slurry Transportation Piping Systems/浆液管道。 B31.12 Hydrogen Piping System Code/氢用管道系统和管道。 其中，B31.3是基础标准，其它是特例。在适用范围上给出了衔接点。
对于B31系列标准，各标准由不同类型的专家编制，因此各标准的风格和内容安排并不尽相同。
1.2.2 GB/T20801及系列标准
GB/T20801标准是由国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局管理、全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会负责组织编写的压力管道基础性工程规范，与压力管道技术安全监察工程配套的技术性支持标准。
按照压力管道安全管理与监察规定对压力管道的划分（GA类、GB类、GC类、GD类），也对应编制了四个压力管道工程规范。分别是： GB/T20801 压力管道规范 工业管道。2006年已颁布实施；
GB/T(20802) 压力管道规范 动力管道。2013年10月已提交报批稿； GB/T(20803) 压力管道规范 长输管道。2013年10月已提交终审稿； GB/T(20804) 压力管道规范 公用管道。2014年3约已提交提纲稿。 其中，GB/T20801是基础标准，其它是特例。在适用范围上给出了衔接点。 特种设备安全法。监管范围可能会缩小（比如，DN150及以上管道）。
1.2.3 ISO15649石油及天然气工业管道
类似于ASME B31.3和GB/T20801，但该规范内容较少，明确指明引用了B31.3，是B31.3的补充。特点：对管道布置给出了原则性要求。 ISO15649共有5个章节和2个附录： 第1章 第2章 第3章 第4章
适用范围：适用于石油化工生产装置。与ASME B31.3一起用。 相关标准：ASME B31.3。
术语和定义：给出了化工厂、承压管道等常用名词解释共19个。 金属管道：分9节，分别对责任、材料、安全措施、放空与排凝、设计条件、管道布置、埋地管道、腐蚀等进行了原则性规定。
第5章 非金属管道或非金属衬里管道：分2节，分别对设计条件和设计基本
原则进行了规定。
附录A 管道布置：对管道布置提出了原则要求。
附录B 埋地管道：对埋地管道设计提出了原则要求。
1.2.4 EN13480 工业金属管道
类似于ASME B31.3和GB/T20801。结构和内容含量与B31.3相似，很多规定也相同，但也存在一些明显的差异。特点：是一个可以与B31.3分庭抗礼的基础性工程规范。
与GB/T20801类似，有6个分项标准组成： EN13480.1工业金属管道 一般规定 EN13480.2工业金属管道 材料
EN13480.3工业金属管道 设计和计算 EN13480.4工业金属管道 预制与安装 EN13480.5工业金属管道 检查和试验
EN13480.6工业金属管道 埋地管道的附加要求
EN13480与ASME B31.3差异的典型例子：管道分级，材料的许用应力，承压管道组成件的压力计算。
1.2.5 前瞻性技术：三大类14种失效模式的评定
举例：三大类14种失效模式
第I类：短期失效模式 I-1：脆性断裂； I-2：韧性断裂；
I-3：超量变形引起的接头泄露；
I-4：超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂； I-5：弹性、塑性或弹塑性失稳（垮塌）；
第II类：长期失效模式 II-1：蠕变断裂；
II-2：蠕变引起的机械接头超量变形或过大的载荷转移； II-3：蠕变失稳； II-4：磨蚀和腐蚀；
II-5：环境助长开裂。如应力腐蚀开裂，氢致开裂；
第III类：循环失效模式 III-1：扩展性塑性变形； III-2：交替塑性；
III-3：弹性应变疲劳（中、高周疲劳）和弹塑性应变疲劳（低周）； III-4：环境助长疲劳。
1.3 工业标准 1.3.1 产品标准
包括尺寸标准、制造标准、材料标准等。
1）尺寸标准
尺寸标准体系，两个基础尺寸标准（管子和法兰），大外径系列和小外径系列，PN系列（欧式）和CLASS系列（美式）。
尺寸标准体系现状，ASME与GB的异同，兼容性。举例：管子外径和壁厚尺寸，法兰螺栓孔尺寸，55°锥管螺纹和60°锥管螺纹。 常用尺寸标准见表1.3.1-1。
表1.3.1-1 常用管道组成件尺寸标准 SH标准体系 一般管道 长输管道 管件 SH/T3405 GB/T9711.1 SH/T3408 SH/T3409 SH/T3410 GB/T14626 GB/T12459? GB/T13401? “大外径系列”/CLASS系列 GB标准体系 GB/T17395 GB/T9711.1 ANSI标准体系 ANSI B36.10 ANSI B36.19 API 5L ANSI B16.9 ANSI B16.11 ANSI B16.28 GB/T12459? GB/T13401? GB/T14383? ? HG/21634 HG/21635 HG/21631 HG/21632 “小外径系列”/PN系列 JB标准体系 HG标准体系 HG20553 GB/T14383? GB/T14626 法兰 垫片 SH/T3406 SH/T3401 SH/T3402 SH/T3403 SH/T3407 紧固件 SH/T3404 GB5780～GB5782 GB41 GB6170 阀门 API600 API602 API603 API608 API609 API594 其它尺寸 标准 GB/T12232～ GB/T12247? API600 API602 API603 API608 API609 API594 MSS SP-95 MSS SP-97 MSS SP-48 ANSI B18.2.1 ANSI B18.2.2 GB9112～GB9131 GB4622.1～2 ANSI B16.5 ANSI B16.20 ANSI B16.21 JB/T74～86 JB/T87 JB/T88 JB/T89 JB/T90 GB5780～GB5782 GB41 GB6170 JB系列? HG20592～HG20605 HG20606～HG20612 HG20613～HG20614 JB系列? 注：?GB标准体系的管子管件标准原来是借助于SHJ405进行定义的，目前SHJ405已被修订成
SH/T3405，而且定义已作了改变。因此，GB系列管件标准也应作相应修订才能使用；此处应为该标准的A系列。
?同?。此处应为该标准的B系列。
?GB/T12232～GB/T12247目前尚存在较多问题，实际上并没有推广应用，它可用相应的API标准取代。
?JB系列指原来的JB系列阀门标准，现在大多数阀门制造厂仍按该系列阀门标准生产。 ?这里仅列出了主要的相关标准，不是全部标准。
2）制造标准和材料标准
中国制造标准和材料标准体系现状/ ASME与GB应用工程材料的异同：政出多头，各自为政，例如钢管、阀门、板材、锻件标准；配套性差，例如缺少中高温焊管、螺栓、对焊管件制造标准；碳钢的低温限制；标准的严密性和生产的随意性；阀门铸件和不锈钢材料靠近了ASTM材料，但配套标准没有跟上，等效和等同的问题。举例：国产低温碳钢材料。
管道材料的进展：生产方法带来的影响，AOD/VOD精炼技术的应用，GB150对硫、磷要求的提高，超低碳不锈钢的应用；新材料的开发，举例：347AP，P92。
常用管道组成件制造标准见表1.3.1-2。
产品名称 碳钢无缝钢管 国标材料 GB/T8163GB3087GB9948，，，表1.3.1-2 常用管道组成件制造标准 ASTM材料 说明 ASTM A53，A106 非等效 GB6479，GB5310 长输专用无缝和焊接钢管 焊接碳钢钢管 低温无缝钢管 合金钢无缝钢管 合金钢焊管 不锈钢无缝钢管 不锈钢焊管 碳钢及合金钢管件 低温碳钢管件 不锈钢管件 碳钢锻件 低温碳钢锻件 合金钢锻件 （无） （GB12459） JB4726NB/T47008 JB4727NB/T47009 JB4726NB/T47008 ，ASTM A182 非等效 ，ASTM A350 非等效 ，ASTM A420 ASTM A403 ASTM A105 （无对应） （无对应） 非等效 GB/T9711.1， GB/T9711.2 （无） GB/T 18984 GB9948（无） GB/T14976 GB/T12771 （GB12459） ，GB6479，GB5310 ASTM A691 ASTM A312 ASTM A358 ASTM A234 （无对应） 等效 等效 （无对应） ASTM A671，A672 ASTM A333 ASTM A335，A213 （无对应） 非等效 非等效 API5L 等效 不锈钢锻件 碳钢板材 低温碳钢板材 合金钢板材 不锈钢板材 碳钢铸件 低温碳钢铸件 合金钢铸件 不锈钢铸件 常规螺栓材料 低温螺栓材料 JB4728NB/T47010 GB713 GB3531 GB713 GB24511 GB12229 JB7248 JB5263 GB12230 （无） （无） ，ASTM A182 ASTM A515 ASTM A516 ASTM A387 ASTM A240 ASTM A216 ASTM A352 ASTM A217 ASTM A351 ASTM A193/A194 ASTM A320 等效 非等效 非等效 非等效 等效 等效 等效 等效 等效 （无对应） （无对应） 3）产品制造的几个深层次问题
关于非金属夹杂物：不可避免，对金属基体的割裂，微观空隙，裂纹起裂源，对二次变形加工的影响。非金属夹杂物等级的应用。举例：氢介质环境下非金属夹杂物的影响；管件成型时的开裂。
关于残余元素和杂质元素：产品标准一般不给出残余元素和部分杂质元素的限制，举例说明残余元素和部分杂质元素对金属材料性能的影响：钒对碳钢性能的影响，铜对不锈钢性能的影响。
关于金属晶粒度：冶金理论，高温下自动长大的特性，对金属材料性能的影响。举例：常用变形加工金属材料的精度级别及应用。
关于承压金属部件的表面缺陷：常见缺陷类型（imperfection和defect的差别）及分类，缺口敏感效应。举例：常见表面缺陷控制的工程例子。
关于承压金属部件的表面缺陷：常见缺陷类型，客观存在，缺陷的稳定与开展，无损检验。举例：某装置用不锈钢焊管的采购要求与现场检验要求的冲突。
关于产品标准的最低要求：标准编制者不知道产品的介质应用环境，产品标准不解决特殊介质环境的特殊要求。举例，上述残余元素和杂质元素的影响，材料的高温性能。
关于质量管理：资质与过程控制，ISO9001的内涵：做你所写的，写你所做的。举例：国内外配管设计规定的差别。
关于生产细节：型式试验，过程控制。举例：不锈钢材料的酸洗。 上述问题与采购技术要求有关，与制造商选择有关。
1.3.2 实践方法
包括检验方法、焊接规定、热处理规定等配套标准。 1）检验方法
检验方法涉及到化学成分检验方法及规定、机械性能检验方法及规定、金相分析规定、腐蚀试验方法、各种无损检验方法及规定等。
化学分析分金属元素和非金属元素等测定方法，测定误差，产品分析和熔炼分析。
机械性能除常规拉伸试验，还包括硬度检验、冲击试验等。延伸率的标准值。 无损检验分锻件、板材、钢管、铸件等，方法和判定指标不同。 举例见表1.3.2。
名称 化学成分 机械性能 金属晶粒度检验 非金属夹杂物检验 晶间腐蚀试验 超声波检验 射线检验 磁粉检验 着色检验 GB4334 JB4730 JB4730 JB4730 JB4730 ASTM A262 ASTM A388/E213 MSS SP-54 ASTM E709/A275 ASTM E165 非等效 非等效 非等效 非等效 非等效 国标 GB/T222 GB2975 GB/T6394 GB/T 10561 表1.3.2 常见检验方法举例 说明 ASTM ASTM A751 ASTM 370 ASTM E112 ASTM E45 非等效 非等效 等效 等效 2）焊接规定
最典型的焊接规定是焊接评定。例如ASME IV和JB4708。 （其它略）
1.4 ASME B31.3规范解读 1.4.1 综述
如前所述的特性：推荐性/非唯一性，用户负责制；技术性；建造标准；通用
性；基础性，最低要求；安全性。
与EN规范的区别：ASME的特点是通过引入系数而简化设计，EN标准则是尽可能计入各种影响因素。 不包括管道布置。
1.4.2 第一章 应用范围和定义
关注不管辖的范围，其它规范没有明确管辖的管道均可参考。原名称为石油化工厂管道规范，2002版后改为工艺管道，适用范围有所扩展。
关注管道分类，实际上隐含了四种分类：D类流体，M类流体，介于D类和M类之间的流体，K类流体。剧烈循环工况。
1.4.3 第二章 设计
1）301.3.1 设计最低温度。
预期工况中的最低温度。举例：环境温度的考虑（位移应力）。 2）301.4～301.11条。
对可能出现的影响因素给出了提示性的规定，没有工程经验的人不容易理解，很重要，但容易被忽视。举例：流体膨胀的问题，防冻问题。 3）302.2 压力温度设计准则。
三种情况：具有压力额定值的表列组件，没有压力额定值的表列组件，非表列组成件（见下文）。举例：没有压力额定值的表列组件的压力等级的定义。 4）302.3 许用应力和其它应力的限制。
四个基本系数（抗拉强度/3.0，屈服强度/1.5，10万小时蠕变延伸率为1%的平均应力/1.0，10万小时断裂平均应力/1.5）。 5）304 组件的压力设计。
除管子以外，其它应用于非标管道组成件设计，也可作为标准管道组成件的设计依据。
支管补强，仅给出来等面积补强方法。没有给压力面积法计算方法。 没有大小头的计算方法。 没有疲劳设计方法。
304.7.2 非表列组件：类比法，试验应力分析法，验证试验方法，详细应力分析法。
6）305 ～318流体工况对管道组成件及接头的要求。
针对不同的流体工况，对各种管道组成件及接头提出了各种应用限制。最低要求。
7）319～321 柔性和支架
管系应力分析。属管道机械专业。略。 8）322 特殊管道系统。 仪表管道。略。
1.4.4 第三章 材料
1）323.1 材料和技术条件
四种情况：表列材料，认可；非表列材料，有条件认可；牌号不明材料，不认可；回收材料，有条件认可。
2）323.2.1 温度上限
304L/316L奥氏体不锈钢的温度上限（1500°F/815℃）。 3）323.2.2 温度下限
碳钢材料的温度下限是变化的，与厚度、结构应力水平有关；所谓的下限温度是可以突破的，需要进行评定；注意免除冲击试验的条件，对于厚壁碳钢材料，即使使用温度高于零度，也要进行冲击试验。 4）323.3 冲击试验方法和验收准则
冲击试验温度降低值，小尺寸试样。横向膨胀量，冲击功与强度指标有关。 5）323.5 材料在使用中的变质
原则规定，与附录F一起解读，几乎不涉及腐蚀问题。
1.4.5 第四章 管道组成件
及尺寸/应用标准体系，定义管道系统的外径、壁厚系列、公称压力等级、额定压力值、连接尺寸等。
表列组件标准和非表列组件标准，给其它配套标准开口。匹配性。举例：BS阀门标准的应用。 详见1.3.1节。
1.4.6 第五章 制作、装配和安装
328 焊接：无值得关注的说明。GB标准规定的更细。 330 预热：无值得关注的说明。 331 热处理：应注意是最低要求。 332 弯曲与成型：无值得关注的说明。
1.4.7 第六章 检验、检查和试验
1）Inspection, Examination, Test的区别。
Inspection：Activity carried out by persons independent of production to verify that the results of the testing and examinations conform to specific requirements.
Examination：Assessment carried out to determine or verify the acceptability of a component, system or document.
Test：Physical activity (destructive or non-destructive) carried out in accordance with a defined procedure which provides an objective assessments of a characteristic of a component or system. 2）341.4 要求检查的范围
检验范围应由工程公司或业主确定。 3）345 试验 无值得关注的说明。
1.4.8 其它章节
第七章 非金属管道和非金属衬里管道：略。
第八章 M类流体工况管道：根据M类流体工况特点，增加一些附加要求。内容略。
第九章 高压（K类流体工况）管道：疲劳的影响成需要计入的因素。略。
1.5 GB/T20801规范解读 1.5.1 综述
等效ASME B31.3，但结合国情进行了本土化修改。 GB/T20801与ASME B31.3的差异见下面各部分。
1.5.2 第一部分 应用范围和定义
1）管辖范围
比ASME B31.3更规范，体现在：ASME B31.3主要对工艺管道做出了规定，适用于生产装置，而GB/T20801对工业管道做出了规定，原则上其它规范不管辖的，都可以使用GB/T20801。
关注不管辖的范围，其它规范没有明确管辖的管道均可参考。
GA、GB、GC、GD的管辖范围划分。举例：动力管道/四大管道，长输管道/站内管道。 2）内容
与B31.3相比，不含高压管道（K类）和非金属管道。不含铜及铜合金材料。 3）关注管道分类
3个等级：GC1（一部分相当于B31.3中的M类流体，一部分为介于D类和M类之间的流体）、GC2（相当于B31.3中的介于D类和M类之间的流体）、GC3（相当于B3.3中的部分D类流体）。同时也包括了剧烈循环工况。 4）管辖范围与压力管道监检的范围 二者不是等同的。 5）风险评估
跟进GB150，增加风险评估的内容要求。 6）增加附录A
本次修订时增加附录A，混合介质情况下介质毒性与管道等级的划分。 该问题改变了许多设计人员的概念，操作难度也比较大，是2006版执行的难点。因此，增加此附录。
1.5.3 第二部分 材料
1）产品标准
没有像B31.3那样明确给出表列材料和非表列材料等，也没有对牌号不明材料、回收材料等给出规定。本次修改中将补充。 2）温度上限
同B31.3的处理，应正确理解温度上限的概念，应考虑腐蚀影响，蠕变，刚度，工程意义。同时把B31.3附录F关于材料的高温限制写入了正文，同时也增加了一些工程经验到里面。举例：碳钢石墨化的问题，合金钢的珠光体球化问题，等等。 3）温度下限
同B31.3的处理，即碳钢材料的温度下限是变化的，与厚度、结构应力水平有关；所谓的下限温度是可以突破的，需要进行评定；注意免除冲击试验的条件，对于厚壁碳钢材料，即使使用温度高于零度，也要进行冲击试验。 但这里针对GB产品标准修正了碳钢的免除冲击试验的曲线图。举例：20钢与A106B的差异，16Mn与A333 Gr.6的差异。 4）冲击试验方法和验收准则
同B31.3的处理，即冲击试验温度降低值，小尺寸试样。横向膨胀量，冲击功与强度指标有关。 5）增加附录B
本次修订时增加附录B，材料选用的补充规定。即添加腐蚀环境下材料的选用原则。B31.3没有类似的内容，但此内容又是设计的关键点。
1.5.4 第三部分 设计与计算
与B31.3的内容基本相同，下面仅介绍不同点及2006版的一些问题。 1）。
移到附录H，同时附录H增加管道布置的内容，仅从安全角度提出要求。 2）4.2设计准则。 更详细的内容见4.4节。 3）4.2.4 许用应力。
对B31.3的规定进行了简化，即采用了GB150的做法，对四个强度指标分别除以不同的安全系数，并取其最小值。但安全系数与GB150不同，与B31.3
相同。举例：针对强度极限的安全系数，B31.3取3，而GB150取2.7。 4）5.1.2 钢管和管件。
对GB/T8163和GB3087等的适用范围进行了限制，例如，不能用于GC1类管道。此条要求引起较低的质疑声音。解释并举例：采用GB/T8163钢管制造管件时引起的开裂问题。
与B31.3相比，增加了法兰、螺栓、垫片、阀门选用的内容，更贴近工程应用。
5）组件的压力设计。
与B31.3相比，法兰的选用中增加了法兰的当量设计压力。不合适，此次修订时拟取消。
此次修订拟增加大小头的设计计算。
与B31.3相比，支管补强同时给出了压力面积法计算方法。 此次修订拟增加疲劳设计方法。 6）7.4 管道支吊架。
材料部分，对支吊架材料的要求给出的规定较少，此次修订时拟增加。 7）增加附件A
由于GB产品标准体系中没有对焊管件的制造标准，也没有螺栓、高温焊管的制造标准。因此此次修订时以附录的型式增加该内容。 8）增加流体工况对管道组成件的制造要求。 9）增加流体工况对管道组成件的施工焊接要求。
1.5.5 第四部分 制作、装配和安装
1）4.2条 焊接工艺评定
由于JB4708内容偏少，故根据不同流体工况，增加焊评要求。解释。 2）第5章 管道组成件的检查和验收
取消机械性能、无损检验等复检。改变国内固有的现场施工理念。解释。 3）第7章 焊接
增加焊评内容，增加焊接材料选用指南。 4）第9章 装配与安装 增加螺栓拧紧力矩。解释。 5）其它
多处适当地方增加“当设计有要求时，应按设计文件要求进行”。
1.5.6 第五部分 检验、检查和试验
1）检验范围
与B31.3相比，按GC1、GC2、GC3等，给出了不同的检验比例，规定更细。
1.5.7 应用中的疑难问题
1）含有毒介质的管道等级划分。GB5044关于介质毒性划分的问题。长时间作用与短时间作用的差异。举例：1.0MPa蒸汽的危害性。 。
3）众多施工规范（GB50184、GB50235、GB50517等）内容的冲突与协调。举例：无损检验的比例。拟解决该问题的方法。 4）GB50316与GB/T20801的冲突与协调。
2 管道等级表
2.1 综述
2.1.1 管道材料工程师的工作内容
基础知识：基础性工程规范，尺寸标准，材料选用，公称压力等级的确定，管道组成件型式选用。
核心任务：管道等级表/PIPING CLASS。
辅助任务：管段表/BOM（Bill Of Material），询价书/MR（Material Requisition），采购料表/MTO（Make To Order/ Material Take Off），订货技术要求/JS（JOB SPECIFICATION FOR PURCHASE）
2.1.2 基础性工程规范
核心词：给管道设计定调（包括建造准则、应用标准体系、产品标准体系等）。 不宜多选。
更多内容见第1章介绍。
2.1.3 尺寸标准
见1.3.1节介绍。
2.1.4 材料选用
制造/产品标准见1.3.1节介绍，材料选用见第3章专题介绍。
2.1.5 压力等级
见第4章介绍。
2.1.6 管道组成件型式及选用
见第5章和第6章介绍。
2.2 管道等级表 2.2.1 综述
1）上述2.1节工作成果的集中表述。 2）直接影响管道的安全性和经济性。
3）编制原则：适度的同类合并，减少管道组成件的规格类型，属性描述完整，方便属性的可追溯性，经济性。
4）管道等级表的内容：缩写词，管道等级代号，阀门代号，等级索引，等级表，分支表，变径表，阀门规格书（DATA SHEET）
2.2.2 管道等级表范本及介绍
1）缩写词
各工程公司编制，基本上为英文缩写词，但不同工程公司不完全一致，范本见缩写词.doc 2）管道等级代号
各工程公司编制，包含压力等级+材料+其它区别的序列号。举例。 3）阀门代号
当采用JB系列阀门时，选择手册或阀门厂的代号。当采用API阀门或新GB阀门时，由各工程公司编制阀门代号，差别较大。举例。 4）等级索引
类似于管道等级表的目录，各工程公司的管道等级索引不尽相同。范本见管道等级索引.doc 5）管道等级表
管道等级表正文。内容及解释。范本见管道等级表.doc 6）阀门规格书
与等级表配合。当出版阀门规格书时，管道等级表中的阀门描述可采用短描述。否则，应给出长描述，给出所有主特征参数。范本见阀门规格书.doc
2.3 其它 2.3.1 综述
除了上述的主要任务外，管道材料工程师还要编制或合作编制下列文件，但不限于这些文件：
1）管段表/BOM（Bill Of Material） 2）询价书/MR（Material Requisition）
3）采购料表/MTO（Make To Order/ Material Take Off）
4）订货技术要求/JS（JOB SPECIFICATION FOR PURCHASE）
2.3.2 管段表/BOM
管段表是针对每根管道所用的所有管道组成件的明细表，用于材料汇总，并作为管道施工的依据。
管段表中的管道组成件的描述应与管道等级表一致。
管段表一般由配管工程师编制，但描述来自等级表。当采用PDS或PDMS制图时，可由绘图软件自动生成。范本略。
2.3.3 询价书/MR
它是一个与采购有关的程序文件，主要表达了采购询价的一些基本信息和要求，包括项目信息、报价要求、投标技术文件组成要求等。有些工程公司或用户习惯于把报价的商务要求也放在询价书中。询价书一般由采购工程师编制，但其中的技术核心内容由材料工程师提出或参与编制。 一般情况下，询价书主要包括以下几个部分的内容： 1）项目信息； 2）适用范围； 3）供货范围； 4）文件列表； 5）执行顺序；
6）投标技术文件组成要求； 7）中间技术文件要求； 8）交货技术文件要求； 9）其它要求； 10）附件。 范本略。
2.3.4 采购料表/MTO
它是管道组成件采购的基础技术文件，是将需求的管道组成件进行分类汇总并给出管道组成件的类型、尺寸、压力等级、主体材料、需求数量等基本信息的一个文件。管道组成件采购料表一般由管道材料工程师编制。
既然是用于采购的文件，那么分类的方法和编排要便于采购。装置中采用的管道元件类型很多，包括管子、管件、阀门、法兰、螺栓、垫片、管道设备、支吊架、隔热材料、防腐材料等。就钢管来说，按加工方法划分又分为无缝钢管和焊接钢管等，按材料划分又分为不锈钢、合金钢、碳钢、非金属材料等。不同类型的管道元件，甚至相同的管道元件但制造方法不同，或应用的材料不
同，可能是由不同的生产商生产的。就采购来说，每一个采购包的产品应尽可能是由单一的制造商能够生产的，以便于采购、生产、监检和运输等方面的合同管理。 范本略。
2.3.5 订货技术要求/JS
在很多情况下，项目采购技术规定（订货技术要求）是不可或缺的辅助采购技术文件，这是因为，管道组成件料表和/或阀门数据表有时候还不足以或不便于对某些采购技术要求进行更详细的表达，例如，引用标准、应用的环境条件、设计要求、制造要求、检查试验要求、包装和标记要求、技术文件要求等。因此，对于大型工业项目或要求较高的工业项目，通常都会把料表（MTO）、阀门数据表（DS）、项目采购技术规定（JS）和询价书（MR）组成一个完整的采购询价技术文件。对于拾余补缺的采购情况，或数量较少、品种简单的采购，也可以对上述的文件进行适当的取舍。
关于阀门项目采购技术规定的编制，并没有统一的标准规定，各个工程公司、设计院或用户都有自己的习惯和格式化做法，但大同小异。
总体来说，常规的关于阀门的项目采购技术规定包括下列内容，但不限于这些内容：
1）适用范围； 2）引用标准； 3）应用环境条件； 4）设计要求； 5）制造要求； 6）检查试验要求； 7）标记和包装； 8）技术文件要求； 9）其它要求； 10）附录。 范本略。
3 管道材料选用
3.1 材料的基本性能 3.1.1 机械性能
1）强度指标：强度极限σb，屈服极限σs，持久极限σD（100000小时断裂平均值），蠕变极限σn（0.01%延伸率/1000小时）。相关问题：直接作为计算参数，标准许用应力及安全系数。举例：关于σ0.2和σ1.0；
2）塑性指标：延伸率（δ5和δ10值），断面收缩率Ψ，非直接计算参数。举例：碳钢和不锈钢的延伸率，14%延伸率的韧性材料界限；
3）弹性指标：弹性模量E。用于结构应力计算参数；
4）韧性指标：冲击功Ak。非直接计算参数，但作为材料脆性转变的一个重要判据；
5）硬度：反映材料对局部塑性变形的抗力及材料的耐磨性。主要用于加工变形残余应力和焊接残余应力存在程度的判断。举例：某装置用不锈钢管件的断裂，某装置冷氢管道开裂。 硬度与抗拉强度的近似关系： 低碳钢： σb=0.36 HB 高碳钢： σb=0.34 HB 调质合金钢：σb=0.325 HB
3.1.2 化学性能
包括耐腐蚀性、高温下的组织稳定性等。举例：硫腐蚀、醋酸腐蚀等。
3.1.3 物理性能
包括导电性、热涨率等。
3.1.4 可加工性能
包括铸造性能、锻造性能、机加工性能、焊接性能等。举例：321材料的铸造，渗铝材料的焊接性能。
3.1.5 经济性能
包括材料的性能成本、制造成本、安装成本等。
3.2 常用材料类型及特点
1）普通碳素钢/GB/T700
铁碳合金。五大元素：铁、锰、硅、硫、磷。
普通碳素钢与优质碳素钢相比，由于它的有害杂质元素S、P含量相对较高，综合机械性能和耐蚀性较差，故不宜用在较重要的场合，但普通碳素钢价格便宜，故工程上常用于各种钢构架、支吊架等，而流体输送管道上使用时常给与一定的限制。
2）优质碳素钢/GB/T699
铁碳合金。五大元素：铁、锰、硅、硫、磷。
优质碳素钢中的有害杂质元素S、P比普通碳素钢低，不仅如此，二者的冶炼方法也多有不同，普通碳素钢多用成本最低的转炉冶炼，而优质碳钢则采用平炉或纯氧顶吹转炉冶炼，脱氧较好，杂质含量较低，故其综合机械性能、耐蚀性等均优于普通碳素钢。优质碳素钢与高级优质碳素钢相比，价格不高，故这类钢是工程上应用最广泛的碳素钢。 3）低合金钢/GB/T1591
铁碳合金+锰。五大元素：铁、锰、硅、硫、磷。
强度和耐温性能优于碳素钢。ASTM无此分类。举例：16Mn材料（略）。 4）合金钢/GB/T3077
为了提高钢的通过有意识地向碳素钢中加入一些合金元素，可显着改变并获得期望的机械性能、工艺性能或物理化学性能，由此得到的钢就叫合金钢。 常见合金元素：锰（Mn）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）、硅（Si）、铝（Al）等。举例：常见合金元素对材料性能的影响（略）。 举例：关于1Cr、2Cr、5Cr、9Cr钢及应用。 5）不锈钢及耐热钢/GB/T1220和GB/T1221
奥氏体不锈钢由于有较多的合金元素，又具有单一的奥氏体组织，故它具有较好的抗腐蚀性能和高温使用性能。工程上，奥氏体不锈钢常用于多种腐蚀工况和高温工况。
问题与举例：304、304L、316、316L、321、321H、347、347H、310奥氏体不锈钢如何区别选用（重点）。
3.3 高温对材料选用的影响 3.3.1 高温机械型破坏
高温下金属材料的机械性能变化。见下图： 高温下金属材料机械破坏的主要型式：
1）蠕变： 定义，防范措施。举例：P92的高温数据与低温数据关系，蠕变试
验；
2）应力松弛：定义，防范措施（补偿）。举例：高温螺栓的应力松弛问题； 3）热疲劳：理论（温度梯度和内应力）。一般情况下由于热疲劳多数与机械疲劳共同作用，故这里略。
3.3.2 高温冶金不稳定型破坏
在高温下，由于金属原子的活动能力加强，会引起金属结构组织上的一系列变化，从而导致材料的性能变化，这样的变化有时可直接导致构件的破坏，有时则成为构件其它破坏型式的诱因。这种金属组织随环境而变化的特性叫做冶金不稳定性。
1）再结晶：对于变形加工或焊接构件，当没有进行适当的热处理时，或所采取的热处理（如固溶处理）不能得到常温平衡组织时，会在金属内残留一些不稳定的畸形结构或组织。在高温下，这些畸形组织会因原子得到能量而使金属发生再结晶，或形成新的相结构。在外力的作用下，这样的再结晶过程会发生不稳定的结构突变，使金属构件在再结晶过程中承载能力降低，甚至导致金属构件的强度破坏。
同样，在足够高的温度下，会使一些材料的细小晶粒发生长大，而粗大的晶粒组织本身就表现出较差的综合机械性能。如果这样的晶粒长大过程发生在有较
大外力的情况下，也会引起构件的破坏。
举例：高温吊架的焊接，H级不锈钢的晶粒度控制。
2）金属间的原子迁移及集聚：在高温环境下，金属内某些过饱和的原子或迁移能力较强的元素会因获得能量而发生迁移并可能发生集聚，某些微量元素也会发生迁移或从晶内析出，不稳定的化合物会发生分解以致改变了金属的相机构或组织，外界环境中的一些元素的渗入，等等。金属在高温下发生的所有这些变化都会对其性能带来一些影响，或者导致金属材料的强度下降，或者导致材料的韧性下降，或者导致材料抗腐蚀性能下降。
举例：碳钢、低合金钢的石墨化（425/427℃）。珠光体的球化（P11/540℃）。铬钼合金钢的回火脆性（400℃左右，杂质元素磷/P、锡/Sn、砷/As、锑/Sb引起）。碳钢和不锈钢材料不能接触堆放。
3.3.3 金属间的相沉淀
在高温环境下，随着金属内一些原子的迁移，会形成一些次生相，如奥氏体高温合金在高温下形成的?相、?相及拉氏相等拓扑密排相。此类次生相有时是弥散在原组织内，有些则沉淀在微观空穴内或晶界上，对金属的性能将产生一定的影响，或者导致金属材料的抗蠕变性能下降，或者导致材料的韧性下降，或者导致材料抗腐蚀性能下降，等等。
举例：铁素体不锈钢的475℃脆性（350℃?550℃，复杂的铬-磷化合物，二次铁素体）。高温高合金钢的σ相脆性（540℃~900℃，σ相为铁原子和铬原子比例大致相等的铁-铬化合物，其性能硬而脆，硬度达68.5HRC）。奥氏体不锈钢的晶间腐蚀（427℃?871℃）。
3.3.4 高温化学不稳定型破坏
就腐蚀的动力学来说，温度是导致金属腐蚀的一个重要因子，尤其是高温下，金属元素更加活泼，因此，金属的高温腐蚀更是严重。就高温环境来说，有时是金属在高温下直接与腐蚀介质发生化学反应而引起金属的失效，有些则是金属在高温下金属表现出来的冶金不稳定性、化学不稳定性和机械性能变化的交互作用的结果而引起构件的失效。
产生高温-化学不稳定型破坏的型式很多，常见的有：金属在高温氧环境中的腐蚀，金属在高温化学介质（酸、碱、盐）环境中的腐蚀，金属在高温环境中由于发生冶金不稳定性而在高温或非高温下发生的腐蚀，金属在高温环境中与低熔点金属接触而产生的物理腐蚀，等等。
举例：锅炉给水的氧腐蚀。烧焦管道的氧腐蚀。高温硫腐蚀。高温氢腐蚀。某制氢转化炉的炉管开裂。
3.3.5 常用材料的温度限制
不考虑腐蚀因素的情况下的温度限制 材 料 10、20 16Mn 09Mn2V 12CrMo 15CrMo 1Cr5Mo 低碳奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、 0Cr18Ni10Ti等） 超低碳奥氏体不锈钢（00Cr19Ni10） 超低碳奥氏体不锈钢（00Cr17Ni14Mo2） 0Cr25Ni20 铝及防锈铝合金 使 用 温 度 -20℃～425℃ -40℃～450℃ -70℃～100℃ ≤525℃ ≤550℃ ≤600℃ -196℃～700℃ -196℃～400℃ -196℃～450℃ ≤800℃ -200℃～200℃ 3.4 低温对材料选用的影响 3.4.1 相关的概念
1）低温脆性及脆断：电子云团活动直径，原子势能，宏观表现为强度升高、韧性下降。举例：低温下的许用应力取值解释；
2）脆性转变温度及冲击功：材料由韧性材料转变成脆性材料的临界温度。冲击功与冲击韧性的概念，裂纹形成功和裂纹扩展功，冲击功与材料强度有关。举例：不同温度下的冲击功取相同的评定值解释。按钢级给出冲击功评定指标； 3）影响材料冲击功的因素：除材料和使用温度外，还有材料厚度、应力水平、材料缺陷。举例：ASME T8委员会的试验结论。材料缺陷的限制。
3.4.2 GB/T20801应用时应注意的问题
1）最低使用温度和免冲击试验温度的关系：可能不发生脆性转变，可保证不发生脆性转变。举例：碳钢材料的温度下限。奥氏体不锈钢的温度下限与免冲击试验的温度下限关系；
2）免除冲击试验的条件因素：用曲线表示的厚度影响，用曲线和数据表表示的应力水平的影响，小尺寸试样的影响，焊接因素的影响，热处理、元素等方面的影响。举例同上；
3）其它注意问题：小尺寸冲击试样的温度降量，用侧向膨胀量作为不锈钢的评定值。举例：解释冲击功和侧向膨胀量对不锈钢韧性评定的差异（奥氏体不锈钢冷变形后的韧性表现，16%应变下的表现数据）。
3.5 介质对材料选用的影响
3.5.1 介质的易燃、易爆对材料选用的影响
GB50160给出的定义。危害性，风险控制级别，质量要求。举例：石油液化气（比空气重，爆炸下限低，遇明火爆炸而不是燃烧）。
3.5.2 介质的毒性对选材的影响
GB5044给出的定义，危害性，质量要求。参内容。举例：重庆气田的硫化氢介质泄漏。
3.5.3 介质的腐蚀性对选材的影响
对工业生产装置来说，有近半数的管子选材取决于介质的腐蚀性。腐蚀对材料选择影响的复杂性，可作为专题。 举例：
1）氢气介质环境下的材料选用； 2）硫化物介质环境下的材料选用； 3）石油酸环境下的材料选用； 4）碱介质环境下的材料选用； 5）各种无机酸环境下的材料选用； 6）含氯离子环境下的材料选用； 7）尿素介质环境下的材料选用。
3.5.4 洁净要求对材料选用的影响
举例：食品管道，医药管道，粉料输送管道。
3.5.5 带固体颗粒的介质对材料选用的影响
磨蚀。举例：SECCO苯乙烯一条含固体颗粒的管道。
3.5.6 其它方面的影响
举例：高压氧气管道。见表3.5.6。
表3.5.6 不受流速限制的金属厚度和氧气压力条件
工程合金 黄铜合金 钴合金 钨铬钴合金6 钨铬钴合金6B 铜 铜镍合金 铁铸件，非不锈型 灰铸铁 球墨铸铁 耐蚀镍型D2 铁铸件，不锈型 CF-3/CF-8,CF-3M/CF-8M,CG-8M CF-3/CF-8,CF-3M/CF-8M,CG-8M CN-7M CN-7M 镍合金 耐盐酸镍基合金C-276 铬镍铁合金600 铬镍铁合金625 铬镍铁合金X-750 蒙乃尔合金400 蒙乃尔合金K-500 镍200 不锈钢，精制 304/304L, 316/316L, 321, 347 304/304L, 316/316L, 321, 347 Carpenter镍铬合金钢20 Cb-3 410 430 X3镍铬钼13-4 17-4PH (老化) 锡青铜 最小厚度 未指定 未指定 未指定 未指定 未指定 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 6.35 mm (0.250“) 3.18 mm (0.125\ 6.35 mm (0.25\ 未指定 未指定 3.18 mm (0.125\ 未指定 未指定 未指定 未指定 3.18 mm (0.125\ 6.35 mm (0.250\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 3.18 mm (0.125\ 未指定 不受限压力* 21 MPa (3000 psig) 3.6 MPa (500 psig) 3.6 MPa (500 psig) 21 MPa (3000 psig) 21 MPa (3000 psig) 0.27 MPa (25 psig) 0.45 MPa (50 psig) 2.2 MPa (300 psig) 1.4 MPa (200 psig) 2.0 MPa (290 psig) 2.6 MPa (375 psig) 3.6 MPa (500 psig) 5.3 MPa (750 psig) 6.9 MPa (1000 psig) 8.7 MPa (1250 psig) 6.9 MPa (1000 psig) 21 MPa (3000 psig) 21 MPa (3000 psig) 21 MPa (3000 psig) 1.4 MPa (200 psig) 2.0 MPa (290 psig) 2.6 MPa (375 psig) 1.8 MPa (250 psig) 1.8 MPa (250 psig) 1.8 MPa (250 psig) 2.2 MPa (300 psig) 21 MPa (3000 psig) 3.6 材料选用原则 3.6.1 基本原则
1）满足操作条件的要求；
2）满足材料加工工艺和工业化生产的要求； 3）符合既使用又经济的要求。
3.6.2 普通碳素钢的应用限制
1）沸腾钢应限用在设计压力≤0.6MPa，设计温度为0℃～250℃的条件下，并不得用于易燃或有毒流体的管道，也不得用于石油液化气介质和有应力腐蚀的环境中；
2）镇静钢应限用在设计温度为0℃～400℃范围内。当它用于有应力腐蚀开裂敏感的环境时，本体硬度应不大于HB160，焊缝硬度应不大于HB200，且焊缝硬度不大于本体硬度的120%。并对本体和焊缝进行100%无损探伤；
3）用于压力管道的沸腾钢和镇静钢，其含碳量不得大于0.24%。
3.6.3 优质碳素钢的应用限制
1）在均匀腐蚀介质环境下工作时，应根据腐蚀速率、使用寿命等进行经济核算，如果核算结果证明选用碳素钢是合适的，应给出足够的腐蚀余量； 2）在有应力腐蚀开裂倾向的环境中工作时，应进行焊后应力消除热处理，热处理后的焊缝硬度不得大于HB200。锰钢（如16Mn）不宜用于有应力腐蚀开裂倾向的环境中；
3）碳素钢在427℃及以上温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的可能性，因此限制其最高工作温度不得超过427℃（有的规范如锅炉规范则规定该温度为450℃）；
4）临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性。
5）含碳量大于0.24%（0.25%，0.3%）的碳钢不宜用于焊连接的管子及其元件；
6）用于低温、高压临氢、交变载荷情况下的碳素钢材料宜是经过炉外精炼的材料。
3.6.4 铬钼合金钢
1）碳钼钢(C-0.5Mo)在468℃温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的倾向，因此限制其最高长期工作温度不超过468℃；
2）在均匀腐蚀环境下工作时，应根据腐蚀速率、使用寿命等进行经济核算，同时给出足够的腐蚀余量；
3）临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性；
4）在高温H2+H2S介质环境下工作时，应根据Nelson曲线和Couper曲线确定其使用条件；
5）应避免在有应力腐蚀开裂的环境中使用；
6）在400℃～550℃温度区间内长期工作时，应考虑防止回火脆性问题； 7）铬钼合金钢一般应是电炉冶炼或经过炉外精炼的材料。
3.6.5 不锈钢及耐热钢
1）含铬12%以上的铁素体和马氏体不锈钢在400℃～550℃温度区间内长期工作时，应考虑防止475℃回火脆性破坏，这个脆性表现为室温下材料的脆化。因此，在应用上述不锈钢时，应将其弯曲应力、振动和冲击载荷降到敏感载荷以下，或者不在400℃（370℃）以上温度使用；
2）含铬16%以上的高铬不锈钢和含铬18%以上的高铬镍不锈钢在540℃～900℃温度区间长期工作时，应考虑防止发生σ相析出，从而引起室温下材料的脆化和高温下材料蠕变强度的下降。这种现象可以通过将其加热至1000℃以上进行退火处理来消除。有资料指出，σ相析出一般发生在铁素体不锈钢
中，对于奥氏体不锈钢，只要控制其铁素体含量（一般为3％～8％）即可避免。对于常用的奥氏体不锈钢，除铸件外，其铁素体含量一般不会超过上述值；
3）奥氏体不锈钢在加热冷却的过程中，经过540℃～900℃温度区间时，应考虑防止产生晶间腐蚀倾向。当有还原性较强的腐蚀介质存在时，应选用稳定型（含稳定化元素Ti和Nb）或超低碳型（C<0.03?）奥氏体不锈钢； 4）不锈钢在接触湿的氯化物等介质时，有应力腐蚀开裂和点蚀的可能； 5）奥氏体不锈钢与铅、锌或它们的化合物在其溶点温度以上接触时，有晶间腐蚀破坏的敏感性；
6）奥氏体不锈钢使用温度超过525℃时，其含碳量应大于0.04%。
4 管道组成件压力设计
4.1 载荷类型 4.1.1 压力载荷
内压、外压或最大压差（设计压力应与对应的设计温度一起作为荷载条件）。内压是单体管道组成件和管系应力都要应用的载荷条件，而外压主要为单体管道组成件的压力设计条件，尤其是大直径管道组成件的压力设计；
4.1.2 重力荷载
1）管道组成件、隔热材料以及由管道支承的其他重力荷载。如阀门自重、小型设备自重、仪表元件自重等。该载荷主要应用与管系的力学计算；
2）流体重量（包括液压试验）以及寒冷地区的冰、雪重量。举例：南方的冻雨导致的输电电线超载。该载荷主要应用与管系的力学计算。
4.1.3 动力荷载
1）风荷载。一般为管系力学计算用；
2）地震荷载。一般为管系力学计算用，但引起的附加力/力矩将用于重要阀门、管道组成件的强度校核。举例：主蒸汽隔离阀； 3）流体流动导致的冲击、压力波动和闪蒸等； 4）由机械、风或流体流动引起的振动； 5）流体排放反力。
4.1.4 温度荷载
1）温度变化时因管道约束产生的荷载；
2）因温度剧变或分布不均匀产生的温差应力，如厚壁管或流体分层流动可能导致的温差应力；
3）温度变化时因膨胀系数不同所产生的荷载，如双金属管、夹套管、非金属衬里管等；
4.1.5 端点位移引起的荷载
管道支吊架或管道连接设备发生位移时引起的荷载。
4.2 许用应力及强度准则 4.2.1 力学设计的概念
利用各种规则建立一个S≤SA，S为广义计算压力值，SA为广义许用应力值。 S可以是单一性质的应力值，也可以是组合的应力值，也可以是不同性质产生的应力值。举例：简单拉伸应力，按强度理论推出的组合应力，位移应力，疲劳应力等。
SA为对于与上述不同应力值的判断对比值，根据一定的规则给出。举例：基本许用应力和安全系数，许用应力幅（许用位移应力值），疲劳强度等。
4.2.2 持续载荷情况下的强度准则
1）内压，拉应力：S≤[St]。[St]为计算温度下的许用拉伸应力；
2）内压或重力载荷，剪应力：S≤0.8[St]。[St]为计算温度下的许用拉伸应力； 3）重力载荷，压应力：S≤1.6[St]。[St]为计算温度下的许用拉伸应力； 4）外压，满足稳定性要求，且S≤[St]。[St]为计算温度下的许用拉伸应力； 5）内压+位移应力：S≤[SII]。[SII]为计算温度下的许用应力幅； 6）交变载荷的应力：S≤[SA]。[SA]为计算温度下的疲劳极限；
4.2.3 临时载荷情况下的强度准则
1）按相关规则作为一种工况计入持续载荷的计算中；
2）每次变动时间不超过10h, 且每年累计变动时间不超过100h，计算应力可超过许用值的1.33倍；
3）每次变动时间不超过50h, 且每年累计变动时间不超过500h，计算应力可超过许用值的1.2倍。
4）举例：安全阀放空管道的压力变化。反应系统的瞬时飞温。
4.3 标准管道组成件
4.3.1 具有温度-压力额定值的管道组成件
此类管道组成件包括法兰、阀门等。按相关的标准给出的P-T表选择。但应注意：
1）当量设计压力。Pe?16M4F??P 32?DG?DG2）对高度危害介质的最小压力等级限制。举例：丙烯晴管道的最小法兰压力等
级。
4.3.2 直管
按上述的强度准则计算确定。但应注意以下几个方面：
1）注意腐蚀速率应用的准确性。举例：权威数据，试验数据，检测数据； 2）就近上靠到标准系列值，但有特例。举例：无缝钢管的成形与壁厚系列的关系。
4.3.3 标准管件
许用压力值的概念及应用。目前国内存在的问题。国外的常用做法。
4.4 非标准管道组成件
几种压力设计方法：
1）数学分析方法。相关规范（比如GB/T20801-3和ASME B31.3第304节）给出了许多数学分析方法。举例：开孔补强常用的方法；
2）有限元分析方法。根据相关规范如ASME VIII卷、GB150等给出的规则进行计算和判断。举例：国外管件厂常用的方法；
3）验证性压力试验方法。举例：验证性试验方法的局限性和弊端；
4）实验应力分析方法。费时、费力，用于非常特殊但又必须进行精确压力设计的场合。
5 管道组成件型式及选用
5.1 连接型式及选用 5.1.1 焊接
常用的焊接连接有对焊和承插焊之分。
对焊是DN≥50的管道及其元件常用的一种连接型式。对于DN≤40的管子及其元件，因为它的壁厚一般较薄，采用对焊连接时错口影响较大，容易烧穿，焊接质量不易保证，故此时一般采用承插焊连接。但下列几种情况例外： 1）对于DN≤40、壁厚大于等于SCH160的管道及其元件，因其壁厚已比较厚，采用对焊连接时前面所述的问题已不存在或表现已不显着，故也常用对焊连接，毕竟对焊连接的接头性能比承插焊（角焊）好，而且也便于内部无损探伤。有关对焊与角焊的优缺点对比将在第十章介绍；
2）有缝隙腐蚀介质（如氢氟酸介质）存在的情况下，即使DN≤40、壁厚≤SCH160，也采用对焊连接，以避免缝隙腐蚀的发生。此时为了不至于因为管子和管件的壁厚太薄而焊漏或烧穿，在焊接施工时常采用小焊丝直径、小焊接电流的氩弧焊进行焊接，而不用一般的电弧焊；
3）对润滑油、封油管道等，当采用承插焊连接时，其接头缝隙处易积存杂质而对机械设备产生不利影响，此时也应采用对焊连接。焊接方法同上；
4）对于复合、衬里管子和管件，也不能采用承插焊连接。关于衬里管子和管件的连接方法见第三章第五节介绍；
5）粒料和粉料输送管道，要求管道系统的流通通道比较光滑，故也不宜采用承插焊连接；
6）剧烈循环工况条件，也不宜采用承插焊连接。
5.1.2 螺纹连接
螺纹连接也多用于DN≤40的管子及其元件之间的连接。它属于可拆卸连接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的场合。
螺纹连接与焊接相比，其接头强度低，密封性能差，因此在石油化工生产装置的管道上使用时，常受下列条件的限制： 1）螺纹连接的管件应采用锥管螺纹；
2）螺纹连接不推荐用在大于200℃及低于-45℃的温度下； 3）螺纹连接不得用在剧毒介质管道上；
4）螺纹连接不推荐用在可能发生应力腐蚀、缝隙腐蚀或由于振动、压力脉动及温度变化可能产生交变载荷的管道上；
5）螺纹连接不推荐用于润滑油、封油、粉料输送、粒料输送等管道上； 6）用于可燃气体管道上时，宜采用密封焊进行密封。
锥管螺纹有55°锥管螺纹和60°锥管螺纹之分。两种圆锥管螺纹不能互换。举例说明。
5.2 钢管
5.2.1 常用钢管标准
1）常用的碳素钢无缝钢管标准有GB/T8163、GB9948、GB6479、GB3087、GB5310五种标准。举例：如何区别选用上述产品标准；
2）常用的铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管标准有GB9948、GB6479、GB5310共三个标准。举例：如何区别选用上述产品标准；
3）常用的不锈钢无缝钢管标准有GB/T14976、GB13296（锅炉、换热器管）、GB9948、GB5310共五个标准。举例：如何区别应用这些产品标准； 4）常用的焊接钢管标准有GB/T9711、GB/T12771等。缺少类似于ASTM A671、A672、A691标准。举例：GB/T12771的应用（添加金属和不添加金属，双面焊和单面焊，全长无损检验和部分无损检验，热处理状态供货和非热处理状态供货。I～VI级的选择）。
5.2.2 常用焊接钢管的加工方法
1）成形方法：在线连续卷制，UOE，JCOE，三辊成形。几种不同成型方法的优缺点。举例：JCO在不锈钢焊管成型中的应用。国内外主流钢管制造商的成型方法；
2）焊接方法：ERW（包括HFI），EFW（包括SAW、DSAW、TIG、等离子等）。几种不同焊接方法的优缺点。举例：EFW和ERW的应用。
5.2.3 常用无缝钢管的加工方法
1）热成形：斜轧穿孔，连轧工艺、皮尔格轧制工艺、艾哈德顶管工艺、热挤压工艺等。几种不同成型方法的优缺点及应用。举例：国内外主流钢管制造商的成型方法；
2）冷成形：冷轧，冷拔，皮尔格轧制。冷成型与热成型的差别及应用。举例：冷成型的应用限制。
5.3 管件及分支接头 5.3.1 管件制造标准
对焊管件，目前中国没有真正的制造标准。GB/T20801拟补充相关标准。 对焊管件压力额定值的定义。
5.3.2 制造方法
推制（弯头）、挤压（三通，厚壁弯头，大小头）、模压（小尺寸管件等）、冲压（板焊管件，封头）、锻造（斜三通等）、铸造（阀门）等，影响制造/产品标准的选用。不同成型方法的优缺点。
5.3.3 型式选用
1）管道分支
管道分支型式及三通的应用COUPLING，O-LET，STUB-IN（带加强和不带加强），三通。各种分支型式的特点及应用。举例：国内外关于STUB-IN的应用习惯，补强计算软件的应用。 2）其它（略）。
5.4 法兰及法兰接头 5.4.1 法兰
1）基本概念
两种失效方式：机械失效，密封失效。解决法兰自身力学的设计问题是必须条件，但不是法兰完好设计的充分条件。实际失效案例以后者居多。
机械失效：强度和刚度，两种计算方法（watzz法和tyler法），标准法兰和非标法兰的应用，标准法兰的公称压力余量及附加载荷的考量。举例：欧美在法兰设计方面的差异。
密封失效：法兰密封副的概念，通常将由法兰、螺栓、垫片三者共同组成的连接密封结构叫做密封副。它是一个静不定结构，其中，垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰压紧垫片，使垫片发生弹塑性变形，填充法兰密封面与垫片间的微观几何间隙，增加介质的流动阻力，阻止或减少介质的泄漏，从而达到密封的目的。防密封失效应将法兰与螺栓、垫片一并考虑。 应用：常用（80%）和特例（20%）。
2）特征参数
主要特征参数：法兰材料（一般为锻件，与管道其它组成件的冶金兼容性），公称压力等级，连接型式，密封面型式。次要特征参数：接管壁厚，密封面光洁度/水线。
3）法兰密封面：FF，RF，MF，TG，RJ/RTJ。不同密封面型式的优缺点（对密封比压的影响，密封有效性，对价格的影响，对垫片更换的影响）。工程应用举例见下表。
4）法兰连接型式：SO，SW，THD，WN，LJ，不同连接型式的优缺点。工程应用举例见下表。
5）常见法兰密封面和连接方式的工程应用（常规选择，80%问题）
5.4.2 垫片
1）垫片的两个特征参数
垫片的预紧密封比压（y）：指形成初始密封条件时，必须施加在垫片单位面积上的最小压紧力；
垫片系数（m）：指工作密封比压σE与介质操作压力P的比值。其中，工作密封比压（σE）是指在操作条件下发生临界泄漏时，单位密封面上所具有的密封压紧力。
目前，法兰密封副的设计，大多数是借助于垫片的预紧比压（y）和垫片系数（m）来进行的，认为只要保证法兰连接预紧时的单位压紧压力大于y值，操作时垫片上的残余单位压紧压力（即工作密封比压）大于m倍的介质压力，即可保证法兰的密封。
垫片的y和m是反映垫片性能的两个重要参数，其数值与垫片的种类和材质有关，m和y的值大表明垫片达到密封时需要更大的螺栓载荷。垫片的y和m在很多手册或标准中都能查到，这里省略。 2）垫片的三个性能参数
评价垫片好坏的性能指标有三个，即压缩率、回弹率和应力松弛率。其中： 压缩率 =（T1—T2）/ T1×100%； 回弹率 =（T3—T2）/（T1—T2）×100%
应力松弛率 =（SK—SG）/ SK×100%（注按GB/T12621之B法） T1……垫片试样在预紧载荷作用下的厚度，mm； T2……垫片试样在总载荷作用下的厚度，mm； T3……垫片试样在载荷减小到预紧载荷时的厚度，mm； SK……20℃时作用在垫片上的初始应力，MPa； SG……试验后垫片上的残余应力，MPa。
压缩率反映垫片在压紧时的变形能力，压缩率大则表明垫片填塞法兰密封粗糙面的能力大。如果垫片的压缩性能不好，它就不能有效地填充法兰密封面的微孔间隙而保证良好的密封；回弹率反映垫片在卸载后恢复原有厚度的能力，回弹率大表明当密闭系统有压力波动时，垫片保持密封的性能好。如果垫片的回弹性能不好，它将不能在工作状态下形成足够的工作密封比压以保证密封；应力松驰率反映垫片在高温压紧状态下，其弹性变形量转变为塑性变形量的相对大小。应力松驰率愈低，则表示垫片在高温压紧状态下，弹性变形转变为塑性变形的量愈小，表明垫片在长期高温条件下，能保持较好的密封性。 3）常用垫片类型
非金属垫片：橡胶垫片，聚四氟乙烯垫片，包覆垫片。特点：良好的压缩率和回弹率，较大的应力松弛率，耐温性较差，强度较低，耐候性较差。引例：见后面的第5）条；
半金属垫片：包覆垫片，缠绕式垫片，波齿垫片。特点介于非金属垫片和金属垫片之间。
金属垫片：金属平垫片，椭圆形金属垫片，八角形金属垫片。特点：较小的压缩率和回弹率，较小的应力松弛率，耐温性好，强度高，耐候性好。 4）常见垫片的工程应用（常规选择，80%问题） ANSI推荐的垫片使用范围见下图：
5）垫片选用时应注意的其它问题（特例，20%问题）
强度问题。举例：某加氢装置液位计的石墨垫片问题。PTFE的冷流问题。 对介质的适应性问题，包括耐腐蚀性。举例：苯对石棉橡胶板的溶胀作用。石墨材料在氧化性介质和非氧化性介质的耐温性不同问题。
对温度的适应性问题。非金属材料的耐温性与添加剂有关。应咨询制造商。 与法兰密封面的配合问题。举例：缠绕式垫片的型式与应用。国内外关于八角垫与椭圆垫的应用习惯差异。
金属垫片与法兰硬度差的问题。通过热处理或化学成分调整。工程应用举例：碳钢法兰用垫片，铬钼合金钢法兰用垫片，奥氏体不锈钢法兰用垫片。
5.4.3 螺栓/螺母
1）主要参数
螺栓强度：高强度螺栓（Re≥635MPa），中强度螺栓，低强度螺栓（Re≤205MPa）。特点（脱丝，应力松弛）及应用（与法兰密封面及垫片有关）。举例：国内外的应用习惯差异。
螺栓型式：单头螺栓，全螺纹螺柱，等长螺柱。特点及应用（拧紧力，应力集中与蠕变，加工难易程度及费用）。举例：国内外的应用习惯差异。 螺母型式：薄型螺母，厚型螺母，特点及应用（h=0.25d计算载荷，与螺栓硬度差的问题）。举例：国内外的应用习惯差异。
2）常见螺栓的工程应用（常规选择，80%问题） 3）螺栓选用时应注意的其它问题（特例，20%问题）
螺栓强度对螺栓选用的影响：低强度螺栓的应用限制（CL.150/CL.300，-29℃～200℃）。与垫片材料和型式有关。与法兰的公称压力等级有关（举例见下表）。
介质温度和压力对螺栓选用的影响：材料韧性，低温低压和低温高压情况下的应用差别，应变硬化的控制。举例，-196℃、CL1500法兰接头的螺栓选用；材料的耐温性及蠕变特性，与法兰的膨胀量差异，高温低压和高温高压情况下的应用差别，弹性垫圈的应用。举例，苯乙烯高温热力管道的螺栓选用，超超临界火电机组法兰螺栓的材料选用（GH132）。
介质的腐蚀性对螺栓选用的影响：考虑介质泄漏对材料的影响。举例：湿硫化氢环境下的螺栓材料（B7和B7M，热处理及硬度的差别）。镀镉的要求。 法兰材料对螺栓选用的影响：电偶腐蚀问题，渗碳问题。工程举例。 4）其它
螺栓载荷及应用。GB/T20801将给出推荐的螺栓拧紧力矩。举例：铝制法兰，PTFE垫片。
6 阀门选用
6.1 阀型选用基本原则
多数情况下，阀门选型应是工艺系统专业考虑的事情。
6.1.1 满足管道操作的功能性要求
工业生产装置中的管道，根据工艺操作的需要，常常有关断、流量调节、超压泄放保护等不同的动作要求，并通过管道上的阀门来实现。因此，阀门的选型应首先满足这样的功能性要求。 下面是一些工程例子，但不限于这些：
1）对于管道需要切换操作或隔断的地方，例如泵、换热器的进出口，调节阀的上下游及旁路，等等，应设置关断阀；
2）对于管道需要进行流量调节的地方，应设置调节阀。调节阀往往与液位计、流量计、温度计等进行连锁，以实现温度、流量等方面的控制。如加热炉出入口管道及燃料油、燃料气管道；
3）对于可预见到管道有可能超压的情况，应在适当位置设置安全泄压阀或爆破片等。如多数承压容器顶部管道；
4）对于为防止管道介质因异常情况而回流的情况，应在适当位置设置止回阀。如几乎所有泵出口，两种介质混合点，明火设备的可燃介质人口管道。等等； 5）对于蒸汽管道，为防止凝结水的产生进而影响管道或设备的正常工作，应在适当的地方设置疏水阀。
6.1.2 满足介质工况条件对阀门的特殊要求
具有同样功能的阀门，也有许多细分类型，并具有不同的特点。因此，在满足功能要求的情况下，阀门的选型还要同时考虑其它因素的影响，包括阀门的流动特性、密封性等。
下面是一些关于关断类阀门的工程例子，但不限于这些：
1）对压力降比较敏感的介质工况，宜选用流阻较小、流动特性较的阀门。例如，装置中有许多低压介质管道、负压管道、重力流管道等，都宜选用低压力降阀门，且不宜选用带弹簧复位的止回阀；
2）对流动状态比较敏感的介质，宜选用流阻较小、流动特性好的阀门。例如，对于随压力波动而可能发生汽化的介质工况，介质流经阀门时应尽量较少紊流，以免介质发生汽化而给操作带来的不利影响；
3）对于高压介质工况，宜选用流阻较小、流动特性好的阀门。因为高压下，介质的流速较高，会造成更大的阻力降，从而增加生产装置的操作成本； 4）对于压力呈高频波动的介质工况。例如，往复压缩机和往复泵进出口管道上的切断阀，应选择流阻较小、流动特性好的阀门，除较少流体阻力并降低装置的操作费用外，而且可降低因压力波动而产生的激振力，减缓管道的振动； 5）对于有特殊要求的介质工况条件，阀门型式应能适应这样的特殊要求。例如，有通球要求的长输管道，阀门应能满足管道的通球要求；
6）粘度比较大的介质，或粉料输送管道，所选阀门不宜有使介质滞留的死角，如闸阀的阀座槽等，以免介质堵塞阀门的关闭件而使阀门失去应有的功能； 7）危害性比较大的介质，如GB/T5044定义的极度危害介质，应选择密封性好的阀门。如波纹管阀、隔膜阀等；
8）受环境温度的影响，可预见会发生汽化的介质，不宜选用会形成密闭阀腔的阀门，或设置阀腔自动泄压系统。
6.1.3 应兼顾经济性
经济性对工业生产装置建设来说是永远不可能撇开的考虑因素，阀门选型也不例外。阀门选用的经济性体现在两个方面，其一是阀门本身的价格，其二是阀门对装置运行成本的影响。
例如，大直径低中压阀门，采用蝶阀代替闸阀可有效的降低阀门应用成本。再例如，球阀重量比较重，故其价格往往比闸阀、截止阀高，尤其是大直径阀门，球阀的价格会远远高于其它类型的切断阀，因此，如果没有其它特殊要求，应尽可能采用其它类型的切断阀。再例如，对于球阀和蝶阀来说，其金属密封型式的价格远高压非金属密封型式，故如果没有其它特殊限制，应尽可能采用非金属密封型式。
有时候，阀门的成本与其性能是相左的，并且不是非此即彼的选择情况。此时应综合考虑阀门的使用性、可靠性和价格的平衡关系，最终确定选择一个性价比比较好的阀门型式。
6.2 常用关断阀的特点及应用
6.2.1 闸阀的特点及选用
闸阀与截止阀相比，流阻小、启闭力小，结构尺寸小，密封可靠，但易在阀门关闭时形成密闭阀腔，故不宜用于受环境温度影响而汽化升压的介质。当闸阀部分开启时，介质会在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，阀座的密封面也易遭受损坏，故一般不作为节流用。
闸阀与球阀相比，流阻大，不能衬里，不宜通球，开启速度慢，但重量轻，启闭力小，密封可靠，操作维护方便，加工要求低，价格便宜。
闸阀与蝶阀相比，流阻小，启闭力小，密封可靠，加工要求低，但不能衬里，开启速度慢，重量重，阀腔易积液积气，价格便宜但比软密封蝶阀贵。 根据上面总结的特点，选用闸阀时应遵循下列原则： 1）应是管道切断用阀门的首选；
2）几乎不受温度压力的限制，但对于大直径（例如DN1000及以上）、中低压场合（CL300及以下），不如选用蝶阀经济，而且蝶阀重量轻，占空间小； 3）阀门的开启高度与流通面积成非线性比例关系，一般只适用于全开或全闭的场合，不宜作调节用；
4）具有密闭阀腔，不宜用于粘稠介质工况和含有固体颗粒的介质工况，低温介质环境下或可能发生汽化的介质工况下要有阀腔自动泄压装置，或改用截止阀、蝶阀等；
5）管路有通球要求时，应采用全通径插板阀或球阀； 6）阀体不宜衬里；
7）可与波纹管配合使用，但阀杆行程比截止阀长，因此截止阀与波纹管组合使用更好；
8）与球阀相比，流动状态差，不宜用于压力脉动介质工况和有可能产生汽蚀的介质工况；
9）与球阀相比，流动状态差，不宜用于高压氧气工况；
10）与球阀相比，流动状态差，不宜用于可能产生冲刷或冲刷腐蚀的介质工况；
11）停工时在阀腔内可能残存介质，所以不宜用于剧毒、高腐蚀性的液体介质工况，或采取放空、排净措施；
12）阀座槽形成介质滞留死角，故不宜用于粉料输送或介质可能发生结晶、凝固的介质工况条件。
6.2.2 截止阀的特点及选用
与闸阀相比，截止阀具有一定的调节作用，故常用于调节阀组的旁路；截止阀流阻较大，而且在关闭时需要克服介质的阻力，因此，关闭阀门需要的力矩较大，一般情况下它适用的最大直径为DN250（NPS10）；截止阀没有密闭阀腔，故更适合用于受环境温度影响可能发生汽化的介质工况。
与球阀相比，流阻大，不能通球，开启速度慢，但重量轻，密封可靠，操作维护方便，加工要求低，价格便宜。
与蝶阀相比，密封可靠，加工要求低，但开启速度慢，重量重，阀腔易积液积气，价格便宜但比软密封蝶阀贵。
根据上面总结的特点，截止阀的选用应遵循下列原则：
1）流阻大，关闭力大，价格高于闸阀但低于金属密封球阀，较少做主管路切断用；
2）Y型截止阀虽然减轻了介质的折流程度，降低了介质的流动阻力，可以用于管路主切断阀，但其它缺点仍然很明显，仍不是首先的主切断阀；
3）几乎不受温度压力的限制。但因为关闭力大，不宜用于DN250（NPS10）及以上的管道；
4）阀门开启高度与介质流量呈线性比例关系，故常用作调节阀旁路的切断，或用于需要较准确控制流量的场合，如软管站终端、生活水终端、放空排液终端等；
5）流道复杂，冲刷严重：不宜用于含有固体颗粒的介质工况； 6）折形流道，不宜用于压力脉动工况条件； 7）折形流道，不宜用于高压氧气介质工况； 8）折形流道，不能用于有通球要求的工况条件；
9）没有密闭阀腔，适合于低温介质或可能发生汽化的介质工况条件； 10）不能或不宜衬里；
11）由于阀杆行程短，而且为升降阀杆类型，故为与波纹管配合使用的较好阀型。
6.2.3 球阀的特点及选用
球阀的最大特点是在众多的关断阀门类型中其流体阻力最小，流动特性最好，同时它也具有90°旋转而快速启闭的特点。但球阀的重量较大，价格高，结构尺寸也比较大，故不宜用于直径太大的管道。与蝶阀相比，球阀不存在因介质压力作用而产生逆向扭矩导致关闭不严的问题，故其密封性能比蝶阀可靠。 根据这些特点，球阀选用时应遵循下列原则：
1）阀门阻力降最小，甚至可以与接管形成一个几乎完整的通道，故适合于对阻力降比较敏感的介质工况；
2）阀门重量最重，价格也比较高，而且阀门尺寸越大，此特点越明显。所以大尺寸情况下选用球阀时，应考虑经济性；
3）对于小尺寸阀门，虽然软密封球阀价格会便宜很多，但受温度和压力的限制。本选用指南第四章和第五章给出了相关的限制条件；
4）固定球球阀有密闭阀腔，当用于低温介质工况或可能发生汽化的介质工况条件下要有泄放装置，或改用截止阀、蝶阀等； 5）适合于有通球要求的管路切断； 6）可以衬里；
7）适宜用于压力脉动介质工况和有可能产生汽蚀的介质工况； 8）适宜用于高压氧气介质工况；
9）适宜用于可能产生冲刷或冲刷腐蚀的介质工况；
10）适用于多通道结构，即一个阀门可以获得2～4个不同的流道，因此可减少阀门的用量。
6.2.4 蝶阀的特点及选用
蝶阀具有90°旋转快速启闭的特点，而且重量轻，结构尺寸小（尤其是对夹式蝶阀）等优点。但它密封可靠性相对较差，故在工业生产装置上常用于中低压和中低温介质工况条件。随着石化生产装置的大型化，用蝶阀代替闸阀是必然趋势。由于双偏心高性能蝶阀和三偏心金属硬密封蝶阀的出现，它们较好地解决了热胀补偿和磨损补偿的问题。因此，蝶阀也开始逐渐用于较苛刻的介质工况上。
根据这些特点，蝶阀选用时应遵循下列原则：
1）闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀等相比，蝶阀的结构尺寸最小，重量最轻，价格便宜。故对于大尺寸管道，用蝶阀代替其它切断阀对降低装置建设成本是非常有利的；
2）与闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀等相比，其密封可靠性最差，故不宜用于高温（如200℃及以上）、高压（如CL.600及以上）的介质工况，但具有特殊工厂生产的特殊蝶阀例外；
3）对于软密封蝶阀，虽然价格会更便宜，但受温度和压力的限制。本选用指南第四章和第五章给出了相关的限制条件；
4）无密闭阀腔，适宜用于低温介质工况或可能发生汽化的介质工况； 5）不能用于有通球要求的管路切断； 6）可以衬里；
7）不宜用于压力脉动介质工况和有可能产生汽蚀的介质工况； 8）不宜用于高压氧气介质工况；
9）不宜用于可能产生严重冲刷或冲刷腐蚀的介质工况；
10）相对于闸阀、球阀来说，由于蝶阀的压力损失比较大，故不适合用于对压力损失要求严格的管路系统中。
6.3 常用阀门的属性参数选用
阀门的属性描述参数是比较多的，但大体上可以分为四类，即基本参数、结构
参数、主要零部件材料和特殊要求。通过对这些参数的选择和确定，才能准确的表达应用阀门的属性。属性参数一般为阀门料单中长描述用到的信息内容，也是阀门数据表中表达的信息内容。其中，基本参数是描述阀门的基础参数，是决定应用阀门使用性和可靠性的核心参数，不能缺省选择。结构参数也是描述阀门的重要参数，但其中一些可以缺省选择，多数阀门厂都有足够的经验根据采购方提出的基本参数和介质条件给出合理的结构配置。主要零部件材料也是描述阀门的重要参数，会影响到阀门的使用性能和安全性，故作者不建议缺省选择。特殊要求是指对阀门提出的那些带有显着个性特征而且可以简单描述的要求，如果这些要求具有普遍性，或者需要大段的文字进行描述，则往往放在配套的项目采购技术规定中给出，或者在阀门料表/阀门数据表中简单给出，而同时在项目采购技术规定中详细给出。
6.3.1 基本参数选用原则
阀门的基本属性参数包括阀门型式、公称直径、阀体材料、阀门产品标准和公称压力等级共五项。其中，阀门型式的选择在前面已经作了介绍，故这里仅介绍其它四个参数的选择。
1）公称直径：流量，流速，压力降，经济性，标准化系列。 2）主体材料：铸件，锻件，其它。
3）阀门产品标准：选定阀门产品标准也是确定阀门公称压力等级的基础。常用标准有美国机械工程师标准（ASME）、美国石油协会标准（API）、美国制造者协会标准（MSS）、英国标准（BS）、德国标准（DIN）、欧盟标准（EN）和国际标准化组织（ISO）标准等，国内标准有中国国家标准（GB）、机械工业行业标准（JB）等。上述的各标准之间并不都具有这样的一致性。要求阀门与其它管道元件具有等效的承压能力和对介质的适应性，还要与其它与之相连接的管道元件具有等同的连接尺寸。
4）公称压力等级：产品标准给出的压力温度额定值，操作介质的影响，管系附加力的影响。
6.3.2 结构参数选用原则
阀门的结构参数较多，有些结构搭配是约定俗成的，有些则是可以由工程设计人员选择的。有时候，完全由阀门生产厂选择所有结构参数有时候也是不妥的。
1）阀体结构：截止阀，止回阀，球阀，蝶阀，结构尺寸。
2）阀门流通孔径：常用的阀门流通孔径有标准型、全通径型、缩颈型等型式的分类。所谓的标准型孔径是指由ASME B16.34和GB/T12224定义的阀门孔径。所谓的全通径是指与接管内径基本一致的阀门孔径。所谓的缩颈是指阀芯的流通孔径比标准孔径低一级或多级的阀门孔径。
全通径的应用例子，但不限于这些：压缩机或泵出口的高压（指压力等级为CL.600及以上等级）管道，往复压缩机或泵出口管道，可能出现较强环烷酸腐蚀的管道，可能出现较强二氧化碳腐蚀的管道，可能出现较强尿素腐蚀的管
道，高温、高压氧气管道，含固体颗粒的介质环境，高压蒸汽管道，有通球要求的管道。
3）连接型式：法兰连接，焊接连接，螺纹连接，短管连接，其它连接型式。 4）内件型式：闸阀，截止阀，止回阀，球阀，蝶阀，旋塞阀，隔膜阀。 5）阀盖型式：螺栓联接阀盖，压力密封阀盖，加长阀盖/阀杆，其它型式。不是所有阀门都是有阀盖的。
6）支架型式：明杆支架（OS&Y），暗杆支架(IS&Y)。阀门支架不是承压部件。不是所有阀门都需要支架的，例如蝶阀。
7）操作型式：手动（手柄、手轮、齿轮、链轮等），电动，气动等。 8）旁通结构：旁通的作用主要有两个：其一，对于温度较高的管道，当开启阀门时，高温介质会对下游管道或设备造成热冲击，并可能产生伤害；其二，对于高压或/和大直径阀门，为了平衡阀瓣两边的压力，减小开启力矩，也需要设置旁通。
9）放空与排液：对于具有上阀腔或/和下阀腔的阀门，如果阀腔结构尺寸较大，而且即使采取管道吹扫措施也不能将残留在阀腔内的介质吹扫干净，残留介质又具有易燃、易爆或有毒、有腐蚀性，以致影响到管道（包括阀门本身）的检修、维护等工作，就需要考虑设置阀门上阀腔放空（对气体介质）或下阀腔排液（对液体介质）。就地排放问题。
10）吊耳和支脚：工程实践中，经常看到这样的情况：在对阀门进行吊装时，把阀杆、手轮等作为起吊受力点，从而造成阀杆或手轮的损伤。公称直径大于等于DN200的阀门，应考虑设置专用的吊耳，以防止上述情况的发生。 符合下列条件的阀门，宜考虑设置专用阀门支脚，以防止阀门与坚硬的混凝土地面或平台发生碰撞而受到损伤。
11）其它结构：活载结构，低逸散结构，波纹管密封，火灾安全及防静电结构，真空结构。
6.3.3 主要零部件材料选用原则
1）内件材料：API600标准给出了闸阀内件的定义，即指阀杆、阀座密封面、阀板密封面、上密封面和其它接触介质的内部零部件。API内件号。选用原则。工程举例。
2）非金属阀座/阀瓣材料：在应用介质条件下，材料应具有化学稳定性。在应用介质条件下，材料应具有需要的基本机械性能。同时兼顾经济性原则。 3）阀盖螺栓和垫片：阀盖螺栓选用原则。阀盖垫片选用原则。 4）阀杆填料：选用原则。
6.3.4 检查试验
材料的检查试验：机械性能试验。化学成分试验。非金属夹杂物检验。晶粒度
检验。无损检验。耐腐蚀试验。
整体阀门的检查试验：压力试验，密封试验，火灾安全试验，低温试验等。