井廣寧

(北京礦冶科技集團(tuán)有限公司， 北京 100160)

1 管道材料等級表現(xiàn)狀及問題分析

管道材料等級表是工程設(shè)計的基礎(chǔ)，它規(guī)定了管道、管件、法蘭、閥門、墊片、緊固件等的材料、標(biāo)準(zhǔn)、尺寸、范圍、壓力等級、型號、溫度-壓力等。管道材料等級表有助于提高工程設(shè)計效率，統(tǒng)一管道及組成件的選用標(biāo)準(zhǔn)，便于采購及備品備件，提高工程運行的安全性，是管道工程設(shè)計、采購、管理過程不可缺少的一部分。

1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及問題分析

國外工程公司在管道工程設(shè)計時均有各自的管道材料等級選用標(biāo)準(zhǔn)，在使用時僅需根據(jù)實際的工程項目條件和管道使用工況提取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)即可，同時國外工程公司管道材料等級表詳細(xì)規(guī)定了管道及組成件的材料、型號、規(guī)格及尺寸等，可直接作為采購數(shù)據(jù)單使用。所以由此編制的管道材料等級表不僅有利于管道工程設(shè)計效率的提高，更可應(yīng)用于管道及組成件的采購、維護(hù)，是管道工程在施工、生產(chǎn)、維修上的重要依據(jù)[1]。

相比之下，國內(nèi)工程公司對管道材料等級表的編制和使用起步較晚。管道材料等級表的編制形式和內(nèi)容均與國外有較大差異。目前國內(nèi)管道材料等級表的使用更多的是體現(xiàn)在工程設(shè)計階段。由于國內(nèi)行業(yè)尚無統(tǒng)一的編制規(guī)定，管道材料等級表的內(nèi)容、深度和范圍均不能滿足公司采購的要求，而根據(jù)要求重新編制的管道及組成件采購數(shù)據(jù)清單不免與設(shè)計人員選用的有所不同，這樣不僅增加了公司采購的工作量，采購的產(chǎn)品也極易出現(xiàn)偏差。甚至導(dǎo)致同一項目的不同車間使用的管道及組成件不同，為管道的維護(hù)帶來極大的不便。這樣也未能充分發(fā)揮管道材料等級表在工程項目用的作用。

1.2 國內(nèi)有色冶金行業(yè)現(xiàn)狀

有色冶金行業(yè)的工程公司尚無完整統(tǒng)一的管道材料等級表。不同的工程公司對管道材料等級表的要求也不同，加之涉及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問題，無法直接使用其他公司的管道材料等級表。雖然《閥門型號編制方法》[2]是設(shè)計的主要參考依據(jù)，但是由于工程的可行性研究、初步設(shè)計、施工圖、安裝、調(diào)試、運行等均有可能由不同單位承擔(dān)，不同單位的規(guī)定、不同工程師的設(shè)計習(xí)慣均不相同，所以即使同一個項目，管道成品的方案、質(zhì)量、深度都參差不齊。因此無法保證管道材料等級表在工程全過程的利用率，從而導(dǎo)致工程設(shè)計質(zhì)量的下降。

這種情況無疑給工程設(shè)計與工程總承包帶來極大的不便。由于無統(tǒng)一的管道材料等級表可供使用，導(dǎo)致各個部門內(nèi)部及院所之間對于管道及組成件的選擇和使用無法統(tǒng)一，進(jìn)而對采購、施工、維護(hù)帶來極大的不便。所以管道材料等級表的編制必是管道管理工作的重要一環(huán)。編寫管道材料等級對提高管道管理水平，規(guī)范管道資料管理有著十分重要的作用[3]。

2 管道材料等級表編制的主要目標(biāo)及作用

國內(nèi)管道及管件標(biāo)準(zhǔn)繁多，有色冶金行業(yè)也留下了各種版本的標(biāo)準(zhǔn)。管道材料等級表的建立可以規(guī)范設(shè)計產(chǎn)品中管道及組成件的規(guī)格及型號，逐步統(tǒng)一管道及組成件的選用標(biāo)準(zhǔn)，從而利于采購、施工、維護(hù)。

建立適用于公司業(yè)務(wù)特點的管道材料數(shù)據(jù)庫，對管道工程設(shè)計尤其是工程總承包項目意義重大。管道材料等級表可為總承包項目提供規(guī)范的采購工具、減少工作量、便于管道維護(hù)、提高生產(chǎn)的安全性、減少備品備件、降低成本。

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，三維工廠設(shè)計逐步進(jìn)入設(shè)計與工程領(lǐng)域，三維信息集成平臺的引入使多專業(yè)聯(lián)合實現(xiàn)數(shù)字化工廠設(shè)計成為可能。建立有色金屬三維協(xié)同設(shè)計的一項基礎(chǔ)工作是首先建立完備的信息化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而管道材料等級表的建立可為三維工廠設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計依據(jù)。

3 管道材料等級表編制理念

編制管道材料等級表需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的編制方式。采用國外工程公司通用的管道材料等級表的編制理念，以管道工程設(shè)計為基礎(chǔ)，兼顧管道及組成件的采購、施工及維護(hù)，完善管道、閥門、法蘭、墊片、緊固件等的信息，增加管道材料等級表的實用性及適用范圍。

由于有色冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的國家規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能完全滿足選用要求，如特殊工況下、大管徑的管道及組成件等，所以管道材料等級表的編制需根據(jù)公司的行業(yè)特點及業(yè)務(wù)范圍確定管道材料等級表的編制范圍。

管道材料等級表需結(jié)合三維工廠設(shè)計的使用要求進(jìn)行編制，使管道材料等級表成為三維工廠設(shè)計規(guī)范、統(tǒng)一的管道及組成件選用平臺。使其作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為三維設(shè)計軟件提供設(shè)計依據(jù)。同時根據(jù)工程實際情況不斷完善管道材料等級表，以滿足不同項目對管道材料等級表的使用要求，提高管道材料等級表的利用率，減少資源的重復(fù)浪費[1]。

4 管道材料等級表的主要內(nèi)容

管道材料等級規(guī)定主要由選用說明、管道材料等級表兩部分組成，如圖1所示。

圖1 管道材料等級表框架圖

4.1 選用說明

管道材料等級規(guī)定的選用說明中，應(yīng)對管道材料等級的含義、設(shè)計壓力的確定、設(shè)計溫度的確定、壓力-溫度等級的選用以及管道及組成件等的選用原則和要求進(jìn)行詳細(xì)說明和規(guī)定。

管道材料等級：管道材料等級是根據(jù)管道及組成件的設(shè)計參數(shù)、使用工況、材料性能及經(jīng)濟(jì)性等條件確定，管道材料等級表中的參數(shù)均為該管道及組成件的使用上限，故實際使用條件不可超過該材料等級的規(guī)定。

設(shè)計參數(shù)：管道及組成件的設(shè)計壓力及設(shè)計溫度的確定，均不應(yīng)小于在操作過程中可能出現(xiàn)的最苛刻的壓力和溫度組合的工況。并且應(yīng)考慮到壓力源、脈動、靜壓頭、流體的分解及相態(tài)的改變、操作失誤及閥門失效等情況。

管徑及壁厚：管道管徑及壁厚的選擇可根據(jù)GB/T 3091—2015、GB/T 8163—2018的規(guī)定進(jìn)行選用。由水力計算確定管徑后，需根據(jù)管道的使用條件，校核管道材料及管道壁厚的選用是否滿足使用要求，并滿足GB/T 20801—2006的規(guī)定。

壓力等級：壓力等級使用PN表示，采用DIN系列：PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100。

基本材質(zhì)：常用的管道材料基本材質(zhì)有碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼等，管道材料材質(zhì)的選擇需根據(jù)管道的使用工況來確定。

管道等級序號：由于管道規(guī)格、運行工況、腐蝕裕量及材料偏差等原因造成管道等級的不同，因此需用管道等級序號來進(jìn)行管道等級的區(qū)分，管道等級序號本身無特定的含義。

閥門：閥門是控制介質(zhì)流動的一種管路附件，是管路中不可缺少的配件之一。應(yīng)用于管道工程設(shè)計的閥門種類及型號多種多樣，如閘閥、截止閥、止回閥、球閥、閘閥、蝶閥等。管道閥門的選擇應(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、壓力、溫度、安裝及使用要求進(jìn)行確定[4]。不同管道材料等級的管道連接時，除非有盲板等隔斷設(shè)施，連接點處低等級管道的閥門應(yīng)按高等級管道選用，并表明管道材料等級分界。閥門的選擇及使用必須滿足GB12224—2015的要求，此外選定的閥門應(yīng)滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。

法蘭、墊片及緊固件：法蘭、墊片、緊固件的選用與閥門類似，需根據(jù)其使用用途的不同選擇不同形式的法蘭、墊片及緊固件[5]。在滿足使用要求的前提下，考慮工程的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 管道材料等級表

管道材料等級表應(yīng)詳細(xì)表達(dá)各種壓力等級下管道及組成件的選用以及支管連接。同時對現(xiàn)有相關(guān)管道標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行分類，并補充超出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)管道等級的規(guī)定。管道材料等級表是管道及附件管理的基礎(chǔ)文件。管道材料等級表根據(jù)管子、管件、法蘭、閥門、墊片、緊固件等選擇原則，按不同的專業(yè)和工況條件編排，見表1。

表1 管道材料等級表索引

5 結(jié)論

國內(nèi)有色冶金行業(yè)急需一部完整統(tǒng)一的管道材料等級表。由于公司業(yè)務(wù)范圍及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等原因，無法直接使用其他公司的管道材料等級表，造成管道設(shè)計成品的設(shè)計方案、設(shè)計質(zhì)量參差不齊，增加管道及組成件的采購、施工、維護(hù)等的工作量。

編制管道材料等級表可逐步統(tǒng)一管道及組成件的選用標(biāo)準(zhǔn)，從而利于采購、施工、維護(hù)，為總承包項目提供規(guī)范的采購工具、減少工作量、便于管道維護(hù)、提高生產(chǎn)的安全性、減少備品備件、降低成本，為三維工廠設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計依據(jù)。

管道材料等級表的編制需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的編制方式。在參考國外編制理念的基礎(chǔ)上，考慮其在設(shè)計、采購、施工、維護(hù)上的功能與作用，在冶金行業(yè)的特點和業(yè)務(wù)范圍的基礎(chǔ)上，確定編制范圍，同時兼顧在三維工廠設(shè)計上的應(yīng)用。

建議編寫的管道材料等級規(guī)定主要由選用說明、管道材料等級表兩部分組成，對管道材料等級表的參數(shù)設(shè)置及選用原則進(jìn)行規(guī)定，管道材料等級表的編制以使用工況及專業(yè)分類進(jìn)行編排。