李 響* 殷小明 王 克 吳 晨 陳 藝

（上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院）

0 前言

工業(yè)管道是工廠的“血管”[1]，具有系統(tǒng)龐大、布置復雜、材質規(guī)格多樣、運行條件多變等特點。管道安裝過程受到人為因素、材料質量因素、施工技術因素等影響，使施工過程中的質量和進度管理較為困難，而管道安裝質量差則會給工廠生產留下安全隱患。

為了保障工業(yè)管道的運行安全，各國針對壓力管道制訂了相應標準。例如美國機械工程師協(xié)會（ASME）制定了工業(yè)管道規(guī)范ASME B31.3；我國于2006年參照ASME B31.3制定了GB/T 20801—2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》[2]。

隨著工業(yè)管道安裝和檢測技術不斷發(fā)展，我國于2020 年修訂了GB/T 20801—2020《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》，修訂過程中參考了相關國際標準（如ASME B31.3-2014，EN 13480.4:2002，ASME PCC-1-2013），也借鑒了石化、電力等行業(yè)的通用做法，新標準于2021 年6 月1 日正式實施。

GB/T 20801—2020 標準是工業(yè)管道推薦性、基礎性標準，也是安全技術法規(guī)TSG D0001—2009《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》的協(xié)調標準。GB/T 20801.4—2020《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第4 部分：制作與安裝》主要規(guī)定了工業(yè)金屬壓力管道的制作和安裝的基本要求，包括工業(yè)管道的制作、管線焊接、材料預熱、焊后熱處理、裝配、管線清理等方面[3-4]。

本文將GB/T 20801.4—2020 標準與GB/T 20801.4—2006版標準進行了對比，主要介紹了GB/T 20801.4—2020《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第4部分:制作與安裝》標準的內容，聚焦工業(yè)管道元件及材料檢查和驗收、管道制作、焊接工藝評定和焊工技能評定方面的變化情況，以及附件焊接、熱處理等變動。

1 工業(yè)管道制作要求

1.1 工業(yè)管道施工質量控制

在工業(yè)管道實際安裝過程中，工程量大、涉及面廣、節(jié)點多、時間緊，需要正確選擇管線材料，提前擬定施工質量方案和計劃，并且從安裝前、中、后三階段控制好施工安裝質量和施工進度，著重關注焊口的焊后熱處理和耐壓試驗，及時追蹤每條管線的施工質量情況[5-6]。

管道工程施工的基本依據是管道設計文件，在施工時，施工單位時常發(fā)現不符合實際或設計不合理的情況，有時還存在采購材料困難及引用新材料等狀況，需要采用代用材料進行施工。鑒于此，修訂后的標準新增條文4.2 參照了工程建設施工規(guī)范GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》，對設計文件修改和材料代用提出要求。新的標準中規(guī)定施工單位可對材料代用或設計文件提出意見，原設計單位研究決定后可作出設計變更，經意見簽署和蓋章后，施工單位根據變更后的設計文件進行施工。

為了提高工業(yè)管道安裝質量，許多企業(yè)采用信息管理系統(tǒng)對管道安裝施工工程中的焊接、熱處理、檢測信息、焊工人員進行統(tǒng)一管理，實現信息共享，有效提高管道的安裝效率新標準。GB/T 20801.4—2020標準中新增了條文4.3，鼓勵管道制作和安裝單位采用工業(yè)管道信息化管理系統(tǒng)來管理管道的安裝進程，建議制造和安裝單位在管道安裝過程中保存好管道元件、焊接熱處理等相關信息，及時掌握工藝管道施工的相關信息，合理安排好人員配置，做好安裝質量關鍵節(jié)點的控制工作。

1.2 管道元件及材料檢查和驗收方面

處理工業(yè)管道不合格品時，2006 版標準采用“加倍抽樣”檢查[7]，實際工作中，考慮到壓力管道元件和材料是重要安全部件，不能將不合格品應用到工業(yè)管道的安裝現場，采用“加倍抽樣”驗收仍然存在漏檢的可能性?；凇皬脑搭^管控風險”的理念，故刪除了原條文5.7.1 條中“加倍抽樣”檢查的規(guī)定，2020 版新標準要求抽樣驗收中只要發(fā)現一件不合格品，就需要對該批次進行100%檢查。

1.3 管道制作方面的變化

工業(yè)管道施工時，需要采用磁力探傷等方法對管道的宏觀狀況進行檢測，確保工業(yè)管道的材質符合安裝要求。2006 版規(guī)范只對工業(yè)管道的板焊管提出了該項要求，實際管道元件及其材料在加工和安裝過程中都會遇到類似情況，現場安裝時管道的機械損傷情況較多，易留下隱患，因此2020 版規(guī)范中新增了條文6.1.4 ，規(guī)定管道元件及其材料在加工職責和安裝過程中的表面機械損傷，將表面機械損傷的要求擴大到了所有的管道元件及其材料。

GC1 級管道壓力等級比較高，其彎管制作工藝對彎管的質量具有較大影響，且彎管表面容易出現裂紋等缺陷，因此2020 版規(guī)范中新增條文6.3.5，規(guī)定GC1 級管道彎管彎制后，應逐件對彎曲部位進行磁粉檢測或滲透檢測。

修訂后的2020 版標準參照了FZ 211—2013《夾套管施工及驗收規(guī)范》，增加了保證內管質量的要求，其中新增條文6.7.2 規(guī)定夾套管在制作過程中應確保內管的焊縫裸露可見，并且在內管檢驗合格前不能封閉焊接。其中內管焊縫裸露可見是為了便于檢查質量，從而確保內管的制作質量。

2 工業(yè)管道焊接要求

2.1 焊接工藝評定和焊工技能評定方面的變化

壓力管道常用的焊接方法包括鎢極氬弧焊、埋弧焊、二氧化碳氣體保焊等，在工業(yè)管道焊接過程中可能形成未熔合、咬邊、夾渣等焊接缺陷。在壓力管道制作和安裝現場，經常會發(fā)生設備管道、特殊管件與管道的材料不同，需要異種材料焊接等情況，但現場無法采購到滿足焊接工藝評定需要，與設備接管、特殊管件材料相同或者相近的管件。因此。2020版規(guī)范新增條文7.1.3 對焊接工藝評定替代做出規(guī)定，指出可采用預焊接工藝規(guī)程進行技術評審的方式代替焊接工藝評定，并給出了前提條件。

開展預焊接工藝規(guī)程評審工作時，需要滿足上述限制條件，并且由施焊單位組織監(jiān)理工程師、技術專家給出評審報告，管道施工單位可利用評審通過后的預焊接工藝規(guī)程來制定相應管道焊接工藝規(guī)程。

工業(yè)管道施焊時，焊接工藝規(guī)程是指導熱處理工和焊工的工藝文件，證明施焊單位具有按照國家規(guī)定的安裝合格產品的能力，焊接工藝文件是檢查焊接工藝落實情況的重要依據。在實際工作中，許多施焊單位和焊接工程技術人員常忽視焊接工藝評定和焊接工藝規(guī)程的作用。因此2020 版規(guī)范新增條文7.1.4 提出了焊接工藝規(guī)程的編制要求，要求管道施焊單位根據焊接工藝評定報告（或者通過技術評審的預焊接工藝規(guī)程）來編制焊接工藝規(guī)程。對焊接工藝規(guī)程提出了統(tǒng)一、規(guī)范的內容要求，加強施焊單位和焊接技術人員對焊接工藝規(guī)程內容和編制質量的重視程度。

保證焊接質量的基本條件是正確選用焊接材料，一般設計文件給出焊接材料，通過焊接工藝評定驗證后，用于工業(yè)管道的焊接。2020 版規(guī)范新增條文7.2.1給出了焊接材料選用的基本原則：首先考慮焊材和母材的匹配性，然后保證焊接結構的使用性能，再按照母材的力學性能、化學成分、焊接性能、焊后熱處理、現場使用施工條件等因素進行綜合考慮，必要時可以通過試驗確定。此外，還應該考慮焊接材料的工藝性能，焊材的工藝性能不好，電弧容易燃燒不穩(wěn)定，不易脫渣，飛濺大，焊縫易出現氣孔，產生焊接缺陷，因此選擇焊材時應考慮焊材的工藝性能。

2.2 結構附件的焊接

工業(yè)管道安裝工作通常在露天進行，管道上的永久結構附件需要和管道焊接在一起，構成承壓焊接接頭，因此工業(yè)管道的附件和管道的連接焊縫同樣應予以重視。2020 版新標準增加了對工業(yè)管道結構附件的焊接要求。寫明了工業(yè)管道設計文件規(guī)定應該采取哪一種焊縫形式。

工業(yè)管道上臨時附件的焊接常根據附件的受力情況選擇合適的焊接方法，例如熱處理用的熱電偶和管道連接，不用承受較大載荷，2020 版新標準中寫明可采用電容儲能焊接方法。所謂電容儲能焊屬于電阻焊方法，在焊接管道時，電容器通過變壓裝置放電，產生了焊接時間短、瞬時電流大的脈沖電流，從而將接觸的金屬迅速熔化，適合密封凸焊、環(huán)凸焊、多點凸焊。

2.3 焊接預熱方面

工業(yè)管道焊接完成后需要及時進行熱處理，工業(yè)管道的定位焊縫（又稱點固焊縫）較短、較薄，拘束應力較大，易開裂，故2020 版規(guī)范新增條文8.2.4，明確了工業(yè)管道點固焊縫的預熱要求，指出管道的定位焊縫預熱溫度要高于正式焊縫的預熱溫度。

返修焊縫是在開槽的缺口內完成焊接，焊縫較短，拘束應力較大，對于淬硬傾向較大的材料不僅需要預熱，而且預熱溫度比原焊縫預熱溫度更高。所以2020 版規(guī)范新增焊縫8.2.5 明確了返修焊縫的預熱溫度要求。

此外，鈷鉬合金鋼、9CrMoV 鋼以及馬氏體不銹鋼的焊接冷裂紋傾向較大，施焊過程中需要保持焊縫區(qū)域的規(guī)定預熱溫度，當焊接中斷時，如果不能維持預熱溫度，可能會產生冷裂紋，根據ASME B31.1 和GB/T 32270—2015、SH/T 3520—2015、DL/T 869—2012 等標準，2020 版新規(guī)范中新增條文8.4.3，提出了相應的限制條件和措施。其中對焊縫厚度的要求為：只有焊縫厚度達到不小于20%或10 mm（取小者）時才能中斷焊接，其目的是讓焊接接頭具有一定的強度，有利于減少裂紋傾向，保證焊縫的質量。

2.4 焊接熱處理方面

工業(yè)管道的焊后熱處理是指將管道加熱保溫，再采用爐冷或空冷方式，達到降低管線的焊接殘余應力、提高材料耐腐蝕性和改善機械性能等目的。修訂后2020 版標準中新增條文b、c、d、f，給出的熱處理溫度范圍較寬，指出了業(yè)主和設計者可根據工況條件確定熱處理溫度。Ni 含量不大于4%的低溫鎳鋼熱處理溫度和碳鋼、碳錳鋼基本相同（595 ～650 ℃），因此對含Ni 量不高于4%的低溫鎳鋼可采用降低焊后熱處理溫度延長保溫時間的做法。

某些鋼材如低溫碳鋼、高強鋼、3.5Ni 等在較高的焊后熱處理溫度下延長保溫時間會降低焊接接頭的強度和韌性，ASME B31.3-2016 標準中表331.2 給出了這些材料的熱處理溫度為650 ℃。修訂后的規(guī)范規(guī)定這些材料的焊后熱處理的溫度下限不低于550 ℃，目的是改善焊接接頭的強度和低溫韌性。

3 其他方面的要求

GC1 級工業(yè)管道通常為高溫、高壓、易燃、有毒、易爆介質的管道，而管道的法蘭接頭存在泄漏危險，因此，新版標準增加了法蘭接頭和螺栓的安裝及緊固要求，從而保證GC1 級管道的安裝質量并降低泄漏風險，指導管道安裝人員對法蘭安裝的具體操作方法。此外，新版標準要求安裝單位編制法蘭接頭的安裝程序文件，并且經過部門負責人批準后方可操作。

2020 版標準規(guī)定了工業(yè)管道組件安裝后需進行材質檢查。合金鋼及有色金屬管道元件在使用前進行了材質和標記檢查，但是標準仍然要求安裝完畢后再次檢查材質標記，從而避免管道安裝過程中錯用，復查管道焊縫，也為了避免焊材用錯等狀況。

工業(yè)管道的試壓、吹掃和清洗作業(yè)往往在管道接口脫開狀態(tài)下進行，完成試壓、吹掃和清洗作業(yè)后，需要將管道安裝復位，確保管道接口恢復到作業(yè)前的狀態(tài)并確保質量。因此2020 版規(guī)范新增條文10.6.4，提出了試壓、吹掃、清洗合格后管道和設備接口的復位檢查要求。

在埋地管道方面，修訂后的規(guī)范提出了埋地管道的支承地基的施工要求。埋地管道的載荷全部加載到支承地基上，通常要求管底土質、回填土質符合設計規(guī)定，管溝的溝底層應為夯實的回填土或原土層，溝底應平整，坡度順暢，墊層的厚度、密實度和材料應符合設計規(guī)定，具有特殊性腐蝕的土壤應該按照設計要求處理，防止管道腐蝕或者不均勻下沉，此外，應排除地下水和積水，避免地基承載能力下降。

4 結論

工業(yè)管道的制作安裝質量決定了后續(xù)的使用安全性能，使用修訂后的GB/T 20801.4—2020 標準對工業(yè)管道的制作、焊接、預熱、熱處理、裝配和安裝提出了更加具體的規(guī)定，反映了工業(yè)管道材料制作和施工的新發(fā)展方向，提高了新時代我國工業(yè)管道的制作、安裝水平。新規(guī)范進一步向國際通用工業(yè)管道標準看齊，為工業(yè)管道的制作、安裝和安全運行提供了有效的技術依據，工程技術人員需要進一步學習新修訂的標準，并運用到實際工作中去。