GB20801.3-2006-T 压力管道规范  工业管道 第3部分：设计和计算

a）除GB/T20801另有规定外，表14中已规定压力一温度额定值的管道组成件，其设计温度下的 最大允许工作压力按相关标准规定的压力一温度额定值。 b）如设计温度大于表14中相关标准给出的温度额定值，但不大于GB/T20801.2一2006规定的材 料使用温度上限者，设计者可根据相关温度下的材料许用应力折算。 c）对于表14中仅标明公称压力的管道组成件，设计温度下的最大允许工作压力可根据设计温度和 常温下的材料许用应力折算。

1.2.1.2压力设计方法

a）直管、斜接弯头、弯管、盲板、非标法兰和对焊管件等管道组成件应按第6章设计：

b）对于按壁厚系列规定的承插焊管件和螺纹管件，其设计温度下的最大允许工作压力应不大于具有 相同壁厚系列和相同许用应力的无缝直管按有效厚度确定的最大允许工作压力； c）支管连接管件的压力设计应符合6.7的规定。

给水排水标准规范范本4.2.1.3验证性压力试验方法

a）对于表14中的对焊管件，如未按4.2.1.2a）进行压力设计，可进行验证性压力试验并在验证性压 力试验的覆盖范围内按4.2.1.2b）确定其设计温度下的最大允许工作压力； b）其他管道组成件也可根据验证性压力试验确定其最大允许工作压力。

4. 2. 1. 4 其他方法

除4.2.1.1～4.2.1.3规定的方法外，管道组成件的最大允许工作压力也可以采用对比经验分析、应力 分析或实验应力分析方法确定。

管道的压力一温度设计准

a）除4.2.3的规定外，管道的设计压力应不大于该管道系统中所有管道组成件按4.2.1确定的设计 温度下的最大允许工作压力的最小值。

4.2.3压力和温度的允许变动范围

GC1级管道压力和温度不得超出设计范围。对同时满足4.2.3.1～4.2.3.8要求的GC2和GC3级管 道，其压力和温度允许的变动应符合4.2.3.9的规定。 4.2.3.1管道系统中没有铸铁或其他脆性金属材料的管道组成件。 4.2.3.2由压力产生的管道名义应力应不超过材料在相应温度下的屈服强度。 4.2.3.3轴向总应力应符合7.3.2的规定。 4.2.3.4管道系统预期寿命内，超过设计条件的压力和温度变化的总次数应不大于1000次。 4.2.3.5持续和周期性变动不得改变管道系统中所有管道组成件的操作安全性能。 4.2.3.6压力变动的上限值不得大于管道系统的试验压力。 4.2.3.7温度变动的下限值不得小于GB/T20801.2一2006规定的材料最低使用温度。 4.2.3.8鉴于压力变动超过阀门额定值可能导致阀座的密封失效或操作困难，阀门闭合元件的压力差不 宜超过阀门制造商规定的最大额定压力差。 4.2.3.9压力超过相应温度下的压力额定值或由压力产生的管道名义应力超过材料许用应力值的幅度和频 率应满足下列条件之一： a）变动幅度不大于33%，每次变动时间不超过10h，且每年累计变动时间不超过100h； b）变动幅度不大于20%，每次变动时间不超过50h，且每年累计变动时间不超过500h。 4.2.3.10对于压力泄放等的自限波动情形，压力变动的幅度和频率应符合4.2.3.9b）的规定，

4. 2. 4 许用应力

注：表中许用应力值未包括材料的纵向焊接接头系数Φ和铸件质量系数Φc 4.2.4.2GB/T20801.2一2006表A.1和表A.2以外的金属材料和螺栓材料应按表1和表2规定的准则确 定各自的许用应力。

子和对焊管件的纵向焊接接头系数Φ应按表3

金属材料许用应力准则

表 2 螺栓材料许用应力准则

若该许用应力小于材料退火状态下的许 应力，应取非热处理或应变强化（即退火状态)螺栓材料的许用应力。

表4铸件质量系数及附加无损检测要求

影响管道组成件的压力一温度额定值。

5. 1. 1 一般规定

5.1. 2 管子和对焊管件

5.1.2.1选用GB/T20801.2一2006中表A.1和本部分的表14中的管子时，还应考虑设计条 能出现的操作工况。

5.1.4斜接弯头(虾米弯）

5.1.4.1斜接弯头的使用应符合以下规定：

5. 1. 5 短半径弯头

短半径弯头和短半径回弯头（R=1.0D）应符合GB/T12459一2005的规定，且其最大允许工作 大于按4.2.1.3a）确定的最大允许工作压力的80%。

5. 1. 6翻边接头

5.1.6.1翻边接头的选用应符合表14所列相应标准的规定。

5.1.6.3现场制作的扩口翻边接头应符合以下

图1焊制翻边接头的基本型式

a）不得用于剧烈循环工况； b）扩口翻边用管子应符合GB/T20801.2一2006表A.1相应材料标准以及相应的扩口翻边加工工艺要 求； c）外径应符合HG20592、HG20615中对翻边接头的尺寸和公差的要求。与垫片配合的翻边接头表 面应按管法兰密封面的要求加工； d）内圆角半径应不大于3mm； e）最小厚度应不小于管子最小壁厚的95%； f)压力设计应符合4.2.1.4的规定。 ，1.6.4现场制作的扩口翻边接头用于GC1级管道耐，除符合5.1.6.3的规定以外，还应满足以下要 ： a）公称直径应不大于DNI00，且扩口翻边前管子壁厚应大于Sch10； b）最大允许工作压力应不大于PN20法兰规定的相应额定值； c)工作温度应不大于 200℃。

5.1.7支管连接及其管件

7.1支管连接包括支管直接与主管的焊接连接和通过支管连接管件与主管的连接两种形式，支 牛包括支管座、半管接头和三通等。用于GC1级管道的支管连接管件应符合5.1.7.2的规定。 与主管的焊接连接应符合5.1.7.3的规定。

5.1.7.2用于 GC1级管道的支管连接管件

a）GC1级管道用支管连接管件应采用整体补强的支管连接管件或三通； b）承插或螺纹支管座和半管接头的公称直径应不大于DN80；

5.1.7.3支管直接与主管的焊接连接

a）应按6.7的规定进行压力设计，焊接应符合5.2.2.1规定。 b）用于剧烈循环工况时，除应符合5.1.7.3a）的规定外，还应采用GB/T20801.4一2006中图10b)、 图10d)、图10f)的结构。 c）支管直接与主管的焊接连接不宜在以下场合使用： 1)支管尺寸与主管相近：

2）连接部位存在振动、脉动、温度循环等荷载引起的循环应力。 d) 支管与主管尺寸相差悬殊时，支管应具有足够的柔性，以补偿主管的热膨胀及其他位移(参见 7.3.3)

5.1.8.1法兰一般应按表14选取，并应按相应标准规定的压力一温度额定值使月

5.1.8.1法兰一般应按表14选取，并应按相应标准规定的压力一温度额定值使用。 5.1.8.2当选用表14以外的法兰时，应符合4.2.1.2～4.2.1.4的规定。 5.1.8.3平焊法兰和松套法兰的附加要求：

a）平焊法兰不得用于温度频繁变化的工况，特别是法兰未作隔热的场合。 b）带颈平焊法兰与翻边短节配合的使用范围应符合表5的规定。

表5与翻边短节配合的带颈平焊法兰的使用范围

c）松套法兰或带颈平焊法兰与翻边接头(包括现场制作的焊制翻边、扩口翻边等)配合使用时，应考 虑法兰内孔与翻边转角的配合。

5.1.8.4承插焊焊接法兰应符合5.2.2.3的规负

5.1.8.5螺纹法兰(采用锥管螺纹连接的法兰)附加要求：

a）螺纹法兰应符合5.2.5规定。 b）选用DN65、DN125和DN150螺纹法兰时，其钢管外径还应符合表6的规定。

表6螺纹法兰的钢管外径

5.1.8.6法兰型式的选用应考虑法兰的刚度对法兰接头密封性能的影响。 5.1.8.7剧烈循环工况下，应选用整体法兰或带颈对焊法兰。 5.1.8.8确定法兰密封面型式及表面粗糙度时，应考虑流体性质和垫片性能 5.1.8.9胀接法兰和螺纹法兰不得用于 GC1级管道

5. 1. 9 垫片

5.1.9.1垫片的选用应考虑流体性质、使用温度、压力以及法兰密封面等因素。垫片 兰的压力等级、密封面型式、表面粗糙度和紧固件相匹配

9.1垫片的选用应考患流体性质、使用温度、压力以及法兰密封面等因素。垫片的密封荷载应 压力等级、密封面型式、表面粗糙度和紧固件相匹配。 9.2具有冷流倾向的垫片，其密封面型式宜采用全平面、凹凸面或槽面。

5.1.9.3石棉橡胶板垫片应满足以下要求：

表7石棉橡胶板使用规定

b）石棉檬胶板垫片不得用于真空管道。 c）石棉橡胶板垫片与不锈钢法兰配合使用时，应考虑垫片材料氯离子含量对法兰材料性能的影响。 5.1.9.4选用缠绕式垫片、金属包覆垫等半金属垫或金属环垫的公称压力小于等于PN20的标准管法 兰，应采用带颈对焊等刚性较大的结构型式。 5.1.9.5可燃材料(如橡胶)制成的垫片，不得用于输送强氧化性介质的管道。 5.1.9.6标准法兰用紧固件和垫片的选用应符合表8的规定

表8标准法兰用垫片和紧固件的选用

5. 1. 10 紧固件

5.1.10.3较高强度等级的紧固件可代用较低强度等级的紧固件。高温条件下使用的紧固件应 具有相近的热膨胀系数。

5.1.10.3较高强度等级的紧固件可代用较低强度等级的紧固件。高温条件下使用的紧固件应与法兰材料 具有相近的热膨胀系数。 5.1.10.4配对法兰中一侧为铸铁法兰或铜合金法兰时，应采用低强度紧固件。但以下情况除外： a）两侧法兰的密封面均为全平面且采用全平面垫片的场合； b）规定了螺栓拧紧力矩和拧紧程序的场合。

两侧法兰的密封面均为全平面且采用全平面垫片的场合； D）规定了螺栓拧紧力矩和拧紧程序的场合。

强度紧固件不得用于剧烈循环工况下的法兰接

.11阀门 .11.1应根据管道的设计温度、设计压力、介质性质和阀门用途来选用阀门，并应考虑外部荷载对阀 桑作性能和密封性能的影响。 ，11.2阀门应按表14选取，并应按相应标准规定的压力一温度额定值使用。阀门内件采用非金属材 寸，应根据非金属材料所能承受的压力一温度额定值确定阀门的压力一温度额定值， ，11.3阀盖与阀体的连接应满足以下要求： a）采用螺纹阀盖的阀门应设有防止阀盖松动的安全装置，如锁紧装置等。 b）阀盖与阀体的连接螺栓个数少于4或采用U形螺栓连接的阀门，仅适用于GC3级管道。 ，11.4对于内部可能滞留流体介质的阀门(如双密封阀座阀门)，应采取适当的安全措施防止因温度升 导致的压力增加。 ，11.5对于阀杆填料和管道内流体介质温差较大的工况，应采用加长阀杆的结构形式。 .11.6对于GC1级管道，其阀门的选用应符合以下规定： a）除本规范另有规定外，应选用专用的石油化工阀门。 b）应防止阀杆填料处流体介质的泄漏。 c）阀帽或阀盖的密封结构应采用下列型式之一： 1）法兰连接，螺栓数量大于等于4，且垫片符合5.1.9规定； 2）自紧式结构； 3）全焊透焊接结构； 4）圆柱螺纹连接，强度校核合格并采用金属密封加密封焊。 d）不得采用螺纹连接的阀盖密封结构。 e）采用非金属密封材料的用于可燃性流体的阀门，应符合防火试验要求‘，并应根据非金属材料所 能承受的压力一温度额定值确定阀门的压力一温度额定值。

5.1.11.1应根据管道的设计温度、设计压力、介质性质和阀门用途来选用阀门，并应考虑外部荷载对阀 门操作性能和密封性能的影响。 5.1.11.2阀门应按表14选取，并应按相应标准规定的压力一温度额定值使用。阀门内件采用非金属材 料时，应根据非金属材料所能承受的压力一温度额定值确定阀门的压力一温度额定值。 5.1.11.3阀盖与阀体的连接应满足以下要求：

e）采用非金属密封材料的用于可燃性流体的阀门，应符合防火试验要求，并应

能承受的压力一温度额定值确定阀门的压力一温度额定值。 注：1）防火试验要求可参照API607。 5.1.11.7对于5.1.11.15.1.11.6的规定同样适用于管道过滤器、疏水器及分离器等与阀门 管道附件，

5.2管道组成件连接形式的选用

管道组成件连接形式的选用应与管道材料和流体工况相适应，并应考虑在预期的使用和试验工况下， 压力、温度和外荷载对连接接头密封性能和机械强度的影响

5.2.2.1在制作和安装过程中，管道组成件的焊接、预热和热处理应符合GB/T20801.4一2006的有关规 定，其检查及检验应符合GB/T20801.5一2006的有关规定。 5.2.2.2对于腐蚀、振动或剧烈循环工况，焊接时应尽量避免使用衬环，或使用熔化性嵌条替代衬环；

5.2.2.3采用承插焊焊缝的焊接接头应符合以

a 一般用于公称直径小于等于DN50的管道。 b）承口尺寸应符合相应法兰或管件标准的规定，焊缝尺寸应不小于GB/T20801.4一2006 图9所示尺寸。 c）以下场合不得采用承插焊焊接： 1）可能产生缝隙腐蚀或严重冲蚀的场合； 2）要求焊接部位及管道内壁光滑过渡的场合； 3）剧烈循环工况或GC1级管道的场合，且承插焊连接接头的公称直径大于DN50。 d）管道组成件上开设的旁通管和排水孔可采用承插焊连接，其承口尺寸应符合图2a）以及表 规定。 e）开设旁通管和排水孔的管道组成件的壁厚如不能满足表10的尺寸要求或需要开孔补强时 加凸缘（如图2b）所示），凸缘的尺寸应符合表11的规定。

的主要焊缝。填角焊缝也可用于连接补强元件和结构附件，以增加强度或降低应力集中。 5.2.2.5密封焊焊缝仅用于防止螺纹连接接头的泄漏，而不应考虑其对连接强度的影响，

5. 2. 3法兰连接

5.2.3.1法兰连接的选用应根据设计条件、荷载、流体特性、泄漏率等因素来考虑，同时还应综合考虑 法兰、垫片和紧固件的选用和配合。 5.2.3.2金属法兰与非金属法兰相连接时，法兰的密封面应采用全平面型式，且一般配以全平面型式垫 片。如果采用全平面型式以外的垫片时，府控制螺栓拧紧力矩，防止非金属法兰过载 5.2.3.3配对的两个法兰如具有不同的压力额定值，该连接接头的最高无冲击工作压力应按较低额定值 确定，并应控制安装时的螺栓扭矩，防止出现过紧。 5.2.3.4高温或承受较大温度梯度的法兰接头，应定期控紧螺栓，

5.2.4.1胀接接头不得用于剧烈循环工况或GC1级管道。 5.2.4.2应采取适当措施以防止胀接接头的松动。 5.2.4.3用于输送有毒介质的胀接接头，应采取安全防护措施。 5.2.4.4对承受温度循环、振动、不均匀(或局部)膨胀或收缩的管道，当采用胀接接头连接时，应采取安 全防护措施，以保证胀接接头的密封性能。

5.2.5.1管螺纹型式

管螺纹应符合表12的规定。

表 12 螺纹牙型角

5.2.5.2锥管螺纹（NPT 和 R/R.）

a）对于可能产生缝隙腐蚀、冲蚀或循环荷载的工况，应尽量避免采用螺纹接头。 b）螺纹接头采用密封焊时，不得使用密封剂(填料)。 c）采用螺纹接头的管道系统，应考虑减少螺纹接头上的应力，特别是由热膨胀和阀门(尤其是端部阀 门)操作产生的应力，以防止螺纹接头松动。 d）除GC3级管道外，不得采用管端伸出螺纹法兰作为密封面的结构型式，如图3所示(不包括高压 用透镜垫密封型式）。

图3管端伸出螺纹法兰作为密封面的结构e)圆锥外螺纹元件的公称直径和最小壁厚应符合表13的规定。f)圆锥内螺纹元件与外螺纹元件应具有同等的强度和韧性，且符合流体工况的要求。g)未承受外部弯矩作用的螺纹元件(如温度计套管），可用于剧烈循环工况。表13圆锥外螺纹元件的最小壁厚管道级别最小壁厚材料钢管公称直径DN（管标号或壁厚）碳钢、合金钢Sch80GC1°8~25不锈钢Sch40s表13(续)最小壁厚管道级别材料钢管公称直径DN(管标号或壁厚）N40Sch80碳钢、合金钢GC2*50~150Sch40不锈钢≤150Sch40sGC3碳钢、合金钢、不锈钢≤300按本部分6.1条规定用于输送易燃、有毒介质，大于DN50的螺纹连接接头，应采取安全防护措施。5.2.5.3锥/平管螺纹（R/Re)圆锥外螺纹与圆柱内螺纹的配合(R/Rp)，仅适用于GC3级管道。b)用于水、低压蒸汽和空气系统管道时，可采用密封剂或密封带。还应符合5.2.5.1的规定。5.2.6直螺纹连接a)直螺纹连接接头可采用图4所示的非螺纹密封结构。当用于剧烈循环工况或承受外部弯曲荷载时，应采取安全防护措施。b）当用于GC1级管道时，直螺纹连接接头应具有足够的机械强度，且应采用图4b）和图4c）所示的封闭式密封结构。拧紧和安装后，不得再施加任何扭矩。5.2.7扩口、非扩口压合型管件的连接5.2.7.1扩口、非扩口压合型管件(如图5所示)连接型式的选用，应考虑装拆、循环荷载、振动、冲击、热膨胀和收缩等因素可能产生的不利影响。20

图4典型的非螺纹密封直螺纹接头

图5扩口、非扩口压合型管件连接结构

a）管件的最大及最小壁厚应满足相连管子的连接要求，且符合相应管件标准的规定； b）当用于剧烈循环工况时，应采取安全防护措施。 5.2.7.3对于表14未规定的扩口、非扩口压合型管件，如能满足压力和其他荷载要求时，可拉 的规定使用，且管件设计应符合4.2.1.3或4.2.1.4的规定。

在承口和插口的环形空间之间注入或压入填充物的填缝接头，仅适用于GC3级管道，并应符合以下 规定： a）使用温度应不大于93℃； b）应采取预防措施，以防止接头松动和管道变形，并能承受由于支管连接等原因引起的横向作用力。

5.2.9.1承口式(如图6所示)、填料函式及粘接式等特殊管接头的使用应符合以下规定：

9.1承口式(如图6所示)、填料函式及粘接式等特殊管接头的使用应符合以下规定： 不得用于GC1级管道。 ）表14中未列入的特殊管接头应符合4.2.1.3或4.2.1.4的规定。 连接结构应具有足够的强度，并在预期的使用工况下，保证连接的完整性，以防止接头松动

用于下列场合之一时，应采取机械或焊接莲锁措施： 1） 可燃、有毒流体介质； 2） 剧烈循环工况； 3） 蟠变温度范围。 e剧烈循环工况下使用的承口式及填料函式连接接头，应采取安全防护措施。

5.3管道组成件的型式和尺寸

图6承口式管件连接结构示意图

5.3.1表14给出了符合本部分要求的现行和常用管道组成件的型式和尺寸标准，表15给出了符合本部 分要求的管道组成件的基础标准及检验、试验标准。 5.3.2表14所列标准规定的压力一温度额定值、公称压力、壁厚等级均符合4.2.1的规定，可作为管道 组成件的压力一温度设计准则。 5.3.3表14中未列入的管道组成件型式和尺寸标准也应符合4.2.1规定的压力一温度设计准则，其适用 压力一温度值应不大于表14中相应标准的规定值，业主或设计者应提出符合本部分要求的使用规定，并 经国家认可的机构审查通过。

3.4石油、化工阀门的选用可参见附录A所列

医疗器械标准表 14 管道组成件型式尺寸标准

图7厚度、附加量和负偏差及其相互关系

Ci一一材料厚度负偏差，按材料标准规定，见图7，单位为毫来(mm)； C2腐蚀、冲蚀裕量，见图7，单位为毫米(mm); C3一一机械加工深度，见图7，单位为毫米(ram)： 对带螺纹的管道组成件，取公称螺纹深度： 对未规定公差的机械加工表面或槽，取规定切削深度加0.5mm； 管外径，取管子外径的名义值，或由实测所得，单位为毫米(mm)； 一管内径，用于压力计算时，应是材料标准允许的最大值，单位为毫米(mm)； 设计温度下材料的弹性模量，由GB/T20801.2一2006表B.3确定，单位为兆帕(MPa)； 外压(或真空)管道的计算长度，单位为毫米(mm)； 1）对于直管，取两相邻支撑线之间的距离，按GB150的规定确定； 2）当直管带有焊接相连的(即相接处不作为支撑线)弯头或弯管、斜接弯头时，取直管包括 弯头、弯管或斜接弯头的轴线在内的两相邻支撑线之间的距离； 3）当直管带有异径管时，一般取包括异径管轴向长度在内，大端直管支撑线到小端直管 支撑线之间的距离(参见GB150中外压或轴向受压圆筒和管子几何参数计算图)； Ls一一一个加强圈对直管的加强长度，取加强圈中心线到相邻两侧加强圈中心线距离之和的 半，若直管与凸形封头相邻，则应计入封头曲面深度的1/3，单位为毫米(mm)； p设计压力，单位为兆帕(MPa); plI一许用外压，单位为兆帕(MPa); S一—设计温度下管道组成件金属材料的许用应力，由GB/T20801.2一2006表A.1查取，单位 为兆帕(MPa); 最小厚度，为实测所得或取名义厚度T减去材料厚度负偏差C1，见图7,单位为毫米(mm)：

C2—腐蚀、冲蚀裕量，见图7，单位为毫米(mm); C3一一机械加工深度，见图7，单位为毫米(ram)： 对带螺纹的管道组成件，取公称螺纹深度： 对未规定公差的机械加工表面或槽，取规定切削深度加0.5mm； D一管外径，取管子外径的名义值，或由实测所得，单位为毫米(mm)； d一管内径，用于压力计算时，应是材料标准允许的最大值，单位为毫米(mm)； E—设计温度下材料的弹性模量，由GB/T20801.2一2006表B.3确定，单位为兆帕(MPa)； L一一外压(或真空)管道的计算长度，单位为毫米(mm)； 1）对于直管，取两相邻支撑线之间的距离，按GB150的规定确定； 2）当直管带有焊接相连的(即相接处不作为支撑线)弯头或弯管、斜接弯头时，取直管包括 弯头、弯管或斜接弯头的轴线在内的两相邻支撑线之间的距离； 3）当直管带有异径管时，一般取包括异径管轴向长度在内，大端直管支撑线到小端直管 支撑线之间的距离(参见GB150中外压或轴向受压圆筒和管子几何参数计算图)； Ls一一一个加强圈对直管的加强长度，取加强圈中心线到相邻两侧加强圈中心线距离之和的 半，若直管与凸形封头相邻，则应计入封头曲面深度的1/3，单位为毫米(mm)； p设计压力，单位为兆帕(MPa); [pl一许用外压，单位为兆帕(MPa); S一—设计温度下管道组成件金属材料的许用应力，由GB/T20801.2一2006表A.1查取，单位 为兆怕(MPa)： 最小厚度，为实测所得或取名义厚度T减去材料厚度负偏差C1，见图7,单位为毫米(mm)：

1)）当t

pD 2(S + pY)

2）当t≥D/6或p/SΦ>0.385时，计算时还应考虑失效机理、疲劳影响和温差应力等因素。 ）直管的外压(或真空）设计 1）应根据D、L、Te值以及所用材料，按GB150等有关标准，并按p≤[pI的准则确定计算 厚度。 2）对于L/D≥25且D/T。≥65的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢以及铸铁直管，当设计温度不 超过300℃时暖通空调设计、计算，可按式(2)计算许用外压Lpl:

3）加强圈的设置和设计应符合GB150的规定。

I一一计算系数； R—弯管或弯头在管子中心线处的弯曲半径(对于弯管，一般取R≥3D)，单位为毫米(mm); tw一弯管或弯头在内侧、外侧或弯管中心线处的计算厚度，单位为毫米(mm)； α一弯管或弯头的转角，单位为度(°)。