目 录
管道工程设计基础------------------------------------------- 1
管道的分类、分级------------------------------------------- 1
《工艺管道规范ANSI/ASME B31.3》的管道流体分类------------------ 1
二 国内工业管道的分类、分级-------------------------------------- 2
三 压力管道类别和压力管道设计资格类别、级别的划分---------------- 3
管道组成件的设计压力、设计温度------------------------------ 5
设计压力------------------------------------------------------- 5
设计温度 ------------------------------------------------------ 5
管道组成件的压力温度参数的确定--------------------------------- 6
管道的公称直径、外径系列------------------------------------ 6
管道的公称直径------------------------------------------------- 6
管道的外径系列------------------------------------------------- 8
管道的壁厚系列------------------------------------------------ 11
第五节 管子、管件的公称压力------------------------------------------12
以ANSI B16.5代表的美洲系列--------------------------------------12
以DIN 2401代表的欧洲系列----------------------------------------13
ISO公称压力等级标准---------------------------------------------14
GB1048-90 《管道元件公称压力》的压力等级-------------------------14
管道材料的许用压力-----------------------------------------------15
管道器材及其选择--------------------------------------------- 22
管道材料及器材常用标准规定---------------------------------- 22
管道材料相关名词、术语及定义-------------------------------- 23
一 钢材标准常用术语---------------------------------------------- 23
二 金属材料使用性能---------------------------------------------- 24
三 金属材料组织--------------------------------------------------- 29
四 金属热处理----------------------------------------------------- 30
五 其他----------------------------------------------------------- 32
管道材料、器材选用 ----------------------------------------- 33
一般规定--------------------------------------------------------- 33
二 管道连接------------------------------------------------------- 43
管道组成件的选用-------------------------------------------- 45
管子-------------------------------------------------------------- 45
二 阀门 ---------------------------------------------------------- 52
三 管件的选用----------------------------------------------------- 57
四 法兰的选用----------------------------------------------------- 57
五 垫片----------------------------------------------------------- 58
法兰连接用紧固件----------------------------------------------- 62
法兰、垫片和紧固件的选配---------------------------------------- 63
压力管道无损检验-------------------------------------------- 65
压力管道设计中常用无损检验标准和检验方法-------------------------- 65
第一章 管道工程设计基础
第一节 管道的分类、分级
在石油天然气和石油化工装置中安装有大量各种用途管道，不同用途管道的操作参数和输送介质的性质差别很大，因此其重要程度和危险性也是不同的。为了保证各种管道在设计条件下均能安全可靠地运行，对重要程度不同的管道应当提出不同的设计、制造和施工要求。目前在工程上主要采用对管道分类、分级的办法来解决这一问题。
一、《工艺管道规范ANSI/ASME B31.3》的管道流体分类
美国国家标准《工艺管道规范ANSI/ASME B31.3》中根据被输送流体的性质和泄漏时造成的后果，将化工厂和炼油厂工艺管道输送的流体分为D类、M类和性质介于前二者之间的第三类流体。
D类流体不易燃、无毒、并且在规定操作条件下对人类肌体无害；设计压力不超过150lb/in2(1.05MPa);设计温度在-20oF(-29℃)至366oF(186℃)之间。
M类流体有剧毒，在输送过程中如有较少量泄漏到环境中，被人吸入或人体接触时能造成严重的和难以治疗的伤害，即使迅速采取措施也无法挽救。
流体类别的确定程序如图1-1-1所示。
流体类别确定后即可按照ANSI/ASME B31.3的有关章节的具体要求对输送该液体的管道进行设计、加工和检验。
否 否
是
是
否
是 否 否
是 否
是
否
图1-1-1流体类别的确定程序
二、国内工业管道的分类、分级
目前国内对工业管道有二种分类、分级
(一) 按管道设计压力及输送介质分类、分级
石油化工管道输送的介质一般为易燃、可燃介质，部分物料按《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044的规定，其毒性程度为极度或高度危害介质。此类管道即使压力很低，但是一旦发生泄漏和损坏，造成的后果是很严重的。因此对此类管道不但要考虑管道设计温度和设计压力的影响，而且更重要的是考虑被输送介质的影响，为此中国石化集团公司工程建设部组织修订的《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059中根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性程度以及管道的设计压力将石油化工管道分为SHA、SHB、SHC、SHD、SHE五个级别，如表1-1-1所示。
表1-1-1 管道分级
管 道 级 别 适 用 范 围 SHA 1毒性程度为极度危害介质管道(苯管道除外)
2. 毒性程度为高度危害介质的丙稀腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道
3.设计压力大于或等于10.0Mpa的介质管道 SHB 1毒性程度为极度危害介质的苯管道
2. 毒性程度为高度危害介质管道(丙稀腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外)
3.甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙A类可燃液体介质管道 SHC 毒性程度为中度、轻度危害介质管道
乙B类、丙类可燃液体介质管道 SHD 设计温度低于-29℃的低温管道 SHE 设计压力小于10.0Mpa,且设计温度高于或等于-29℃的无毒、非可燃介质管道
注:混合物料应以其主导物料作为分级依据.
管道级别,应在管道表和单管图或相关的技术文件上逐根加以注明,作为
设计、施工和检验的依据.
除设计另有规定外，石油化工管道应按现行《石油化工金属管道工程施
工验收规范》SH3501的要求进行施工和验收。
(二) 《工业金属管道设计规范》GB50316，将工业金属管道中输送流体分为五类.
A1流体
在该规范内系指剧毒流体,在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中,
被人吸入或与人体接触时,能造成严重中毒,脱离接触后,不能治愈.相当于现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044中Ⅰ级(极度危害)的毒物。
A2流体
在该规范内系指有毒流体,接触此类流体后,会有不同程度的中毒,脱离接
触后可治愈.相当于《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044中Ⅱ级及以下(高度、中度、轻度危害)的毒物。
B类流体
在该规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气
体的液体,这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。
D类流体
指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0Mpa和设计温度高于-20～186
℃之间的流体。
C类流体
系指不包括D类流体的不可燃、无毒的流体。
在该规范中,流体划分为五类.其中有三类与美国《工艺管道规范
ANSI/ASME B31.3》中的M类、D类流体和可燃流体相同。流体类别用代号是为了条文叙述的方便,并不是危险程度的排序。因未全面计入设计压力、温度的影响。这里,流体分类不同于管道分类.有的流体既是B类流体同时又是有毒流体,在设计上均应遵循两类流体的有关条文的规定。
三、压力管道类别和压力管道设计资格类别级别的划分
(一) 压力管道类别
按照《压力管道安全管理与监察规定》劳部发[1996]140号文和《压力管道设计单位资格认证与管理办法》质技监局锅发[1999]272号文的规定，压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道三类。
1、工业管道：企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助的管道。
2、公用管道：城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。
3、长输管道：产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的长距离管道。
(二) 压力管道设计资格类别、级别的划分
1、长输管道为GA类，级别划分为：
(1) 符合下列条件之一的长输管道为GA1级：
a 输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P>1.6MPa的管道；
b 输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离①≥200Km且管道公称直径DN≥300mm的管道；
c 输送浆体介质，输送距离≥50Km且管道公称直径DN≥150mm的管道。
(2) 符合以下条件之一的长输管道为GA2级；
a 输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P≤1.6MPa的管道；
b GA1(b)范围以外的长输管道；
c GA1(c)范围以外的长输管道。
2、公用管道为GB类，级别划分为：
(1) GB1燃气管道；
(2) GB2热力管道。
3、工业管道为GC类；级别划分为：
(1) 符合下列条件之一的工业管道为GC1级：
a 输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中，毒性程度为极度危害介质的管道；
b 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P≥4.0Mpa的管道；
c 输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P≥4.0MPa且设计温度大于等于400℃的管道；
d 输送流体介质且设计压力P≥10.0Mpa的管道。
(2) 符合以下条件之一的工业管道为GC2级：
a 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P<4.0Mpa的管道；
b 输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P<4.0Mpa，且设计温度≥400℃的管道；
c 输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P<10.0 MPa且设计温度≥400℃的管道；
d 输送流体介质，设计压力P<10.0 MPa且设计温度<400℃的管道；
注①输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离。
第二节 管道组成件的设计压力、设计温度
一、设计压力
管道组成件的设计压力，应不低于正常操作过程中，由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。最苛刻条件是导致管子及管道组成件最大壁厚或最高压力等级的条件。
1、与设备和容器连接的管道，其设计压力应不低于所连接设备或容器的设计压力，并应符合下列要求：
(1) 管道系统有安全泄压装置时，设计压力不应小于安全泄压装置开启的压力。
(2) 管道系统未设安全泄压装置时，设计压力应不低于压力源可能引起的最高压力与静液柱压力之和。
2、离心泵出口管道的设计压力，不应小于吸入压力与扬程相应压力之和。
3．输送制冷剂、液化烃类等气化温度低的流体管道，设计压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在最高环境温度下气化所能达到的最高压力。
4、真空系统管道应按外压设计，当装有安全控制装置时，设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1Mpa两者中的低值；无安全控制装置时，设计压力取0.1Mpa。
二、设计温度
管道组成件的设计温度，应不低于正常操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的温度，即导致管子及管道组成件最大壁厚或最高压力等级的材料温度。对于0℃以下的管道,应考虑流体及环境温度影响,设计温度应取低于或等于管道材料可达到的最低温度.
1、无隔热层管道组成件的设计温度，应按下列要求确定：
(1) SHA级管道组成件，应取介质温度作为设计温度。当取其他温度作为设计温度时，必须经计算或试验确定。
(2) 其余级别管道组成件的设计温度，当介质温度低于65℃时，取介质温度；当介质温度等于或高于65℃时，可按下列原则确定：
a 阀门、管子、对焊管件和壁厚与管子相近的其它管道组成件，应不低于95%的介质温度；
b 法兰（松套法兰除外）、垫片，应不低于90%的介质温度；
c 松套法兰，应不低于85%的介质温度；
d 螺栓、螺母等紧固件，应不低于80%的介质温度；
2、带外隔热层管道，除经计算、试验或测定证明可采用其他温度外，应取介质温度作为设计温度。
3、带衬里或内隔热层管道的设计温度，应经传热计算或实测确定。
4、带夹套或外伴热的管道，当工艺介质温度高于伴热介质温度时，应取工艺介质温度作为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，带夹套管道应取伴热介质温度作为设计温度，带外伴热管道应取伴热介质温度减10℃与工艺介质温度二者中较高值作为设计温度。
5、安全泄压管道，应取排放时可能出现的最高或最低温度作为设计温度。
6、需吹扫管道的设计温度，应根据具体条件确定。
三 管道组成件的压力温度参数确定
1、以压力等级或公称压力表示，并规定了压力温度参数的标准管道组成件其压力温度参数应根据相应的标准确定。
2、以钢管壁厚系列(包括壁厚、表号或重量级别等表示方法)表示，但未规定压力温度参数的标准管道组成件，其压力温度参数，应根据与其许用应力相同的材料的无缝钢管在减去附加裕量后的壁厚确定。
第三节 管道的公称直径、外径系列
一、管道的公称直径
为了简化管道直径规格统一管道器材元件连接尺寸，对管道直径分级进行了标准化，并以“公称直径”表示。公称直径表示管子、管件等管道器材元件的名义内直径。一般情况下元件的实际内径不一定等于公称直径。对于同一标准、公称压力和公称直径相同的管法兰具有相同的连接尺寸。目前国内外公称直径分级基本相同。公称直径单位，美国采用in(英制)，中国采用mm(公制)，日本则并列两种单位。
我国管子和管路附件的公称直径
我国管子和管路附件的公称直径见表1-3-1
表1-3-1 管子和管路附件的公称直径 mm
公 称 直 径 1
2
3
4
5
6
8
10 15
20
25
32
40
50
65
80 100
(125)
150
(175)
200
225
250
300 350
400
450
500
600
700
800
900 1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1800 2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400 3600
3800
4000
公称直径标记示例：
DN ××××
公称直径(mm)
公称直径代号
石油化工常用管道公称直径
石油化工管道设计常用公称直径见表1-3-2
表1-3-2 石油化工管道设计常用公称直径 mm
15
100
500
(950)
(1350) 20
(125)
600
1000
1400 25
150
(650)
(1050)
(1450) (32)
200
700
1100
1500 40
300
(750)
(1150)
1600 50
350
800
1200
1800 (65)
400
(850)
(1250)
2000 80
450
900
1300
注：带括号者不推荐使用
(三) 公制和英制管子公称直径
公制(以mm表示)和英制(以in表示)的管子公称直径对照表如表1-3-3所示
表1-3-3 公制和英制管子公称直径(DN)对照表
公制 mm 英制 in 公制 mm 英制 in 公制 mm 英制 in 6
8
10
15
20
25
（32）
40
50
（65）
80
（90）
100 1/8
1/4
3/8
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2
4 (125)
150
(175)
200
(225)
250
300
350
400
450
500
600
700 5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
24
28 800
900
1000
1100
1200
1400
1500
1600
1800
2000
2200
32
36
40
44
48
56
60
64
72
80
88
二、管道的外径系列
目前，国际上常用的管子系列可归纳为四大类：“大外径系列”、“小外径系列”、“ANSI(美国国家标准)系列”和“ISO(国际标准化组织)系列”(注：“大外径系列”、“小外径系列”的概念并不是严格的定义，仅是习惯叫法)
(一) 各系列所对应的管子外径
管子外径系列对比表见表1-3-4
表1-3-4 管子外径系列对比表 （mm）
公称直径 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 175 200 250 小外系列 18 25 32 38 45 57 73 89 108 133 159 219 273 大外径系列 22 27 34 42 48 60 73 89 114 141 168 219 273 ANSI系列 21.3 26.7 33.4 42.2 48.3 60.3 73 88.9 114.3 141.3 168.3 219.1 273 ISO系列 21.3 26.9 33.7 42.4 48.2 60.3 76.1 88.9 114.3 139.7 168.2 219.1 273 公称直径 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 1000 小外系列 325 377 426 480 530 630 720 820 920 1020 大外径系列 325 377 426 480 530 630 720 820 920 1020 ANSI系列 323.9 355.6 406.4 457.2 508 558.8 609.6 660.4 711.2 762 812.6 863.6 914.4 1016 ISO系列 323.9 355.6 406.4 457 508 610 711 813 914 1016 公称直径 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 小外系列 1220 1420 1620 1820 2020 大外径系列 1220 1420 1620 1820 2020 ANSI系列 1117.6 1219.2 1320.8 1422.4 1524 1625.6 1727.2 1828.8 1930.4 2032 ISO系列 1220 1420 1620 1820 2020
1、“小外径系列”为原苏联标准体系采用的系列，而我国原管道器材标准(机械行业JB标准)的外径系列也采用该系列。直到目前为止，JB标准、化工行业HG标准(欧洲体系)B系列仍采用“小外径系列”。
2、“大外径系列”即为过渡系列。从表1-3-4中可以看出，当DN≤150时管子为“ANSI系列”，DN≥200时沿用“小外径系列”。
3、ANSI系列是指ANSI B36.10/B36.19标准的尺寸系列。HG标准体系中的美洲体系部分就属于该系列。
4、“ISO系列”是指国际标准化标准系列。英国标准(BS)、日本标准(JIS)、德国标准(DIN)和我国的GB标准、石化行业SH标准等基本上属于该系列。
从表1-3-4中可以看出，“ANSI系列”和“小外径系列”差别较大，仅个别几个规格外径相同，因此二者不宜并存使用。而“ANSI系列”、“ISO系列”差别不大，尤其DN≤1200以前，其外径尺寸基本是相同的，而当DN≥
1400时，“ISO系列”又与“小外径系列”相同。一般情况下DN≤1000的管子用的最多，DN>1000mm时(一般是大于DN600)多为焊接管。因此，SH标准等效采用了“ISO系列”。
(二) 常用的管子标准及其外径尺寸
常用的管子标准及其外径尺寸见表1-3-5
表1-3-5 常用的管子标准及其外径尺寸 mm
公称
直径 ISO
4200
系列1 ANSI
B
36.10 BS
3600
DIN2448
/
DIN2458 JIS
GB
法兰
接管 GB8163 SH
3405
HG20553 JB
法兰
接管 大外径系列 小外径
系列 A
系列 B
系列 6 10.2 10.3 10.2 10.2 10.5 10 8 13.5 13.7 13.5 13.5 13.8 14 10 17.2 17.1 17.2 17.2 17.3 17.2 18 14 17 17.2 14 14 15 21.3 21.3 21.3 21.3 21.7 21.3 22 18 22 21.3 18 18 20 26.9 26.7 26.9 26.9 27.2 26.9 27 25 27 26.9 25 25 25 33.7 33.4 33.7 33.7 34.0 33.7 34 32 34 33.7 32 32 (32) 42.4 42.2 42.4 42.4 42.7 42.4 42 38 42 42.4 38 38 40 48.2 48.3 48.3 48.3 48.6 48.3 48 45 48 48.3 45 45 50 60.3 60.3 60.3 60.3 60.5 60.3 60 57 60 60.3 57 57 续表1-3-5
公称
直径 ISO
4200
系列1 ANSI
B
36.10 BS
3600
DIN2448
/
DIN2458 JIS
GB
法兰
接管 GB8163 SH
3405
HG20553 JB
法兰
接管 大外径系列 小外径
系列 A
系列 B
系列 (65) 76.1 73.0 76.1 76.1 76.3 76.1 76 76 76 76.1 76 73 80 88.9 88.9 88.9 88.9 89.1 88.9 89 89 89 88.9 89 89 100 114.3 114.3 114.3 114.3 114.3 114.3 114 108 114 114.3 108 108 (125) 139.7 141.3 139.7 139.7 139.8 139.7 140 133 140 139.7 133 133 150 168.2 168.3 163.3 168.3 165.2 168.3 168 159 168 168.3 159 159 (175) 193.7 193.7 190.7 194 194 200 219.1 219.1 219.1 219.1 216.3 219.1 219 219 219 219.1 219 219 250 273.0 273.0 273.0 273.0 267.4 273.0 273.0 273 273 273.0 273 273 300 323.9 323.9 323.9 323.9 318.5 323.9 325/323.9 325 325 323.9 325 325 350 355.6 355.6 355.6 355.6 355.6 355.6 351/355.6 377 356 355.6 377 377 400 406.4 406.4 406.4 406.4 406.4 406.4 402/406.4 426 406 406.4 426 426 450 457 457.2 457 457.2 457.0 457 450/457 480 457 457 480 480 500 508 508.0 508 508 508.0 508 500/508 530 508 508 530 530 (550) 558.0 559 558.8 558.8 550/559 559 600 610 609.6 610 609.6 609.6 610 600/610 630 610 610 630 630 (650) 660.4 660 660.4 660.4 660 700 711 711.2 711 711.2 711.2 711 711 (720) 711 711 720 720 (750) 762.0 762 762 762 762 800 813 812.6 813 812.3 812.8 813 813 (820) 813 813 820 820 (850) 863.6 864 863.6 863.6 864 900 914 914.4 914 914.4 914.4 914 914 (920) 914 914 920 920 1000 1016 1016.0 1016 1016 1016.0 1016 1016 (1020) 1016 1016 1020 1020 续表1-3-5
公称
直径 ISO
4200
系列1 ANSI
B
36.10 BS
3600
DIN2448
/
DIN2458 JIS
GB
法兰
接管 GB8163 SH
3405
HG20553 JB
法兰
接管 大外径系列 小外径
系列 A
系列 B
系列 1100 1117.6 1117.6 1118 1200 1220 1219.2 1220 1219.2 1220 1220 1220 1220 1219 1220 1220 1300 1320.8 1320.8 1321 1400 1420 1422.4 1420 1422.4 1420 1420 1420 1420 1422 1420 1420 1500 1524.0 1524.0 1524 1600 1620 1625.6 1620 1625.6 1620 1620 1620 1620 1626 1620 1620 1700 1727.2 1727.2 1727 1800 1820 1828.8 1820 1828.8 1820 1820 1820 1820 1829 1820 1900 1930.4 1930.4 1930 2000 2020 2032.0 2020 2032.0 2020 2020 2020 2020 2032 2020
第四节 管道的壁厚系列
钢管壁厚的表示方法，不同标准中各不相同，但主要有三种：
(一) 以管子表号表示壁厚
这是 1938年美国国家标准协会的标准ANSI B36.10《焊接和无缝钢管》规定的以管子表号“SCh”表示管子壁厚。管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000，并经圆整后的数值。即：
Sch= P ×1000 (1-4-1) [σ]t 式中： P——设计压力，MPa；
[σ]t——设计温度下材料的许用应力，MPa；
管子表号的定义公式是个约数，不能精确地确定对应介质条件的管子壁厚。应采用相应标准中的壁厚计算公式计算后确定。
ANSI B36.10和JIS(日本国家标准)标准中，管子表号有：Sch10、20、30、40、60、80、100、120、140、160；
ANSI B36.19中不锈钢管管子表号为：5s、10s、40s、80s；
中国石化总公司标准SH/T3405中，无缝钢管采用了Sch20、30、40、60、80、100、120、140、160等九个表号，不锈钢管采用了：Sch5s、10s、20s、40s、80s等五个表号。
以管子重量表示壁厚
美国MSS(美国阀门及配件工业制造商标准化协会)和ANSI也规定了以管子重量表示壁厚的方法，将管子壁厚分为三种：
标准重量管，以STD表示；
2、加厚管，以XS表示；
3、特厚管，以XXS表示。
对于DN≤250mm的管子，Sch40相当于STD
DN<200mm的管子，Sch80相当于XS。
以钢管壁厚尺寸表示壁厚
中国、ISO和日本部分钢管标准采用壁厚尺寸表示钢管壁厚。
对DN≥600的焊接管子，考虑所用钢板(带)厚度的系列化，因此不使用Sch表示其壁厚，而直接用壁厚值表示。壁厚范围主要是根据国内钢板(带)的生产状况，并结合工程中实际应用的范围和使用介质性质确定。
管子、管件的公称压力
管道组成件的公称压力是指与其机械强度有关的设计给定压力，它一般表示管道组成件在规定温度下的最大许用工作压力。目前在国内外管道组成件的公称压力已经标准化，各国管道元件公称压力虽不相同，但基本上可分为两大系列，即美洲系列和欧洲系列。
、 以ANSI B16.5为代表的美洲系列
美国国家标准《管法兰和法兰管件》ANSI B16.5中包括英制和公制两个系列，其压力等级分级如表1-5-1所示。
表1-5-1 ANSI B16.5公称压力分级
英制(PSI) 150 300 400 600 900 1500 2500 公制(Bar) 20 50 68 100 150 250 420
在ANSI B16.5中，英制压力等级为高温压力等级，即公称压力值为在某一规定的较高温度下最大许用工作压力，而其在常温下的许用工作压力则大于公称压力值。与英制公称压力等级不同,公制公称压力等级为常温压力等级，一般常温时其最大许用工作压力与公称压力相同，但对于不同材质其常温最大许用工作压力也可能高于或低于其公称压力，确切地说，公称压力等级中的公称压力只是常温最大许用工作压力的一个圆整数。
同一公称压力的管道元件在不同温度下的最大许用工作压力值可由有关标准的压力温度参数表中查出。
这种压力等级系列在美国、日本等发达国家、特别是在这些国家的石油化工工业中得到广泛应用。
以DIN2401为代表的欧洲系列
德国标准《压力和温度说明、概念、公称压力等级》DIN2401规定的公称压力等级如表1-5-2所示
表1-5-2 DIN2401公称压力等级 Bar
1 10 100 1000 0.5
1.6
2
2.5
3.2
4
5
6
8 12.5
16
20
25
32
40
50
63①
80 125
160
200
250
315
400
500
630
700
800 1250
1600
2000
2500
4000
6300 注：①1966年1月以前出版的DIN2401中此公称压力曾规定为64，在过渡时期标准中的公称压力等级仍以64出现，此值在任何情况下均可与等级63互换，并改为63。
②应优先选用表中黑体标出的压力等级。
此压力等级系列标准在原苏联及东欧影响较大，我国JB、HG(欧洲体系)法兰标准的公称压力等级也与此压力等级标准相同。
在DIN2401压力等级系列标准中，规定公称压力为20℃时的最大许用工作压力，单位为Bar。
ISO公称压力等级标准
上述两个压力等级标准在世界不同区域均有相当大的影响，目前还无法
统一成一个标准。国际标准化组织考虑到这一现状，于1983年制定了《管道元件——公称压力的定义》ISO7268。此标准实际上是一个折中标准。它将上述两个标准的主要压力等级分别列在两个系列中，如表1-5-3所示。
表1-5-3 ISO7268法定压力等级系列
系 列 1 系 列 2 PN10
PN16
PN20
PN50
PN100
PN150
PN250
PN420
PN2.5
PN6
PN25
PN40 注：①系列1为基本等级，系列2的应用应加以限制，并应尽可能取消，PN40应限制使用。
②公称压力单位为kgf/cm2.
GB1048-90《管道元件公称压力》的压力等级
我国的管道元件公称压力标准是在考虑我国工业发展的历史状况和当前国际上标准的发展趋势的前提下编制而成。
GB1048-90规定的公称压力系列如表1-5-4所示。
表1-5-4 GB1048-90管道元件公称压力 MPa(Bar)
0.05(0.5)
0.10(1.0)
0.25(2.5)
0.40(4.0)
0.60(6.0)
0.80(8.0)
1.0(10.0)
1.6(16.0) 2.0(20.0)
2.5(25.0)
4.0(40.0)
5.0(50.0)
6.3(63.0)
10.0(100.0)
15.0(150.0)
16.0(160.0) 20.0(200.0)
25.0(250.0)
28.0(280.0)
32.0(320.0)
42.0(420.0)
50.0(500.0)
63.0(630.0)
80.0(800.0) 100.0(1000.0)
125.0(1250.0)
160.0(1600.0)
200.0(2000.0)
250.0(2500.0)
335.0(3350.0)
标准规定公称压力为常温压力等级。
目前国内许多标准还处于新旧交替阶段，新标准已开始实施，老标准仍在使用。GB1048-90《管道元件公称压力》基本能包括一些新老标准的公称压力分级。新老标准压力分级如表1-5-5所示。
表1-5-5 新老标准公称压力分级对照
标准代号 GB9112-88 SH/T3406-96 JB/T74-94 HG20592～20635-97
欧洲体系 HG20592～20635-97
美洲体系 公称压力系列
64
0.25(MPa)
0.60
1.0
1.6
2.0
2.5
4.0
5.0
10.0
15.0
25.0
42.0
1.0(MPa)
2.0
5.0
6.8
10.0
15.0
25.0
42.0
0.25(MPa)
0.6
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
10.0
16.0
20.0
0.25(MPa)(2.5bar)
0.6 (6)
1.0 (10)
1.6 (16)
2.5 (25)
4.0 (40)
6.3 (63)
10.0 (100)
16.0 (160)
25.0 (250)
2.0(MPa)(class150)
5.0 (300)
11.0 (600)
15.0 (900)
26.0 (1500)
42.0 (2500)
公称压力标记示例：
PN XX
公称压力值(MPa)
公称压力代号
管道材料的许用应力
管道材料的许用应力是管道材料的基本特性除以安全系数。不同的标准有不同的安全系数，但其差别不大。
1、《钢制压力容器》GB150-1998钢制压力容器钢材安全系数见表1-6-1，钢制压力容器螺栓材料安全系数见表1-6-2。
表1-6-1 钢制压力容器钢材安全系数
材 料 许用应力
取下列各值中的最小值，MPa 碳素钢、低合金钢 高合金钢 对奥氏体高合金钢制受压元件，当设计温度低于蠕变范围，且允许有微量的
永久变形时，可适当提高许用应力至0.9σst(σ0.2t)，但不超过σs(σ0.2 )/1.5。此规定不适用于法兰或其他有微量永久变形就产生泄漏或故障的场合。
表1-6-2 钢制压力容器螺栓材料安全系数
材料 螺栓直径
mm 热处理状态 许用应力 （Mpa）
取下列各值中的最小值 碳素钢 ≤M22 热轧、正火 M24～M48 低合金钢、马氏体高合金钢 ≤M22 调质 M24～M48 ≥M52 奥氏体高合金钢 ≤M22 固溶 M24～M48 表中 σb——钢材标准抗拉强度下限值，MPa；
σs(σ0.2)——钢材标准常温屈服点(或0.2%屈服强度)，MPa；
σts(σt0.2)——钢材在设计温度下的屈服点(或0.2%屈服强度)，MPa；
——钢材在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值，MPa；
——钢材在设计温度下经10万小时蠕变率为1%的蠕变极限， Mpa。
2、《工艺管道》ANSI/ASME B31.3管道钢材安全系数和管道螺栓安全系数分别见表1-6-3和表1-6-4。
表1-6-3 ANSI/ASME B31.3工艺管道钢材安全系数
强 度 性 能 安全系数 备 注 常温或设计温度下最小抗拉强度σb ≥3 常温或设计温度下最小屈服强度σs ≥1.5 1000小时蠕变率0.01%的平均应力 ≥1 100000小时终了时的平均断裂应力 ≥1.5 100000小时终了时的最小断裂应力 ≥1.25 注：对奥氏体不锈钢及镍基合金的许用应力可达到设计温度下屈服点的90%，但不能大于常温最小屈服强度的2/3。
表1-6-4 ANSI/ASME B31.3工艺管道螺栓安全系数
强 度 性 能 安全系数 备 注 常温或设计温度下最小抗拉强度 ≥4 常温或设计温度下最小屈服强度 ≥1.5 每1000小时蠕变率0.01%的平均应力 ≥1 100000小时终了时的平均断裂应力 ≥1.5 100000小时终了时的最小断裂应力 ≥1.25
注：用热处理或应变硬化提高其强度的螺栓材料，按常温最小抗拉强度取安全系数为5；按常温最小屈服强度，取安全系数为4；取求得应力的最小值。如果小于退火状态下的许用应力值，则取该值。
3、钢制管道组成件的材料许用应力，应按现行的《钢制压力容器》GB150的规定选用。钢管的许用应力见表1-6-5。除有特殊规定外，在试验条件下管道中产生的应力，不应超过管道在该试验温度下许用应力的1.5倍。
表1-6-5 钢管许用应力
钢号 钢管标准 壁厚
mm 常温强度指标 在下列温度(℃)下的许用应力，MPa 注 σb
MPa σs
MPa ≤20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500 525 550 575 600 碳素钢钢管 10 GB8163 ≤10 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 - - - - - 10 GB9948 ≤16 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 - - - - - 10 GB6479 ≤16 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 - - - - - 17～40 335 195 112 110 104 98 89 79 74 68 66 61 41 - - - - - 20 GB8163 ≤10 390 245 130 130 130 123 110 101 92 86 83 61 41 - - - - - 20 GB9948 ≤16 410 245 137 137 132 123 110 101 92 86 83 61 41 - - - - - 20G GB6479 ≤16 410 245 137 137 132 123 110 101 92 86 83 61 41 - - - - - 17～40 410 235 137 132 126 116 104 95 86 79 78 61 41 - - - - - 低合金钢钢管 16Mn GB6479 ≤16 490 320 163 163 163 159 147 135 126 119 93 66 43 - - - - - 17～40 490 310 163 163 163 153 111 129 119 116 93 66 43 - - - - - 15MnV GB6479 ≤16 510 350 170 170 170 170 166 153 141 129 - - - - - - - - 17～40 510 340 170 170 170 170 159 147 135 126 - - - - - - - - 09MnD - ≤16 400 240 133 133 128 119 106 97 88 - - - - - - - - - ①
续表1-6-5
钢号 钢管标准 壁厚
mm 常温强度指标 在下列温度(℃)下的许用应力，MPa 注 σb
MPa σs
MPa ≤20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500 525 550 575 600 低合金钢钢管 12CrMo GB9948 ≤16 410 205 128 113 108 101 95 89 83 77 75 74 72 71 50 - - - 12CrMo GB6479 ≤16 410 205 128 113 108 101 95 89 83 77 75 74 72 71 50 - - - 17～40 410 195 122 110 104 98 92 86 79 74 72 71 69 68 50 - - - 15CrMo GB9948 ≤16 440 235 147 132 123 116 110 101 95 89 87 86 81 83 58 37 - - 15CrMo GB6479 ≤16 440 235 147 132 123 116 110 101 95 89 87 86 81 83 58 37 - - 15CrMo GB6479 17～40 440 225 141 126 116 110 104 95 89 86 84 83 81 79 58 37 - - 12Cr1MoVG GB5310 ≤16 470 255 147 144 135 126 119 110 104 98 96 95 92 89 82 57 35 10MoWVNb GB6479 ≤16 470 295 157 157 157 156 153 147 141 135 130 126 121 97 - - - - 17～40 470 285 157 157 156 150 147 141 135 129 124 119 111 97 - - - - 12 Cr2Mo GB6479 ≤16 450 280 150 150 150 147 144 141 138 134 131 128 119 89 61 46 37 - 17～40 450 270 150 150 147 141 138 134 131 128 126 123 119 89 61 46 37 - 1Cr5Mo GB6479 ≤16 390 195 122 110 104 101 98 95 92 89 87 86 83 62 46 35 26 18 17～40 390 185 116 104 98 95 92 89 86 83 81 79 78 62 46 35 26 18
续表1-6-5
钢号 钢管标准 壁厚
mm 在下列温度(℃)下的许用应力，MPa 注 ≤20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 高合金钢钢管 0Cr13 GB/T14976 ≤18 137 126 123 120 119 117 112 109 105 100 89 72 53 38 26 16 - - - - 0Cr18Ni9 GB13296 ≤13 137 137 137 130 122 114 111 107 105 103 101 100 98 91 79 64 52 42 32 27 ② GB/T14976 ≤18 137 114 103 96 90 85 82 79 78 76 75 74 73 71 67 62 52 42 32 27 0Cr18Ni10Ti GB13296 ≤13 137 137 137 130 122 114 111 108 106 105 104 103 101 83 58 44 33 25 18 13 ② GB/T14976 ≤18 137 114 103 96 90 85 82 80 79 78 77 76 75 74 58 44 33 25 18 13 0Cr17Ni12Mo2 GB13296 ≤13 137 137 137 134 125 118 113 111 110 109 108 107 106 105 96 81 65 50 38 30 ② GB/T14976 ≤18 137 117 107 99 93 87 84 82 81 81 80 79 78 78 76 73 65 50 38 30 0Cr18Ni12Mo2Ti GB13296 ≤13 137 137 137 134 125 118 113 111 110 109 108 107 - - - - - - - - ② GB/T14976 ≤18 137 117 107 99 93 87 84 82 81 81 80 79 - - - - - - - - 0Cr19Ni13Mo3 GB13296 ≤13 137 137 137 134 125 118 113 111 110 109 108 107 106 105 96 81 65 50 38 30 ② GB/T14976 ≤18 137 117 107 99 93 87 84 82 81 81 80 79 78 78 76 73 65 50 38 30 00Cr19Ni10 GB13296 ≤13 118 118 118 110 103 98 94 91 89 - - - - - - - - - - - ② GB/T14976 ≤18 118 97 87 81 76 73 69 67 66 - - - - - - - - - - -
续表1-6-5
钢号 钢管标准 壁厚
mm 在下列温度(℃)下的许用应力，MPa 注 ≤20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 高合金钢钢管 00Cr17Ni14Mo2 GB13296 ≤13 118 118 117 108 100 95 90 86 85 84 - - - - - - - - - - ② GB/T14976 ≤18 118 97 87 80 74 70 67 64 63 62 - - - - - - - - - - 00Cr19Ni13Mo3 GB13296 ≤13 118 118 118 118 118 118 113 111 110 109 - - - - - - - - - - ② GB/T14976 ≤18 118 117 107 99 93 87 84 82 81 81 - - - - - - - - - - 注：中间温度的许用应力，可按本表的数值用内插法求得。
① 该钢管技术要求见GB150-1998附录A。
② 该行许用应力仅适用于允许产生微量永久变形之元件。
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适用第Ⅰ至Ⅶ章的要求可以使用D类流体输送的特殊条款
此类流体输送应符合第Ⅰ至第Ⅶ的要求
此流体输送管道类别属M类，必须遵守第Ⅰ至Ⅶ章和第Ⅶ章的附加要求
从经验操作条件和所处的地点方面考虑，接第Ⅰ至Ⅶ章所作的设计是否能够保护人员不与被环境中的微量流体接触？
设计压力是否为150lb/in2或更小和设计温度是否从-20°F(-29℃)至366°F(186℃)
人吸入或接触微量后，即使迅速采取医疗措施会不会造成不可恢复的严重后果？
流体是否可燃？
流体是否有毒？
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