目前，国内已发布的有关管道的施工规范是比较多的。就以综合性的施工规范来说，就有GB50235、GB50236等国家标准和SH3501、HG20225、CCJ28、CCJ33等行业标准，当承担国外的设计项目时，还将用到ANSI B31.3、ANSI B31.4等规范，辅助性的单项施工标准则更多。为了便于读者查阅，本书在附录F10-2中给出了常用施工标准明细表。各个行业的标准之间，既有相同之处，也有差异，从而给工程应用带来了麻烦。实际上，就压力管道的施工来说，完全可以统一为一个标准。我们期待着《压力管道安全监察技术规程》快点出台，并在此基础上统一各行业的设计标准、应用标准和施工规范。
本书就以常用的施工规范进行对比介绍，并利用相关理论进行评述，以便读者能够很好地理解和执行规范。
GB50235和SH3501这两个综合性的施工规范是目前石油化工生产装置建设中最常用的规范。在这里，不准备就规范的具体内容都进行对比介绍，只对其核心的部分进行对比介绍和评述。至于HG20225施工标准，与上两个规范的内容差别不太大，有兴趣的读者只要将其对应内容拿到这里对比就可明白了。
一、适用范围及管道分类
1、适用范围
GB50235规定：它适用于设计压力不大于42MPa、设计温度不超过材料允许使用温度的工业金属管道工程的施工及验收。不适用于核能装置的专用管道、矿井专用管道和长输管道。
SH3501规定：它适用于石油化工企业设计压力为400Pa(绝压)~42MPa(表压)、设计温度为-196℃~850℃的剧毒（毒性程度为极度危害和高度危害）、可燃介质钢制管道的新建、改建或扩建的施工及验收。不适用于长输管道及城镇公用燃气管道的施工及验收。
由上面的规定可知，SH3501的规定加了许多限制性定语，故其使用范围比较小，主要是考虑了行业的特点。但在一个装置内，仅用这样一个施工标准是不够的，例如对于公用工程管道的施工尚须借助于GB50235标准的支持，而GB50235相应的使用范围就比较宽。
总起来说，两个标准的使用范围规定都不具体。就以GB50235来说，对于城镇公用燃气管道和热力管道、锅炉管道、设备本体和受火焰加热的管道、成套冷冻系统的管道等都可认为能执行GB50235规范，事实上该规范的内容很少有针对上述一些特殊情况的特殊要求。相比之下，ANSI B31.3标准给出的使用范围就更明确、更具体。
ANSI B31.3规定的适用范围如下：
a、对带压和真空系统管道的设计、施工等提出了最低限度的要求；
b、适用介质除不适用范围规定的具体情况以外，它包括液化固体在内的所有流体的管道系统；
c、适用范围除不适用范围规定的具体情况外，包括石油化工厂资产范围内的全部管道；
d、对于适合其它规范的管道，当它位于装置内时，仍可执行该规范。
ANSI B31.3不适用的范围如下：
a、成套冷冻装置的管道；
b、介质压力等于或大于零但小于103KPa，温度为-29℃~186℃，介质为不可燃、无毒的管道系统；
c、属于锅炉规范（ANSI B31.1）范围内的管道；
d、受火焰直接加热的管道；
e、附属于设备、泵、压缩机等设备的内部管道；
f、属于用户资产内的管道，或已被划为B31.4、B31.8规范，或相应政府管辖的管道；
g、卫生管道和下水管道；
h、按保险公司或防火工程标准规定的消防系统管道。
注：为了便于理解，这里没有按原文摘取。
2、管道的分类和分级
GB50235标准在修订前是进行管道分类的，但在1997年修订之后取消了分类。
SH3501标准根据输送介质的条件将管道共分为SHA、SHB（SHBⅠ、SHBⅡ）两级，详见表10－4所示。
表10－4 SH3501标准的管道分级
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管道级别
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适 用 范 围
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SHA
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1、毒性程度为极度危害介质管道
2、设计压力等于或大于10MPa的SHB级介质管道
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SHB
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SHBⅠ
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1、毒性程度为高度危害介质管道
2、设计压力小于10MPa的甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类可燃
液体介质管道
3、乙A类可燃液体介质管道
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SHBⅡ
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1、乙B类可燃液体介质管道
2、丙类可燃液体介质管道
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对压力管道进行分类分级，便于对管道设计、制造、施工和检查试验的操作，因此分类分级是有必要的。但目前我国各行业对管道的分类分级的方法太多，前后也不衔接，从而给压力管道的安全监察和管理带来了麻烦。笔者认为，无论是设计标准、施工标准还是检查试验标准，都应统一到《压力管道安全监察技术规程》上来。
纵观ANSI B31.3标准，它是一个集设计、制造、施工、检查和验收于一身的综合性技术标准。因此，在对管道进行统一分类之后，它贯穿于设计、制造、施工、检查和验收各个环节，给各个环节的操作和执行提供了方便。ANSI B31.3标准名义上仅将管道分为M类和D类两大类，实质上它还隐含了将M类管道分为“非剧烈循环”和“剧烈循环”两种情况，并在设计、制造、施工、检查试验各个环节都对这两种情况提出了不同的要求，因此，设计文件中只要给出了这样的标识，那么各环节将按照相应的要求去实施。
二、管道及其元件安装前的检验
GB50235大致规定了以下的检验内容：
a、检验到货产品的质量证明书等制造文件，并符合相应标准和设计文件要求；
b、合金钢管道应进行光谱分析，对合金钢阀门内件每批至少应抽查一件；
c、对阀门应逐个或者按比例抽出若干个进行压力试验和密封性试验；
d、对安全阀、夹套阀、低温管道元件均应进行调试或抽检；等等。
SH3501标准大致规定了以下检验内容。
a、检查到货产品的质量证明书等制造文件，并符合相应的标准和设计文件要求；
b、逐件进行外观检查；
c、关键的合金钢管道元件应进行光谱分析；
d、低温管道元件应有低温冲击韧性试验值，否则应补做试验；
e、对奥氏体不锈钢，当无晶间腐蚀试验报告时，应补做；
f、阀门应逐个进行压力试验和密封试验，合金钢阀门还应进行光谱分析，只有当制造商取得API认证，并经用户到制造厂进行验收后，上述项目才免做；
g、合金钢螺栓应逐个进行光谱分析；等等。
由此可见，上述两个标准都对管道元件在安装前的检验提出了具体要求，这不能不说是我国特有的规定。按照国际惯例，产品的质量应由制造商来保证，无论是在运输、施工还是使用过程中（在性能保证期内）出现任何由于制造而带来的问题，都应由制造商负责。一个合格的管道元件，首先应由设计人员提出详细、明确的制造技术要求，采购人员通过调查和了解确认合格的制造商，验收人员对产品的最终质量进行了验收，此时，一个合格的产品就交给了施工现场。到现场后由用户再花时间、花精力对产品进行检验无疑是重复劳动，也是责任不清的体现。查看ANSI B31.3标准，没有任何有关这方面的要求，因此我国的施工规范中是否提这些方面的要求值得商榷。
当然，作为长期从事石油化工管道设计的作者，也深知我国目前的压力管道元件的采购、制造等各方面尚存在着许多漏洞，如果不加强安装前的检查容易出现问题，而且很多施工现场都出现了类似的问题。但是作者认为将这些内容列入产品标准的检查验收内容中更好些，因为制造厂的检查试验条件更好些，而且也省去了如果产品不合格而往返搬运的时间和费用。
三、管道的焊接与检验
在这项内容当中，两个标准之间差别较大的地方主要有焊缝的位置要求、焊接坡口加工方法的规定、焊后热处理规定和焊缝的检验规定。
1、焊缝的位置要求
GB50235规定了焊缝的位置应符合下列要求：
a、直管段上两对接焊口中间面之间的距离，当管子的公称直径大于或等于150mm时，不应小于150mm，当公称直径小于150mm时，不应小于管子外径；
b、对于煨弯管道，其焊缝距起弯点不得小于100mm，且不得小于管子外径；
c、卷管的纵向焊缝应置于易检修的位置，且不宜在管子的底部；
d、环焊缝距支吊架净距不应小于50mm。需热处理的焊缝距支吊架不得小于焊缝宽度的5倍，且不得小于100mm；
e、不宜在管道焊缝及其边缘上开孔；
f、有加固环的卷管，加固环的对接焊缝应与管子纵向焊缝错开，其间距不应小于100mm，加固环距管子的环焊缝不应小于50mm。
SH3501对焊缝的位置规定如下：
a、除采用无直管段的定型弯头外，管道焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子的外径，且不小于100mm；
b、环焊缝距支吊架净距不应小于50mm。需热处理的焊缝距支吊架不得小于焊缝宽度的5倍，且不得小于100mm；
c、直管段两环焊缝间距不应小于100mm，且不小于管子外径。除定型管件外，其它任意两焊缝间的距离不应小于50mm。
由上面的规定可以看出，两个标准均对焊缝距非标弯头的起弯点的距离、距支吊架的距离、两相邻环焊缝的距离提出了要求，而且要求不尽相同。如果在解释这些规定的原因时，对于距支吊架的距离要求可认为是由于焊缝是薄弱区，应离开集中载荷远一些。对于其它规定，则显得缺乏理论依据。如果是考虑焊缝之间的热影响的话，从上节中我们已经知道，焊缝及其热影响区的最大尺寸范围对气焊是22mm，对电弧焊弧则不超过6mm，那么上述的最小要求则远远大于这个尺寸。如果是考虑热处理影响的话，那么对相邻较近的焊缝可以一起进行热处理，故也不必要求那么大的间距尺寸。对于焊缝与弯头起弯点的距离，如果是非标弯头，例如煨弯，那么此时弯管部分的应力集中系数更小，而柔性系数则比标准弯头更大，也就是说此时的应力集中问题更小些，因此更没有必要规定焊缝的距离。查看ANSI B31.3标准，也没有见到有这方面的规定。
作者曾多次遇到过这样的情况：当管件的直径较小时，若采用最小连接（工程上常这么做），那么焊缝间距往往达不到上述标准要求。
2、焊接坡口的加工方法
GB50235标准规定：管道坡口的加工宜采用机械加工方法，也可采用等离子弧、氧－乙炔焰等热加工方法。采用热加工方法加工坡口后，应除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并将凹凸不平处打磨平整。
SH3501标准规定：
a、SHA级管道的管子，应采用机械方法加工；
b、SHB级管道的管子，宜采用机械方法加工。当采用氧－乙炔焰或等离子切割时，切割后必须清除影响焊接质量的表面层。
由此可以看出，二者的要求差别较大。但笔者认为二者都有值得商榷的地方。对于GB50235来说，其条文解释中讲到：“火焰切割已能达到要求，故不必具体规定。”如此说来，标准的该条不出现也好，具体采用何种方法由施工技术人员确定即可。而SH3501规定了仅SHA级管子应采用机械切割，其它不作强制性规定。从SHA级管道的的定义中可知，如果介质为剧毒介质，那么此时的管子材料可能是可焊性较好的一般性材料（因为对剧毒介质来说，可能其压力和温度都不高，而仅是管道等级高一些）。从理论讲，对于淬硬性强、壁厚较厚和贵重的材料，应采用机械切割方法，以达到减少焊裂危险和节约贵重材料的目的。因此说，对于坡口的加工方法（包括管子的切割方法）进行详细的规定是必要的，而且主要应根据不同的材料来规定加工方法。有关这方面的理论见本章第二节所述。
3、焊后热处理
SH3501标准对焊后热处理的规定详见表10－3所示。GB50235和SH3501标准对焊后热处理的规定都不太全面，工程上经常遇到超出标准规定的情况。有关这方面的理论见本章第二节所述。
4、焊缝的无损检验
GB50235对管道焊接接头的射线和超声波检验规定如下：
a、下列管道焊缝应进行100%射线照相检验，其质量等级不得低于Ⅱ级：
¬输送剧毒流体的管道；
输送设计压力大于等于10MPa或设计压力大于等于4MPa且设计温度大于等于400℃的可燃流
体、有毒流体的管道；
®输送设计压力大于等于10MPa且设计温度大于等于400℃的非可燃流体、无毒流体的管道；
¯设计温度小于-29℃的低温管道；
°设计文件要求进行100%射线照相检验的其它管道。
b、输送设计压力小于等于1.0MPa且设计温度小于400℃的非可燃流体管道、无毒流体管道的焊缝，可不进行射线照相检验；
c、其它管道应进行抽样射线照相检验，抽检比例不得低于5%，其质量等级不得低于Ⅲ级。或者抽检比例和质量等级按设计文件的要求进行。
d、经建设单位同意，管道焊缝的检验可采用超声波检验代替射线照相检验，其检验数量应与射线照相检验数量相同；
SH3501对管道焊接接头的无损检验规定如下：
a、管道焊接接头无损检验后焊缝缺陷等级的评定，应符合现行JB4730《压力容器无损检测》的规定；
射线透照质量等级不得低于AB级。焊接接头经射线检测后的合格标准为：SHA、SHBⅠ级管道的焊接接头Ⅱ级为合格，SHBⅡ级管道的焊接接头Ⅲ级为合格；
超声波检测时，焊接接头经检测后的合格标准为：SHA、SHBⅠ级管道的焊接接头Ⅰ级为合格，SHBⅡ级管道的焊接接头Ⅱ级为合格；
b、当设计未规定时，每名焊工焊接的同材质、同规格管道的焊接接头射线检测百分率，应符合表10-5的规定，且不少于一个焊接接头。当管道的公称直径等于或大于500mm时，其焊接接头射线检测的百分率，应按每个焊接接头的焊缝长度计算。
表10-5 焊接接头射线检测百分率
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管道级别
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设 计 条 件
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检测百分率（%）
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合格等级
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压力（表压），MPa
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温度（℃）
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SHA
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—
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—
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100
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Ⅱ
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≥4
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＞400
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100
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Ⅱ
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—
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＜-29
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SHB
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SHBⅠ
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≥4
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-29～400
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20
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Ⅱ
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＜4
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＞400
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＜4
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-29～400
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10
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Ⅱ
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SHBⅡ
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—
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—
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5
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Ⅲ
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注：¶设计压力小于4MPa（表压）的管道中，包括真空管道；
·甲A类液化烃管道的焊接接头，射线检测数量不应少于20%；
¸高度危害介质管道的焊接接头，射线检测数量不应少于40%；
¹在被检测的焊接接头中，固定焊的焊接接头不得少于检测数量的40%，且不少于一个。
c、每名焊工焊接的同材质、同规格管道的承插焊和跨接式三通支管的焊接接头，应采用磁粉检测或渗透检测，抽查数量应符合这样的要求：SHA级管道不应少于30%，SHBⅠ级管道不应少于10%，SHBⅡ级管道不应少于5%，且不少于一个焊接接头。
从上面的规定中可以看出，两个标准在检验数量、合格等级（二者的I、II、III级的概念不同）上的规定差别是比较大的。事实上，就我国的现行标准来说，有关的无损探伤分级标准和应用标准是比较多的，其中GB3323就是典型的钢熔化焊对接接头的射线探伤标准。不同的无损检验标准，其内容总存在一些差异，故有关部门应清理并统一这些标准，以便于设计、施工等各方的执行。
关于检验数量，笔者认为应给设计人员多留些选择的余地。因为石油化工生产中所操作的介质千差万别，对于不同介质和不同操作环境中应用的管道，应如何对焊缝质量提出要求，设计人员是最清楚的。例如对于有应力腐蚀开裂的场合，对于剧烈循环场合（即交变应力变化频繁的情况）、低温工况等，不是用简单的管道分级所能包括的，此时应由设计人员根据具体的介质情况确定，最终做到既经济又可靠。
四、管道的压力及密封试验
纵观两个施工标准，二者在压力和密封试验方面的规定差别不大，为了便于读者的了解和掌握，在此也对比给出。
1、压力试验
a、压力试验应具备的条件。GB50235和SH3501标准规定相同，如下：
¬管道系统全部按设计文件安装完毕；
管道支吊架的型式、材质和安装位置正确，数量齐全，紧固程度和焊接质量合格；
®焊接及热处理工作已全部完成；
¯焊缝及其它应检查的部位，不应隐蔽；
°试压用的临时加固措施安全可靠。临时盲板设置正确，标志明显，记录完整；
±合金钢管道的材质标记明显清楚；
²试压用的检测仪表的量程、精度等级、检定期符合要求；
³有经批准的试压方案，并经技术交底。
b、液体试验压力和气体试验压力
GB50235标准规定：
¬承受内压的地上管道及有色金属管道，其试验压力应为设计压力的1.5倍。埋地钢管道的试验压力应为设计压力的1.5倍，且不低于0.4MPa；
当管道与设备作为一个系统进行试验，而且管道的试验压力等于或小于设备的试验压力时，应按管道的试验压力进行试验；当管道试验压力大于设备的试验压力，且设备的试验压力不低于管道设计压力的1.15倍时，经建设单位同意，可按设备的试验压力进行试验；
®当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力应按下式计算：
Ps=1.5P[σ]1/[σ]2
式中：Ps……试验压力（表压），MPa；
P……设计压力（表压），MPa；
[σ]1……试验温度下管材的许用应力，MPa；
[σ]2……设计温度下管材的许用应力，MPa。
当[σ]1/[σ]2大于6.5时，取6.5。
当Ps在试验温度下产生超过管材屈服强度的应力时，应将试验压力Ps降至不超过管材屈服强度时的最大压力；
对位差较大的管道，应将试验介质的静压力计入试验压力中。液体管道的试验压力应以最高点的压力为准，但最低点的压力不得超过管道组成件的承受能力；
对承受外压的管道，其试验压力应为设计内、外压力之差的1.5倍，且不低于0.2MPa；
夹套管内管的试验压力应按内部或外部设计压力的较高者确定。夹套管外管的试验压力应按上述第¬条的规定确定。
承受内压的钢管及有色金属管的气压试验压力应为设计压力的1.15倍，真空管道的试验压力应为0.2MPa。当管道的设计压力大于0.6MPa时，必须有设计文件规定或经建设单位同意，方可用气压进行压力试验。
SH3501标准规定：
真空管道的试验压力为0.2MPa；液体压力试验的压力为设计压力的1.5倍。气体压力试验的压力为设计压力的1.15倍。对于设计温度高于200℃的管道试验压力，应按下式计算：
Pt=KPo[s1]/ [s2]
式中：Pt……试验压力，MPa；
K……系数，液体压力试验取1.5，气体压力试验取1.15；
Po……设计压力，MPa；
[s1]……试验温度下材料的许用应力，MPa；
[s2]……设计温度下材料的许用应力，MPa；
管道压力试验时的应力值应符合下列要求：液体压力试验时，不得超过试验温度下材料屈服点的90%；气体试验时，不得超过试验温度下材料屈服点的80%。
c、压力试验过程及合格标准
GB50235和SH3501标准规定基本相同，如下：
液压试验时，应缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10分钟，再将试验压力降至设计压力，停压30min，以试验系统压力不降低、管道无渗漏为合格。
气压试验时，应逐步缓慢增加压力。当压力升至试验压力的50%时，稳压30min，如果未发现管道出现异常或泄漏，可继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3min，直至升到试验压力。在试验压力下稳压10min，再将压力降至设计压力，然后用中性发泡剂对试验系统仔细巡回检查，以无泄漏为合格。
2、泄漏性试验
a、试验范围
GB50235标准规定：输送剧毒流体、有毒流体、可燃流体的管道应做泄漏性试验。
SH3501标准规定：按设计文件要求进行。若设计未规定时，SHA级管道、SHBI级管道以及输送乙B类可燃液体介质的管道应做泄漏性试验。
b、试验介质
GB50235标准规定：宜采用空气。当设计文件规定采用其它介质时，按设计规定的介质进行。
SH3501标准规定：宜采用空气。
c、试验压力
GB50235标准规定：为设计压力。
SH3501标准规定：为设计压力。对于真空管道，则为0.1MPa。
d、试验过程及合格标准
GB50235和SH3501标准规定基本相同，如下：
试验时，应缓慢升压，达到试验压力后，仃留10分钟，用涂刷中性发泡剂的方法，巡回检查阀门填料函、法兰和螺纹连接处、放空阀和排气阀、排水阀等密封点，以无泄漏为合格。对真空管道，应进行增压率考核，考核时间为24h，以增压率不大于5%为合格。
3、几点说明
a、对于不能进行水压和气压试验的管道，GB50235规定了可以用无损探伤代替。而SH3501标准中却没有相应的规定。事实上，实际的生产装置中，经常碰到既不能做水压试验又不能做气压试验的管道，例如隔热耐磨衬里管道。
b、二者的水压试验压力的限制有所不同。GB50235标准规定水压试验产生的应力不允许超过材料的屈服极限，而SH3501则规定不允许超过材料屈服极限的90%。从理论上讲，很难说哪个标准更科学，因为它所规定的都是最大值。一般情况下，压力试验时，以不导致材料受到损伤为原则。但受结构的影响，难免有应力集中的问题，管道制造和焊接施工中的缺陷也在所难免，当管道元件壁厚较厚时，还将在其横截面上产生应力梯度。这些问题的存在都使得在管道平均应力（薄膜应力）尚未达到材料屈服极限时，局部可能已达到屈服。对于塑性不太好的材料，此时容易造成材料的损伤。而这些因素的影响又是很难定量测算的，故从这个角度讲，水压试验的压力并不是越大越好。另外，标准中规定的试验压力在工程上对每根管道很难实现，这是因为实际的管道试验很少是逐根单独进行的，而常常是将几根操作条件相近的管道串联起来进行，有时甚至将相关设备串起来试验，，此时应以被试验的管道中最小的试验压力进行试验。显然，两个标准都没有对这种情况给出指导性意见。
思考题
1、GB50235标准的适用范围如何？
2、SH3501标准的适用范围如何？
3、ANSI B31.3标准的适用范围如何？
4、SH3501标准是如何将管道进行分级的？
5、GB50235和SH3501标准是如何对焊缝位置进行规定的？
6、SH3501标准对焊缝坡口的加工方法是如何规定的？
7、SH3501标准对常用材料的焊后热处理是如何规定的？
8、GB50235和SH3501标准对管道的压力试验介质是如何规定的？
9、GB50235和SH3501标准对管道的压力试验压力是如何规定的？
10、GB50235和SH3501标准对管道的压力试验过程和结果是如何规定的？
11、GB50235和SH3501标准规定了哪些管道应进行气体泄漏性试验？
