5. 工业金属管道工程施工及验收规范(管道加工、管道焊接)(GB 5023-1997)
1) 总则
① 为了提高工业金属管道工程的施工水平,保证工程质量,制定本规范。
② 本规范适用于设计压力不大于40MPa,设计温度不超过材料允许的使用温度的工业金属管道(以下简称“管道”)工程的施工及验收。
③ 本规范不适用于核能装置的专用管道、矿井专用管道、长输管道。
④ 管道的施工应按设计文件进行。当修改设计时,应经原设计单位确认,并经建设单位同意。
⑤ 现场组装的机器或设备所属管道,应按制造厂的技术文件施行,但质量标准不得低于本规范的规定。
⑥ 管道的施工除应执行本规范的规定外,尚应执行国家现行有关标准、规范的规定。
2) 管道加工
(1)管子切割
① 管子切割前应移植原有标记。低温钢管及钛管,严禁使用钢印。
② 碳素钢管、合金钢管宜采用机械方法切割。当采用氧-乙炔焰切割时,必须保证尺寸正确和表面平整。
③ 不锈钢管、有色金属管应采用机械或等离子方法切割。不锈钢管及钛管用砂轮切割或修磨时,应使用专用砂轮片。
④ 镀锌钢管宜用钢锯或机械方法切割。
⑤ 管子切口质量应符合下列规定。
a. 切口表面应平整,无裂纹、重皮、毛剌、凸凹、缩口、熔渣、氧化物、铁屑等。
b. 切口端面倾斜偏差△(见图1)不应大于管子外径的1%,且不得超过3mm。
(2)弯管制作
① 弯管宜采用壁厚为正公差的管子制作。当采用负公差的管子制作弯管时,管子弯曲半径与弯管前管子壁厚的关系宜符合表13的规定。
表13 弯曲半径与管子壁厚的关系
弯曲半径R | 弯管前管子壁厚 | 弯曲半径R | 弯管前管子壁厚 |
R≥6DN | 1.06Tm | 5DN>R≥4R | 1.14Tm |
6DN>R≥5R | 1.08Tm | 4DN>R≥3DN | 1.25Tm |
注:DN-公称直径;Tm-设计壁厚。
② 高压钢管的弯曲半径宜大于管子外径的5倍,其他管子的弯曲半径宜大于管子外径的3.5倍。
③ 有缝管制作弯管时,焊缝应避开受拉(压)区。
④ 钢管应在其材料特性允许范围内冷弯或热弯。
⑤ 有色金属管加热制作弯管时,其温度范围应符合表14的规定。
表14 有色金属管加热温度范围
管 道 材 质 | 加热温度范围/℃ | 管 道 材 质 | 加热温度范围/℃ |
铜 | 500~600 | 铝锰合金 | <450 |
铜合金 | 600~700 | 钛 | <350 |
铝11~17 | 150~260 | 铅 | 100~130 |
铝合金LF2、LF3 | 200~310 | | |
⑥ 采用高合金钢管或有色金属管制作弯管,宜采用机械方法,当充砂制作弯管时,不得用铁锤敲击,铅管加热制作弯管时,不得充砂。
⑦ 钢管热弯或冷弯后的热处理,应符合下列规定。
a. 除制作弯管温度自始至终保持在900℃以上的情况外,壁厚大于19mm的碳素钢管制作弯管后,应按表15的规定进行热处理。
表15 常用管材热处理条件
管材类别 | 名义成分 | 管材牌号 | 热处理温度 /℃ | 加热速率 | 恒温时间 | 冷却速率 |
碳素钢 | C | 10、15、20、25 | 600~650 | 当加热温度升至400℃时,加热速率不应大于205×25/T℃/h | 恒温时间应为每25mm壁厚1h,且不得小于15min,在恒温期间内最高与最低温差应低于65℃ | 恒温后的冷却速率不应超过260×25/T℃/h,且不得大于260℃/h,400℃以下可自然冷却 |
中、低 合金钢 | C-Mn | 16Mn、16MnR | 600~650 |
C-Mn-V | 09MnV | 600~700 |
15MnV | 600~700 |
C-Mo | 16Mo | 600~650 |
C-Cr-Mo | 12CrMo | 600~650 |
15CrMo | 700~700 |
C-Cr-Mo | 12Cr2Mo | 700~760 |
5Cr1Mo | 700~760 |
9Cr1Mo | 700~760 |
C-Cr-Mo-V | 12Cr1MoV | 700~760 |
C-Ni | 2.25Ni | 600~650 |
3.5Ni | 600~630 |
b. 当表15所列的中、低合金钢管进行热弯时,对公称直径大于或等于100mm,或壁厚大于或等于13mm的,应按设计文件的要求进行完全退火、正火加回火或回火处理。
c. 当表15所列的中、低合金钢进行冷弯时,对公称直径大于或等于100mm,或壁厚大于或等于13mm的,应按表15的要求热处理。
d. 奥氏体不锈钢制作的弯管,可不进行热处理;当设计文件要求热处理时,应按设计文件规定进行。
⑧ 弯管质量应符合下列规定。
a. 不得有裂纹(目测或依据设计文件规定)。
b. 不得存在过烧、分层等缺陷。
c. 不宜有皱纹。
d. 测量弯管任一截面上的最大外径与最小外径差,当承受内压时其值不得超过表16的规定。
表16 弯管最大外径与最小外径之差
管 子 类 别 | 最大外径与 最小外径之差 | 管 子 类 别 | 最大外径与 最小外径之差 |
输送剧毒流体的钢管或设计压力P大于或等于10MPa的钢管 | 为制作弯管前管子外径的5% | 钛管 | 为制作弯管前管子外径的5% |
铜/铝管 | 为制作弯管前管子外径的5% |
输送剧毒流体以外或设计压力P小于10MPa的钢管 | 为制作弯管前管子外径的8% | 铜合金/铝合金管 | 为制作弯管前管子外径的5% |
铅管 | 为制作弯管前管子外径的5% |
e. 输送剧毒流体或设计压力P大于或等于10MPa的弯管,制作弯管前、后的壁厚之差,不得超过制作弯管前管子壁厚的10%;其他弯管,制作弯管前、后的管子壁厚之差,不得超过制作弯管前管子壁厚的15%,且均不得小于管子的设计壁厚。
f. 输送剧毒流体或设计压力P大于或等于10MPa的弯管,管端中心偏差值△不得超过1.5mm/m,当直管长度L大于3m时,其偏差不得超过5mm。其他类别的弯管,管端中心偏差值△(见图2)不得超过3mm/m,当直管长度L大于3m时,其偏差不得超过10mm。
⑨ Ⅱ形弯管的平面度允许偏差△(见图3)应符合表17的规定。
表17 Ⅱ形弯管的平面度允许偏差
长度L/mm | <500 | 500~1000 | >1000~1500 | >1500 |
平面度△/mm | ≤3 | ≤4 | ≤6 | ≤10 |
⑩ 高压钢管制作弯管后,应进行表面无损探伤,需要热处理的应在热处理后进行;当有缺陷时,可进行修磨。修磨后的弯管壁厚不得小于管子公称壁厚的90%,且不得小于设计壁厚。
高压钢管弯管加工合格后,应按规定的格式填写“高压管件加工记录”。
(3)管道焊接
① 管道焊接应按5和现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的有关规定进行。
② 管道焊缝位置应符合下列规定。
a. 直管段上两对接焊口中心面间的距离,当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. 焊缝距离弯管(不包括压制、热推或中频弯管)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,其间距不小于100mm。加大环距管子的环焊缝不应小于50mm。
③ 管子、管件的坡口形式和尺寸应符合设计文件规定,当设计文件无规定时,可参照表20的规定确定。
④ 管道坡口加工宜采用机械方法,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,并应将凹凸不平外打磨平整。
⑤ 管道组成件组对时,对坡口及其内外表面进行的清理应符合表18的规定;清理合格后应及时焊接。
表18 坡口及其内外表面的清理
管道材质 | 清理范围/mm | 清 理 物 | 清 理 方 法 |
碳素钢 不锈钢 合金钢 | ≥10 | 油、漆、锈、毛剌等污物 | 手工或机械等 |
铝及铝合金 | ≥50 | 油污、氧化膜等 | 有机溶剂除净油污,倾泻或机械法除净氧化膜 |
铜及铜合金 | ≥20 |
钛 | ≥50 |
⑥ 除设计文件规定的管道冷拉伸或冷压缩焊口外,不得强行组对。
⑦ 管道对接焊口的组对应做到内壁齐平,内壁错边量应符合表19的规定。
表19 管道组对内壁错边量
管 道 材 质 | 内 壁 错 边 量 |
钢 | 不宜超过壁厚的10%,且不大于2mm |
铝及铝合金 | 壁厚≤5mm | 不大于0.5mm |
壁厚>5mm | 不宜超过壁厚的10%,且不大于2mm |
铜及铜合金、钛 | 不宜超过壁厚的10%,且不大于1mm |
⑧ 不等厚管道组成件组对时,当内壁错边量超过表19的规定或外壁错边量大于3mm时,应进行修整(见图4)。
⑨ 在焊接和热处理过程中,应将焊件垫置牢固。
⑩ 当对螺纹接头采用密封焊时,外露螺纹应全部密封。
⑾ 对管内清洁要求较高且焊接后不易清理的管道,其焊缝底层应采用氩弧焊施。机组的循环油、控制油、密封油管道,当采用承插焊时,承口与插口的轴不宜留间隙。