GB 50316-2000 工业金属管道设计规范 （2008年版）（完整版）

1 总 则

1.0.1 为了提高工业金属管道工程的设计水平，保证设计质量，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于公称压力小于或等于42MPa的工业金属管道及非金属衬里的工业金属管道的设计。

1.0.3本规范不适用于下列管道的设计：
1.0.3.1制造厂成套设计的设备或机器所属的管道；
1.0.3.2电力行业的管道；
1.0.3.3长输管道；
1.0.3.4矿井的管道；
1.0.3.5采暖通风与空气调节的管道及非圆形截面的管道；
1.0.3.6地下或室内给排水及消防给水管道；
1.0.3.7泡沫、二氧化碳及其他灭火系统的管道；1.0.3.8城镇公用管道。

1.0.4 除另有注明外，本规范所述的压力均应为表压。

1.0.5 工业金属管道设计，除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

A——主管开孔削弱所需的补强面积
A₁——补强范围内主管承受内、外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积
A₂——补强范围内支管承受内、外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积
A₃——补强范围内的角焊缝面积
A₄——补强范围内另加补强件的面积
A₅——补强范围内，挤压引出支管上承受内、外压所需厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积
A_k——材料的冲击功
B——补强区有效宽度
C_1t——支管厚度减薄(负偏差)的附加量
C_1m——主管厚度减薄(负偏差)的附加量
C_1r——补强板厚度减薄(负偏差)的附加量
C——厚度附加量之和
C₁——厚度减薄附加量，包括加工、开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差
C₂——腐蚀或磨蚀附加量
C_f——修正系数
C_h——管道压力损失的裕度系数
C_p——定压热容
C_s——冷拉比，即冷拉值与全补偿值之比
C_v——定容热容
C.S.C.(L.C.)——关闭状态下锁住(未经批准不得开启)
C.S.O.(L.O.)——开启状态下锁住(未经批准不得关闭)
d——扣除厚度附加量后支管内径
d_o——支管名义外径
d₁——扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径
d_G——凹面或平面法兰垫片的内径或环槽式垫片平均直径
d_X——除去厚度附加量后挤压引出支管的内径
DN——管子或管件的公称直径
D_i——管子或管件内径
D_iL——异径管大端内径
D_iS——异径管小端内径
D_o——管子或管件外径
D_OL——异径管大端外径
D_OS——异径管小端外径
D_r——补强板的外径
E_c——铸件的质量系数
E_j——焊接接头系数
E_h——在最高或最低温度下管道材料的弹性模量
E₂₀——在安装温度下的管道材料的弹性模量
F_H——工作荷载
_r——补强板材料与主管材料许用应力比
_s——荷载变化系数
——管道位移应力范围减小系数
g——重力加速度
h——尺寸系数
h₁——主管外侧法向补强的有效高度
h₂——支管有效补强高度
h₃——平盖内凹的深度
h_x——挤压引出支管的高度
i——应力增大系数
i_i——平面内应力增大系数
i_o——平面外应力增大系数
i_s——管道坡度
k——气体的绝热指数
K——柔性系数
K₁——与平盖结构有关的系数
K₂——用于斜接弯管的经验值
K₃——挤压引出支管补强系数
K_R——阻力系数
K_s——弹簧刚度
K_T——许用应力系数
L——管道长度
L_e——阀门和管件的当量长度
L_f——斜接弯管端节短边的长度
L_s——支吊架间距
L_SL——与异径管大端连接的直管加强段长度
L_SS——与异径管小端连接的直管加强段长度
M——气体分子量
M_A——由于自重和其他持续外载作用在管道横截面上的合成力矩
M_B——安全阀或释放阀的反座推力、管道内流量和压力的瞬时变化、风力或地震等产生的偶然荷载作用于管道横截面上的合成力矩
M_E——热胀当量合成力矩
M′_E——未计入应力增大系数的合成力矩
M_i——平面内热胀弯曲力矩
M_O——平面外热胀弯曲力矩
M_t——热胀扭转力矩
M_X——沿坐标轴X方向的力矩
M_Y——沿坐标轴Y方向的力矩
M_Z——沿坐标轴Z方向的力矩
n——序数
N——管系预计使用寿命下全位移循环当量数
N_E——与计算的最大位移应力范围σ_E相关的循环数
N_j——与按小于全位移计算的位移应力范围σ_j相关的循环数
P——设计压力
P_A——在设计温度下的许用压力
P_m——斜接弯管的最大许用内压力
PN——公称压力
P_T——试验压力
Q_L——异径管大端与直管连接的应力增值系数
Q_S——异径管小端与直管连接的应力增值系数
R——圆弧弯管的弯曲半径
R₁——斜接弯管的弯曲半径
R_c——管道运行初期在安装温度下对设备或端点的作用力和力矩
R_c1——管道应变自均衡后在安装温度下对设备或端点的作用力和力矩
R_E——以E₂₀和全补偿值计算的管道对端点的作用力和力矩
R_h——管道运行初期在最高或最低温度下对设备或端点的作用力和力矩
R_m——主管平均半径
r——平盖内圆角半径
r_o——管子或管件的平均半径
r₁、r₂、r₃——支管补强部位过渡半径
r_j——按小于全位移计算的位移应力范围σ_j与计算的最大位移应力范围σ_E之比
r_m——支管平均半径
r_p——支管补强部分外半径
r_x——在主管和支管轴线的平面内，外轮廓转角处的曲率半径
S——斜接弯管斜接段中心线处的间距
T——气体温度
T₁——对焊件较薄一侧的厚度
T₂——对焊件较厚一侧的厚度
T_c——三通圆角部(主支管相交处)厚度
T_t——主管计算厚度
T_tn——主管名义厚度
t——半管接头的端部厚度
t_b——支管补强部位有效厚度
t_c——角焊缝计算的有效厚度
t_eb——三通支管的有效厚度
t_Fn——管件的名义厚度
t_L——异径管名义厚度
t_L1——异径管大端名义厚度
t_L2——异径管小端名义厚度
t_LC——异径管锥部计算厚度
t_LL——异径管大端计算厚度
t_LS——异径管小端计算厚度
t_m——盲板计算厚度
t_p——平盖计算厚度
t_pd——平盖或盲板的设计厚度
t_r——补强板名义厚度
t_s——直管计算厚度
t_sd——直管设计厚度
t_se——直管有效厚度
t_sn——直管名义厚度
t_t——支管计算厚度
t_tn——支管名义厚度
t_X——除去厚度附加量后在主管外表面处挤压引出支管的有效厚度
t_w——插入式支管台的尺寸
v——平均流速
v_c——气体的声速或临界流速
W——截面系数
W_B——异径三通支管的有效截面系数
W_o——质量流量
X——法兰内侧角焊缝焊脚尺寸
X_min——角焊缝最小焊脚尺寸
Y——系数
Y_s——管道自重弯曲挠度
α——斜接弯管一条焊缝方向改变的角度(相邻斜接线夹角)
α₁——支管轴线与主管轴线的夹角
α₀——金属材料的平均线膨胀系数
β——异径管斜边与轴线的夹角
θ——斜接弯管一条焊缝方向改变的角度的1/2(相邻斜接线夹角的一半)
θ_n——支管补强部位过渡角度
δ——最大计算纤维伸长率
δ_ave——对接焊口错边量的平均值
δ_max——对接焊口错边量的最大值
δ₁——基层金属的名义厚度
δ₂——复层金属扣除附加量后的有效厚度
△——管道垂直热位移
△P_f——直管的摩擦压力损失
△P_k——局部的摩擦压力损失
△P_t——管道总压力损失
η——与平盖结构有关的系数
ρ——流体密度
λ——流体摩擦系数
σ_b——材料标准抗拉强度下限值
σ^t_b——材料在设计温度下的抗拉强度
σ^t_D——材料在设计温度下经10万h断裂的持久强度的平均值
σ_E——计算的最大位移应力范围
σ_j——按小于全位移计算的位移应力范围
σ_L——管道中由于压力、重力和其他持续荷载所产生的纵向应力之和
σ^t_n——材料在设计温度下经10万h蠕变率为1％的蠕变极限
σ_s(σ_0.2)——材料标准常温屈服点(或0.2％屈服强度)
σ^t_s(σ^t_0.2)——材料在设计温度下的屈服点(或0.2％屈服强度)
σ_T——在试验条件下组成件的周向应力
[σ]_T——在试验温度下材料的许用应力
[σ]^t——在设计温度下材料的许用应力
[σ]_o——在设计温度下整体复合金属材料的许用应力
[σ]₁——在设计温度下基层金属的许用应力
[σ]₂——在设计温度下复层金属的许用应力
[σ]_A——许用的位移应力范围
[σ]_c——在分析中的位移循环内，金属材料在冷态(预计最低温度)下的许用应力
[σ]_h——在分析中的位移循环内，金属材料在热态(预计最高温度)下的许用应力
[σ]_z——决定组成件厚度时采用的计算温度下材料的许用应力
[σ]^t_RP——在设计温度下补强板材料的许用应力
[σ]^t_M——在设计温度下主管材料的许用应力

3 设计条件和设计基准

4 材 料

5 管道组成件的选用

6 金属管道组成件耐压强度计算

7 管径确定及压力损失计算

8 管道的布置

9 金属管道的膨胀和柔性

10 管道支吊架

11 设计对组成件制造、管道施工及检验的要求

12 隔热、隔声、消声及防腐

13 输送A1类和A2类流体管道的补充规定

14 管道系统的安全规定

附录A 金属管道材料的许用应力

A.0.1 常用钢管许用应力，见表A.0.1。

常用钢管许用应力 表A.0.1

注：中间温度的许用应力，可按本表的数值用内插法求得。
①GB 12771、GB 13793焊接钢管的许用应力，未计入焊接接头系数，见本规范第3.2.3条规定。
②该行许用应力，仅适用于允许产生微量永久变形之元件。
③使用温度上限不宜超过粗线的界限。粗线以上的数值仅用于特殊条件或短期使用。
④钢管的技术要求应符合《钢制压力容器》GB 150附录A的规定。
⑤使用温度下限为－20℃的材料，根据本规范第4.3.1条的规定，宜在大于－20℃的条件下使用，不需做低温韧性试验。

A.0.2 常用钢板许用应力，见表A.0.2。

常用钢板许用应力 表A.0.2

注：中间温度的许用应力，可控本表的数值用内插法求得。
①所列许用应力，已乘质量系数0.9。
②该行许用应力，仅适用于允许产生微量永久变形之元件。对于法兰或其他有微量永久变形就引起泄漏或故障的场合不能采用。
③使用温度上限不宜超过粗线的界限。
④该钢板技术要求应符合GB 150附录A的规定。
⑤使用温度下限为－20℃的材料，要求同本规范附录A表A.0.1的注⑤。

A.0.3 常用螺栓许用应力，见表A.0.3。

常用螺栓许用应力 表A.0.3

注：中间温度的许用应力，可按本表的数值用内插法求得。
①M80及以下使用温度下限为－70℃。
②使用温度下限为－20℃的材料，要求同本规范附录A表A.0.1的注⑤。

A.0.4 常用锻件许用应力，见表A.0.4。

常用锻件许用应力 表A.0.4

注：中间温度的许用应力，可按本表的数值用内插法求得。
①该锻件不得用于焊接结构。
②该行许用应力，仅适用于允许产生微量永久变形之元件，对于法兰或其他有微量永久变形就引起泄漏或故障的场合不能采用。
③使用温度上限不宜超过粗线的界限。
④使用温度下限为－20℃的材料，要求同本规范附录A表A.0.1的注⑤。

A.0.5 碳素钢铸件的许用应力，见表A.0.5。

碳素钢铸件的许用应力 表A.0.5

注：表中许用应力值已乘质量系数0.8。
①使用温度下限要求见本规范附录A表A.0.1注⑤。

A.0.6 球墨铸铁件的许用应力，见表A.0.6。

球墨铸铁件的许用应力 表A.0.6

注：表中许用应力值已乘质量系数0.8。

A.0.7 铸铁件的许用应力，见表A.0.7。

铸铁件的许用应力 表A.0.7


注：表中许用应力值已乘质量系数0.8。

A.0.8 铝及铝合金管的许用应力，见表A.0.8。

铝及铝合金管的许用应力 表A.0.8

注：①表中产品标准尺寸：GB 6893拉(轧)，制管外径6～120mm，壁厚0.5～5mm；GB 4437.1挤压管，外径25～300mm，壁厚5～32.5mm，外径310～500mm，壁厚15～50mm。
②表中状态代号：0为退火状态，H112为热作状态。
③新牌号见现行国家标准《变形铝及铝合金化学成分》GB/T 3190。
④表中()内的数值为标准中未规定的推荐合格指标。

附录B 金属材料物理性质

B.0.1 金属材料的弹性模量，见表B.0.1。

金属材料的弹性模量 表B.0.1

B.0.2 金属材料的平均线膨胀系数值，见表B.0.2。

金属材料的平均线膨胀系数值 表B.0.2

附录C 非金属衬里材料的使用温度范围

非金属衬里材料的使用温度范围 表C

注：①本表的数据仅用于一般情况，设计中尚应根据流体腐蚀性、使用压力及材料成分与性能差异等影响综合考虑。
②按指定衬里材料标准或牌号的非金属衬里的金属管道组成件，使用温度范围应按有关国家现行标准规定，并应符合本规范中基层材料的使用温度上下限及低温韧性试验的规定。

附录D 钢管及钢制管件厚度的规定

D.0.1 剧烈循环条件或A1类流体的管道，采用不锈钢管子及对焊管件时，不应小于表D.0.1所列的厚度。

剧烈循环条件或A1类流体管道用不锈钢管子及对焊管件的厚度(最小值)(mm) 表D.0.1

D.0.2 外螺纹的钢管和外螺纹钢管件的厚度(最小值)应按表D.0.2的规定。

D.0.3 内螺纹管件及承插焊管件的厚度应符合现行国家标准的规定。

D.0.4 (本条删除)

外螺纹的钢管及钢管件的厚度(最小值) 表D.0.2

注：①采用外螺纹钢管的外径应符合《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 17395的“标准化”系列。
②如果采用《低压流体输送用镀锌焊接钢管》GB/T 3091中DN≤150的钢管时，厚度不受本表的限制。

附录E 柔性系数和应力增大系数

E.0.1 柔性系数和应力增大系数，见表E.0.1。

柔性系数和应力增大系数 表E.0.1

E.0.2 尺寸系数h与柔性系数及应力增大系数的关系，见图E.0.2。

图E.0.2 尺寸系数h与柔性系数及应力增大系数的关系

E.0.3 修正系数C_f，见图E.0.3。

图E.0.3 修正系数C_f

E.0.4 支管接头尺寸，见图E.0.4。

图E.0.4 支管接头尺寸(mm)
d_o——支管名义外径；t_tn——支管名义厚度；
h₂——支管有效补强高度；T_tn——主管名义厚度；
R_m——主管平均半径；θ_n——支管补强部位过渡角度(°)；
t_b——支管补强部位有效厚度；r_P——支管补强部分外半径；
r_m——支管平均半径； r₁、r₂、r₃——支管补强部位过渡半径

E.0.5 角焊尺寸，见图E.0.5。

图E.0.5 角焊尺寸

X₁、X₂——焊脚尺寸
注：①表E.0.1中的柔性系数K适用于部件在任何平面的弯曲，但在任何情况下柔性系数K和平面内、平面外应力增大系数i_i、i_o均不得小于1。这两个系数对于弯管和焊接弯头用于有效弧长，即表E.0.1简图中的粗中心线所示；对于三通用于交叉点。
②表E.0.1中各式符号意义(单位：mm)：
t_Fn——管件名义厚度；
t_sn——直管名义厚度；
t_tn——支管名义厚度；
T_c——三通圆角部(主支管相交处)厚度；
T_tn——主管名义厚度，在表E.0.1中应取与三通主管相配的管子名义厚度；
r_x——在主管和支管轴线的平面内，外轮廓转角处的曲率半径；
r_o——管子的平均半径；
R——圆弧弯管的弯曲半径；
R₁——斜接弯管的弯曲半径；
S——斜接弯管斜接段中心线处的间距；
t_r——补强板名义厚度；
θ——斜接弯管一条焊缝方向改变的角度的1/2(°)；
δ_max——对接焊口错边量的最大值；
δ_ave——对接焊口错边量的平均值；
d_o——支管名义外径。
柔性系数K、应力增大系数i值可从表E.0.1中公式计算出尺寸系数h值后，从图E.0.2直接查取。
③当法兰装在一端或两端时，表E.0.1中的应力增大系数i和柔性系数K值应用修正系数C_f进行校正。C_f值根据表E.0.1计算的尺寸系数h值从图E.0.3查取。
④表中所示系数适用于弯曲，扭转的柔性系数为0.9。

附录F 室外地下管道与铁路、道路及建筑物间的距离

室外地下管道与铁路、道路及建筑物等设施的最小水平净距(m) 表F

注：①除注明者外，表列净距应自管(沟)壁或防护设施的外缘算起。
②管道低于基础时，除满足表列净距外，还应不小于管道埋设深度与基础深度之差，并应根据土壤条件确定净距。
③P为设计压力(MPa)。
④按C、D类气体的设计压力决定净距。
⑤当铁路和道路是路堤或路堑时，其与管线之间的水平净距应由路堤坡脚或路堑坡顶算起；有边沟和天沟时，应从沟的外缘算起。并应符合现行国家标准《工业企业总平面设计规范》GB 50187的规定。

附录G 管道热处理的规定

附录H 管道的焊接结构

附录J 管道的无损检测

附录K 本规范用词说明

K.0.1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
(1)表示很严格，非这样做不可的用词：
正面词采用“必须”；
反面词采用“严禁”。
(2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：
正面词采用“应”；
反面词采用“不应”或“不得”。
(3)表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样做的用词：
正面词采用“宜”或“可”；
反面词采用“不宜”。

K.0.2 条文中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为“应符合……要求或规定”或“应按……执行”。

附录L 用于奥氏体不锈钢的隔热材料产品的试验规定

L.0.1 本附录是奥氏体不锈钢管道用的吸水型(毛细作用)外隔热材料，包括岩棉、矿棉类等产品的试验规定。

L.0.2.1 根据隔热材料产品的原料来源，试产的产品应先经对不锈钢滴液腐蚀试验(图L.0.2)，以试片不应产生表面腐蚀或应力腐蚀破裂为合格。
试验方法要点：
(1)从隔热试样外表面滴入蒸馏水，通过隔热试样渗到有应力状态的不锈钢试片的热表面上，使溶有氯离子的水蒸发。试验28d后，检查不锈钢试片的腐蚀情况。
(2)试片共4套。

图L.0.2 隔热材料对不锈钢滴液腐蚀试验装置

(3)不锈钢试片安装前，应经敏化处理(加热至650℃，在炉内缓冷)，表面应采用湿带磨机磨光、清理油污，弯制后应紧贴于加热管上。
采用螺杆拉紧使试片产生应力，其挠度按下式计算：

式中 △——挠度(cm)；
σ——应力(取试验温度下材料许用应力的80％～90％)(MPa)；
E——不锈钢试片材料的弹性模量(MPa)；
R——弯曲半径(cm)；
h——试片厚度(cm)；
L——试片直段的长度(cm)。
(4)加热管初调到沸点，控制偏差0～＋5.6℃。
(5)每个隔热试样(块)滴入水量250±25mL/d，应观察到试片表面变湿。试片温度由加热管上的温度监测器指示，维持试片表面达到沸水温度，偏差±6℃。
(6)试验28d±6h结束，试验期内如发生停运，应补加试验时间，使每个试片上的总液量送满28×250mL＝7000mL。
(7)试片拆下清理并检查弯曲的表面，再用2″外径管子为轴，将试片回弯接近原始状态(展平)进行清理并放大10～30倍检查有无裂纹，如未发现裂纹，应采用液体涂色渗透进一步检查。将检查结果提出报告。

L.0.2 当吸水型外隔热材料用于奥氏体不锈钢管道时，应进行下列两种试验并合格：
L.0.2.2 原料来源与试产的原料相同的情况下，批量产品质量控制，需经以下水溶解试验及分析并符合本规范第12.1.4条的规定。
(1)溶液提取方法要点：取隔热材料产品(模制品薄片1.6～3.2mm或棉毡小条)20g试样，在炉内100±5℃下烘干至恒重(±0.1g)，放入400mL蒸馏水中煮沸30±5min后，冷却至室温，再加蒸馏水至500mL，搅匀，经过滤后得溶液，供分析用。
(2)在25℃时测定溶液的pH值应为7～11.7。
(3)隔热材料中可溶的离子含量计算：
Cl^-(μg/g)＝溶液中的浓度(μg/mL)×GCF
Na⁺(μg/g)＝溶液中的浓度(μg/mL)×GCF
SiO²₃(μg/g)＝溶液中SiO₂浓度(μg/mL)×(76/60)×GCF
式中 GCF——重度换算系数，GCF＝液体重(g)/试样重(g)＝500/20＝25。