0 引言

目前仪表测引方案选型，主要参考PID 上标注的管道等级，现举例在一个管道等级为5TB2 的管道上做变送器引压管方案。首先解读一下5TB2 的含义，5 表示5.0MPa 即CL300，TB 表示碳钢，2 代表腐蚀余度。通常的做法是在各设计院的标准测量引线方案库中寻找一套关于5TB2 的测引方案，如果没有，则选择一套更“高”的方案，例如5TB3、11TB2 等在压力等级，材质，腐蚀余度几个方面都“不低于”5TB2 的方案。

这样做存在一定的问题：材料专业给出的管道等级划分主要针对配管专业及设备专业动辄几十吨上百吨的钢材的使用，需充分考虑经济性，不能以高代低，所以划分非常细致。例如压力等级常用的有CL150、300、600、900、1500、2500；材质划分包含碳钢，各类高、低合金钢，一个项目至少有十几种不同材料。而仪表专业材料使用量小，如按照材料专业的材料划分会造成材料压力等级种类过多，测量引线方案过多，材料表种类过多等问题，而每种材料的设计量却很少，进而造成材料难采购，施工，维护复杂。

因此，仪表专业测量引线方案的选用，不一定按照配管专业管道等级如此细致的划分，应该进行一些必要的合并，以减少测引方案压力等级和材料类别的数量。另一方面，管道专业使用的多为法兰连接，压力等级描述为美标磅级；仪表多使用小口径的焊接、螺纹、卡套连接，压力等级描述多为sch 等级以及psi 等级，所使用的标准和惯用的描述都不太一样，需要换算。因此，从工艺专业已选定的管道等级是无法直接映射到仪表测量引线的等级上的，中间需要计算及必要的压力、材料种类合并。

1 如何选用仪表测量引线的压力等级

一般来说，材料专业发布管道等级表，工艺专业按介质属性选择管道等级，然后仪表专业在工艺专业选择的管道等级的基础上，从仪表专业的测量引线样本库中选择测量引线方案。在这*程中，存在一些问题：①仪表专业其实可直接根据被测介质属性和管道等级表确定测量引线的管道等级，如果在工艺管道选择的基础上再进行选择，有时会过多地放大管线的等级，这一点在高压测点上表现比较突出；②不同的项目管道等级表会有一定的变化，仪表专业的测引方案库和管道等级表是有对应关系的，管道等级表一直发生变化，而采用不变的仪表测引方案库会有一定的误差；③工艺专业选择管道等级依据的工况实际上和仪表测引的工况不大相同，根据笔者在榆林煤液化项目加氢装置现场实测，350°高压蒸汽介质温度经过根部高压双阀后温度已大幅下降。笔者根据在管道及设备前0.3m 处体感，认为仪表测量引线（根部阀后）应对的工况温度都会比管道内实际工况低很多，且zui高不会超过200°。工艺专业在选择管道等级时，也是根据介质温压属性选择的，仪表测引内和工艺管道内介质的温度属性存在明显的差距，应该对这一点灵活掌握，对一些专门用于高温的材料和方案灵活处理。

仪表专业人员掌握一定的压力等级计算和材料知识，能够根据被测点工艺参数，结合管道等级表直接给出数量有限、分类清晰的压力等级和材质选择。而工艺专业选择的管道等级，仪表专业的测引方案库仅作为参考。如何选型具体如下：

压力等级选型：笔者分析了安庆项目的测引方案库，一般DN15(II) Sch 80 用于CL150、CL300；DN15(I) Sch 160用于CL600、CL900；DN15(I) Sch XXS 用于更高等级。

DN15(II) 管道外径为φ18，小管径在现场具有方便进行冷加工的优势，但DN15(II) 是基于公制的标准，而Schedule等级是基于英制标准，笔者认为DN15(II) sch80 不是一种严谨的表述，用φ18×4 表述更合适，而相应压力等级可参考DN10(I) (3/8” 约φ17.2) 的sch 等级。DN15(I) 外径φ22，为Sch160 对应较粗的壁厚条件下保证管道内径>10mm，达到良好测量效果。

表1 磅级、sch 等级和管道壁厚的对应关系[1]

Table 1 lb, Sch and correspond to the pipe wall thickness

按照ANSIB36.10 中对sch 等级的定义[2]

Sch =P/[ó]t×1000

其中 [ó]t 为制定钢材在特定温度下材料的许用应力，单位是MPa

表2 各类常用钢管在t=100℃时的许用应力[3]

Table 2 Commonly used in t=100 when the allowable stress of steel tubes

以许用应力较小的20# 碳钢计算一下Sch80. Sch160 对应的设计压力：

P=Sch× [ó]t/1000；1psi=0.00689MPa

Sch20 P=20×130/1000=2.6MPa

Sch40 P=40×130/1000=5.2MPa

Sch80 P=80×130/1000=10.4MPa=1500psi

Sch160 P=160×130/1000=20.8MPa=3000psi

可以看出， 对于碳钢来说，Sch80 实际就是PN10.0(CL600) 这一等级， 而Sch160 实际是介于PN15.0 ～ PN26.0 之间的一个等级。可见，sch 常用等级和磅级常用等级并不对应，根据介质实际压力确认sch 等级更合理。

表3 各类压力等级分类之间的换算

Table 3 Types of pressure between the classification conversion

2 腐蚀裕量对管道压力等级的影响

腐蚀裕量的概念，在管道等级中zui后一位，经常以高代低，例如上文中提到没有5TB2 的引线方案时，会使用5TB3 这一更“高”的方案，这里是一个概念错误，管道等级zui后一位是介质代号。例如在选择的样本《泰石化管道等级表》中：5TB2 用于含氢介质及油品油气，腐蚀裕量3mm，1/2”管应选用sch160，而5TB3 用于蒸汽、凝结水等，腐蚀裕量=1.5mm，1/2”管应选用sch80。用5TB3 代5TB2实际是以低代高。

腐蚀裕量是经验数据，泰州石化管道等级表样本中， 腐蚀余度有1.5mm、3mm、6mm 3 个等级， 但对于3/8”1/2”这一级别的小管道，很难使用3mm、6mm 这样的腐蚀裕量数据，而一般是在对应的sch 等级上增加1 ～ 3个压力等级。

管道实际壁厚sch 等级= 管道压力sch 等级+ 腐蚀裕量，通过计算压力等级和腐蚀裕量，可以得到一个壁厚等级用sch 等级表示，这一数据其实也可以直接从管道等级表内查到, 这是测量引线方案的固有属性，它受压力和腐蚀量2 个因素影响，分类比较清晰，仪表专业仅使用sch80、160、XXS 三档即能够表示管道等级中第1 位和第3 位的所有组合。

3 仪表测量引线材质的选用

参照样本：《中海油气泰州石化一体化项目管道材料统一规定》的70 个左右管道等级基本材料汇总，见表4。

表4 不能包括炼油装置中所有的使用情况，但覆盖了至少80% 以上的使用场合，可以看到非常繁多复杂的用管道等级，其实基本材质组成数量非常有限。对于碳钢，使用了20# 及质量更苛刻的20# 抗H2S，对于不锈钢，其基本钢型是304，其他常用钢型304L、316、316L、321、347都是增加合金元素增加了耐腐蚀性和耐高温性，对于铬钼钢，15GrMo 性能居中，其他衍生型号都是用于反应容器等高温或含氢场合。

表4 炼油装置中的常用钢材及其间的相互

Table 4 Steels commonly used in the refinery and the interlinkages between

对于仪表测量引线来说，根部阀后介质的温度和管道内介质温度并不相同，受引线材质壁厚、环境温度、根部阀长度、保温伴热等多因素影响，计算较为复杂。但笼统的说，仪表测引中的温度不应超过200℃。不能忽视，仪表测引中的介质工况不可能和工艺管道内的介质工况一样高温，那么对于上述表格中用于高温介质的材质就有很大代用的空间。笔者认为20#、20#-ANTI H2S、316SS、15GrMo 4 种钢材可以涵盖上述所有使用场合，其中在有必要的情况下，抗氢腐蚀的奥氏体不锈钢316SS 还可以替代15GrMo。

焊接兼容：一般来说，铬钼钢采购较困难，在改造项目中小批量的采购更是如此。希望只使用一种型号的铬钼钢，甚至直接用不锈钢代用。这时存在一个异种钢焊接的问题， SH/T3520-2004 石油化工铬钼耐热钢焊接规程第1.2.3 条[7]：“铬钼耐热钢与碳素钢或不同钢号的铬钼耐热钢之间组成的异种钢焊接接头，可按合金含量较低一侧的钢材选用焊接材料。”“铬钼耐热钢与奥氏体钢组成的异种钢焊接接头，当设计温度低于425℃时，宜选用25%Cr-13%Ni 以上的奥氏体焊接材料；当设计温度高于425℃时，应选用镍基焊接材料。”

可见，不同标号的铬钼钢及铬钼钢和不锈钢之间的代用是非常灵活的。尤其是zui常用的15GrMo 和316SS，根据笔者所能查到的资料，用316SS 代用15GrMo 在仪表工况下没有问题。

关于材料代用笔者研究并不深入，通过对管道等级表的分析，有相当多的材料等级都是在高温的要求下衍生出的，考虑到仪表测引工况的低温特性，压缩材料种类是可行的，上表可继续深入验证和完善。

要说明的是，所有测量引线都要和配管专业有一个分界面（一般是法兰），仪表测引中开列的配对法兰一定是随配管专业的压力等级走的，本文讨论的是这个分界面后的引压管及管阀件材料。

4 结束语

关于仪表测量引线类型的描述，由管道侧连接面、sch等级和材质3个基本属性组成，而不必去和工艺专业选择的管道等级去一一对应。其中连接面属性由各个项目统一设定。

sch等级属性包含φ18 Sch80，φ22 Sch160，φ22 SchXXS三级材质属性包含20#、20#-ANTI H2S、304SS、316SS、321SS、15CrMo、哈氏几类。例如1/2”CL300RF-φ22 Sch160-304SS，这样分类测引方案数量大幅减少，且比较清晰。

作者简介

甄诚（1984-），男，蒙古族，河北张家口人，本科，中国石化工程建设有限公司，工程师，研究方向：仪表材料应用。

参考文献

【1】中华人民共和国*. 石油化工企业钢管尺寸标准 ：SH3405-2012[S].

【2】焊接和无缝钢管标准: ANSIB36.10 [S].

【3】10号20号钢无缝钢管在不同温度下的许用应力: GB8163标准[S].

【4】管道部件用碳钢锻件: ASTM A105-2005[S].

【5】高温无缝碳钢管公称规范: ASTM A106-2006[S].

【6】高温锻制/轧制合金钢法兰、锻制管件、阀门和部件: ASTM A182-2006[S].

【7】石油化工铬钼耐热钢焊接规程: SH/T3520-2004[S].