H－67标准的问题探讨

宋冬宝 中海油山东化学工程有限责任公司 济南 250013

问题讨论

H－67标准的问题探讨

宋冬宝*中海油山东化学工程有限责任公司 济南 250013

论述合成氨高压管道设计中，H－67标准的问题，并提出H－67标准需修订的看法及建议。

H－67标准压力等级管道材质管道连接试验压力修订

1 概述

随着全球性的经济复苏以及国家刺激经济发展的一系列政策，许多合成氨厂以升级改造为契机，纷纷上马新的扩能改造项目，掀起了新一轮的建设高潮。笔者参与了多套合成氨、醇烃化、氨醇联产的设计，高压管道及附件的设计仍采用原化学工业部基本建设总局1967年颁布的《高压管、管件及紧固件通用设计》H－67。H－67标准虽然颁布年代已久，但并没有文件说明作废，也没有出修订版，在化肥行业中仍起着重要作用。

随着合成氨装置规模向大型化发展，H－67标准的局限性逐渐显现出来。首先，H－67标准是在参照前苏联TY8100－50标准基础上，从利用部分库存，节约成本的角度出发制定的，有一定的局限性;其次随着装置规模向大型化发展和新工艺的出现，H－67标准已远远满足不了现在工程的需要，因此H－67标准需修订。

2 压力等级

2.1 计量单位

H－67标准由于当时参考前苏联(公制)，对管道的公称压力用Pg表示，单位是kgf/cm2。现行国家标准《管道元件公称压力》GB 1048－2005规定采用PN，单位是MPa，1MPa=10 kgf/cm2。《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG 20592～20635－2009标准包括PN系列和Class系列两大系列19个标准，主要参照EN1092－1:2002、ANSI B16.5－2003等国外标准，并结合国内实际情况修订而成，PN系列采用单位是bar，1bar=0.1MPa。随着国内工程公司向国际工程公司迈进，与国际接轨越来越密切，笔者建议合成氨高压管道设计公称压力用PN表示，单位是bar。由于合成氨中低压工段管道设计采用《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG 20592～20635－2009标准，设计公称压力用PN表示，单位是bar，这样整个设计成品文件单位就统一了。

2.2 压力等级的范围

随着合成氨工艺的发展，高压精制工段醇烃化采用不同工艺，压力等级有Pg160 kgf/cm2、Pg260 kgf/cm2、Pg320 kgf/cm2高压等级系列。H－67标准压力范围只有Pg220(H－67标准取消Pg160系列)和Pg320两个高压等级系列，新增加的Pg160高压等级建议做如下处理:在公称直径不大于DN150时，设计标准采用H－67标准里的Pg220压力等级;公称直径大于DN150时，设计标准暂执行某些企业标准。新增加的Pg260高压等级:在公称直径不大于DN150时，设计标准采用H－67标准里的Pg320压力等级;公称直径大于DN150时，设计标准暂执行某些企业标准。

3 高压无缝钢管材质

H－67中高压无缝钢管材质中，适于合成氨含氢管道的材质有20、15CrMo、18Cr3MoWVA。而根据《化肥设备用高压无缝钢管》GB 6479－2000规定，化肥用高压无缝钢管材质有20、16Mn、15CrMo、10MoWVNb等，当工作温度低于－20℃时，按GB 6479规定选用16Mn(H－67选用20钢);当工作温度高于等于－20℃低于200℃时，按GB 6479规定选用20钢(与H－67一致);当工作温度高于200℃而低于等于300℃时，按GB 6479规定选用15CrMo(与H－67一致);当工作温度高于300℃时，按GB 6479规定选用10MoWVNb(H－67选用18Cr3MoWVA)。但《固定式压力容器安全技术监察规程》GB 150－2010即新容规于2010年11月30日结束过渡期正式实施，其附件1中2.1.3对GB 6479中20钢管和16Mn钢管的使用温度下限规定分别为0℃和－20℃。因此化肥用高压无缝钢管当工作温度低于0℃时，应选用16Mn。建议合成氨高压无缝钢管不仅要严格按《化肥设备用高压无缝钢管》GB 6479－2000规定选用，而且有新的规程时还要执行新的规程。化肥用高压无缝钢管的外形尺寸仍执行H－67标准，而大口径(DN＞150)的无缝钢管的外形尺寸暂执行企业标准。

4 不同压力等级管道连接

H－67标准对于不同压力等级管道的连接没有规定，但在合成氨高压管道设计中，这个问题普遍存在，而且是合成氨高压管道出事故的重点。

4.1 高压管道

某化肥厂合成氨原料气净化采用全自热非等压醇烷化工艺，气体经高压烷化(PN32.0MPa)后一部分去二级醇化系统(PN16.0MPa)升温还原用。高压烷化管道(PN32.0MPa，DN40)经过高压角式截止阀(PN32.0MPa，DN40)，高压角式节流阀(PN32.0MPa，DN40)，压力调节到PN16.0MPa，高压角式节流阀(PN32.0MPa，DN40)阀后配对法兰接PN16.0MPa，DN50。笔者借助PN32.0MPa和PN16.0MPa的法兰公称直径相差一个规格进行转换，若有其它的不同等级高压管道的连接方式，欢迎大家讨论、商榷。

4.2 高、低压管道

高压放空管道一般经过高压角式截止阀、高压角式节流阀后排到放空总管，高压放空管和放空总管连接，高压端公称直径不大于DN40，选用高低压异径管，选用标准仍按《化工管路手册》(1988)规定;高压端公称直径大于DN40，笔者采用在放空总管上开孔与高压放空管直接焊接，然后以补强的方式解决。

5 试验压力的选择

合成氨高压管道试验压力的选择确定，H－67标准根据工作压力下介质的温度选用试验压力。如合成工段二出管线操作温度328°C，操作压力22.3MPa，使用材料10MoWVNb，根据H－67标准II级温度确定试验压力应为75.0 MPa。而根据《工业金属管道工程施工及验收规范》(1997年版)7.5.3.5规定:承受内压的地上钢管道及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍; 7.5.3.7规定: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:

式中，Ps为试验压力MPa(G);P为设计压力MPa(G);［σ］1为试验温度下，管材的许用应力，MPa;［σ］2为设计温度下，管材的许用应力，MPa。

如上例根据《工业金属管道工程施工及验收规范》确定合成工段二出管线试验压力:

设计温度:

设计压力P:

经查10MoWVNb材质343℃时［σ］2为152MPa;试验温度下［σ］1为160MPa，将以上数据代入式(1)得:

Ps=1.5×24.53×160/152=38.73 MPa

由于采用标准不同，试验压力相差接近一倍。H－67标准试验压力范围比较大，建议根据《工业金属管道工程施工及验收规范》(1997版)规定，确定合成氨高压管道试验压力。

6 高压螺纹法兰

合成氨高压管道大多是GC1级管道，采用H－67标准连接为螺纹法兰。而《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001－2009第五十三条(三)胀接法兰、螺纹法兰不得用于GC1级管道，《压力管道规范-工业管道》GB/T20801－2006第3部分5.1.8.9也有上述规定。上述标准既然没有把高压透镜垫密封的螺纹法兰排除在外，那么就明显与H－67标准相矛盾。合成氨高压管道大多是GC1级管道，其连接方式仍旧采用H－67标准的高压透镜垫密封的螺纹法兰。

7 结语

在合成氨高压管道设计中，H－67仍然是主要的设计标准，但随着我国合成氨工业规模的不断扩大和新工艺的出现，如何在H－67标准基础上，结合冶炼、机械行业的发展，编制出满足技术、安全、经济要求的高压管道、管件及紧固件的设计标准的重要性越来越大，要求越来越紧迫，在此急切盼望抓紧升级修订H－67标准，同时希望各位同仁就H－67标准在使用过程中发现的问题，积极讨论、建言献策。

1 TSG D0001－2009，压力管道安全技术监察规程-工业管道［S］．

2 GB/T 20801－2006，压力管道规范工业管道［S］．

3 GB 50316－2000，工业金属管道设计规范(2008年版)［S］．

4 GB 50235-97，工业金属管道工程施工及验收规范［S］．

5 GB 50236-98，现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范［S］．

6 HG 20519-92，化工工艺设计施工图内容和深度统一规定［S］．

7 HG/T 20592～20635－2009，钢制管法兰、垫片、紧固件［S］．

8 GB 6479－2000，化肥设备用高压无缝钢管［S］．

9 H-67，高压管、管件及紧固件通用设计［S］．

10 GB 150－2009，固定式压力容器安全技术监察规程［S］．

11 GB 1048－2005，管道元件公称压力［S］．

(Translated by Xi Zhengtai)

Probe on Problem of H-67 Standard

Song Dongbao
(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.，Ltd.，Jinan 250013)

Discuss on the problems existing in the standard of H-16 for the design of the high pressure pipe in synthetic ammonia，put forward the opinion and suggestion that the standard of H-16 should be revised．

standard of H-16pressure ratingpipe materialpipe connectiontest pressurerevision

*宋冬宝:工程师。1993年毕业于华东理工大学化学工程系。从事合成氨、尿素设计、研究工作。联系电话:(0531)83197754。

(修改回稿2011－05－05)