设计温度低于或等于-20℃的低温管道用钢材,除含碳量小于和等于0.10%且符合标准的铬镍奥氏体不锈钢在材料温度不低于-196℃时不做低温冲击试验外,其余钢材均应做夏比(V形缺口)低温冲击试验。试验要求应符合GB/T 150《压力容器》和GB 50316《工业金属管道设计规范》的规定。
低温管道用钢材做低温冲击试验不包括“低温低应力工况”。“低温低应力工况”指压力容器壳体及其受压元件或受压的管道组成件的设计温度虽然低于或等于-20℃,但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6,且不大于50MPa的工况。“环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1/6,且不大于50MPa”是“低温低应力工况”的判据。
“低温低应力工况”的定义分别详见GB/T 150附录C“低温压力容器”、GB 50316、GB/T 20801.2和HG/T 20585《钢制低温压力容器技术规定》。这几个规范同时规定,除抗拉强度下限值大于540MPa的钢材及螺栓材料外,压力容器壳体及其受压元件或受压的管道组成件在低温低应力工况下,当设计温度加50℃后,高于-20℃时,压力容器和管道材料可免做低温冲击试验。
GB 50316、GB/T 150和GB/T 20801.2、HG/T 20585的“低温低应力工况”定义不同。
①. GB/T 20801.2规定:“低温低应力工况”系指同时满足下列各项条件的工况:
a.低温下的最大工作压力不大于常温下最大允许工作压力的30%;
b.管道由压力、重量及位移产生的轴向(拉)应力总和不大于10%材料标准规定最小抗拉强度值(计算位移应力时,不计入应力增大系数);
c.仅限于GC2级管道,且最低设计温度不低于-101℃。
(注:直管和对焊管件类元件的最大允许工作压力按GB/T 20801.3 计算确定;法兰、阀门类元件的最大允许工作压力按相应标准规定的常温压力额定值选取。)
②. HG/T 20585中第2.0.4条规定:“低温低应力工况:系指容器壳体或受压元件在低温(≤-20℃)操作条件下一次总体薄膜应力σ降至GB/T 150规定的材料许用应力[与焊接接头系数ф乘积的75%以下的工况”。在满足上述定义的“低温低应力工况”条件下,该标准中规定了设计温度的调整值。HG 20585规定:在符合“低温低应力工况”下,调整后的设计温度高于-20℃但低于0℃时,压力容器的钢材及其焊接接头的冲击试验温度应等于或低于调整后的设计温度,而其他设计、制造、检验要求可不必遵循本标准的规定;显然,HG 20585关于在符合“低温低应力工况”下,调整后的设计温度高于-20℃但低于0℃时,压力容器的钢材及其焊接接头需按调整后的设计温度进行低温冲击试验的规定,和GB/T150附录C的规定相比要求严格了。
③. GB 50316和GB 150附录规定:在符合“低温低应力工况”下钢材可免做低温冲击试验。