某工程建設在嚴寒地區,如常溫流體工藝流體、氮氣、工廠空氣等所有管道必須選用低溫鋼嗎?其實嚴寒地區管道可以不選用低溫鋼,應主要基于低溫低應力工況的設計原則。
GB/T 20801《壓力管道規范 工業管道》將同時滿足下列三個條件的工況定義為低溫低應力工況:
①. 低溫下的最大工作壓力不大于常溫下最大允許工作壓力的30%;
②. 管道由壓力、重量及位移產生的軸向(拉)應力總和不大于10%材料標準規定最小抗拉強度值;
③. 僅限于GC2級管道,且最低設計溫度不低于-101℃。
低溫低應力工況下管道或其管道元件的設計溫度雖然低于或等于規范規定的材料低溫界限,但其總體應力小于或等于規定的低應力水平,此時管道不會發生脆性斷裂。復雜管道布置應經過詳細應力分析以保證管道軸向應力小于10%材料最小抗拉強度。低溫低應力工況是GC2管道免除沖擊試驗的條件之一,最大應力滿足規范要求的低應力水平,不適用于GC1級和劇烈循環工況。
實際上,基于低溫低應力工況的原則,正常投運時管道溫度很難達到環境低溫。在工廠停運時,管道溫度可能達到環境低溫,但是管道內壓往往已經泄去,管道綜合應力難以接近抗拉強度。
低溫低應力工況的比較分析與詳述見《工業管道配管設計與工程應用》、《管道器材選用與工程應用》。