一、不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對低溫管道的定義

  我國標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定設(shè)計溫度低于或等于-20℃的管道屬于低溫管道。GB 50316、SH3059和GB150標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計溫度低于或等于-20℃的壓力管道屬于低溫管道。GB 50235、SH 3501 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計溫度低于或等于-29℃的壓力管道屬于低溫管道。

  ASTM、ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計溫度低于或等于-29℃的管道屬于低溫管道。

  前ASTM、ASME對于低溫管道采用了根據(jù)材料組別、厚度、應(yīng)力水平和熱處理狀態(tài)確定材料最低設(shè)計金屬溫度的方法，這種方法建立在大量實驗研究的基礎(chǔ)上，運用斷裂力學(xué)的判據(jù)，針對每種材料的性能、厚度、熱處理狀態(tài)分別確定低溫限，是比較科學(xué)的方法。我國標(biāo)準(zhǔn)將低溫限統(tǒng)一定為-20℃，這是根據(jù)經(jīng)驗人為地劃定的界限，對于一些材料具有不合理性。

二、低溫管道沖擊試驗與低溫低應(yīng)力工況

  設(shè)計溫度低于或等于-20℃的低溫管道用鋼材，除含碳量小于和等于0.10％且符合標(biāo)準(zhǔn)的鉻鎳奧氏體不銹鋼在材料溫度不低于-196℃時不做低溫沖擊試驗外，其余鋼材均應(yīng)做夏比（V形缺口）低溫沖擊試驗。試驗要求應(yīng)符合GB 150《鋼制壓力容器》和GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。

  低溫管道用鋼材做低溫沖擊試驗不包括“低溫低應(yīng)力工況”。低溫低應(yīng)力工況系指壓力1/6，且不大于50MPa”是低溫低應(yīng)力工況的判據(jù)。

“GB 150、GB 50316、GB／T 20801.2和HG 20585《鋼制低溫壓力容器技術(shù)規(guī)定》。同時規(guī)定，除抗拉強(qiáng)度下限值大于540MPa的鋼材及螺栓材料外，壓力容器殼體及其受壓元件或受壓的管道組成件在低溫低應(yīng)力工況下，若設(shè)計溫度加50℃后高于-20℃時，壓力容器和管道材料可免做低溫沖擊試驗。

三、低溫工況管道材料的選用

  具有面心立方晶格的金屬材料（如銅Cu、鎳Ni、奧氏體鋼等）一般沒有低溫冷脆現(xiàn)象，是最好的低溫用材，故含銅、鎳等元素的合金鋼常用于低溫工況。晶粒越細(xì)鋼材的低溫沖擊韌性越好，故一般鐵素體鋼要正火處理后使用。雜質(zhì)元素硫（S）、磷（P）、氧（O）都將降低鋼材的低溫沖擊韌性，一般要嚴(yán)格控制。

  中國的低溫用鋼有16Mn、09Mn2V、06AlCu、06MnNb或奧氏體不銹鋼。但前幾種一般適應(yīng)的低溫溫度不宜太低，而奧氏體不銹鋼又比較貴，故這里介紹ASTM中常的低溫用鋼，即鎳（Ni）鋼。

四、低溫用鋼及低溫界線

  Q235-B，Q235-A使用下限溫度為0℃；20鋼使用下限溫度為-19℃；L245，A105，WPB，WCB使用下限溫度為-29℃；16Mn、16MnD使用下限溫度為-40℃；10MnD，A333Gr6，WPL6，LF2，LCB使用下限溫度為-46℃；3.5Ni使用下限溫度為-101℃；奧氏體不銹鋼，Al，Cu使用下限溫度為-196℃。

工程應(yīng)用：某寒冷地區(qū)配管設(shè)計管道器材選用

  某寒冷地區(qū)的工程設(shè)計，當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁貫?40℃。沒有選用不銹鋼材質(zhì)管子，而是根據(jù)低溫低應(yīng)力工況，選用了16Mn材質(zhì)管道材料。