0 引言
目前儀表測引方案選型，主要參考PID 上標注的管道等級，現舉例在一個管道等級為5TB2 的管道上做變送器引壓管方案。首先解讀一下5TB2 的含義，5 表示5.0MPa 即CL300，TB 表示碳鋼，2 代表腐蝕余度。通常的做法是在各設計院的標準測量引線方案庫中尋找一套關于5TB2 的測引方案，如果沒有，則選擇一套更“高”的方案，例如5TB3、11TB2 等在壓力等級，材質，腐蝕余度幾個方面都“不低于”5TB2 的方案。
這樣做存在一定的問題：材料專業給出的管道等級劃分主要針對配管專業及設備專業動輒幾十噸上百噸的鋼材的使用，需充分考慮經濟性，不能以高代低，所以劃分非常細致。例如壓力等級常用的有CL150、300、600、900、1500、2500；材質劃分包含碳鋼，各類高、低合金鋼，一個項目至少有十幾種不同材料。而儀表專業材料使用量小，如按照材料專業的材料劃分會造成材料壓力等級種類過多，測量引線方案過多，材料表種類過多等問題，而每種材料的設計量卻很少，進而造成材料難采購，施工，維護復雜。
因此，儀表專業測量引線方案的選用，不一定按照配管專業管道等級如此細致的劃分，應該進行一些必要的合并，以減少測引方案壓力等級和材料類別的數量。另一方面，管道專業使用的多為法蘭連接，壓力等級描述為美標磅級；儀表多使用小口徑的焊接、螺紋、卡套連接，壓力等級描述多為sch 等級以及psi 等級，所使用的標準和慣用的描述都不太一樣，需要換算。因此，從工藝專業已選定的管道等級是無法直接映射到儀表測量引線的等級上的，中間需要計算及必要的壓力、材料種類合并。
1 如何選用儀表測量引線的壓力等級
一般來說，材料專業發布管道等級表，工藝專業按介質屬性選擇管道等級，然后儀表專業在工藝專業選擇的管道等級的基礎上，從儀表專業的測量引線樣本庫中選擇測量引線方案。在這*程中，存在一些問題：①儀表專業其實可直接根據被測介質屬性和管道等級表確定測量引線的管道等級，如果在工藝管道選擇的基礎上再進行選擇，有時會過多地放大管線的等級，這一點在高壓測點上表現比較突出；②不同的項目管道等級表會有一定的變化，儀表專業的測引方案庫和管道等級表是有對應關系的，管道等級表一直發生變化，而采用不變的儀表測引方案庫會有一定的誤差；③工藝專業選擇管道等級依據的工況實際上和儀表測引的工況不大相同，根據筆者在榆林煤液化項目加氫裝置現場實測，350°高壓蒸汽介質溫度經過根部高壓雙閥后溫度已大幅下降。筆者根據在管道及設備前0.3m 處體感，認為儀表測量引線（根部閥后）應對的工況溫度都會比管道內實際工況低很多，且zui高不會超過200°。工藝專業在選擇管道等級時，也是根據介質溫壓屬性選擇的，儀表測引內和工藝管道內介質的溫度屬性存在明顯的差距，應該對這一點靈活掌握，對一些專門用于高溫的材料和方案靈活處理。
儀表專業人員掌握一定的壓力等級計算和材料知識，能夠根據被測點工藝參數，結合管道等級表直接給出數量有限、分類清晰的壓力等級和材質選擇。而工藝專業選擇的管道等級，儀表專業的測引方案庫僅作為參考。如何選型具體如下：
壓力等級選型：筆者分析了安慶項目的測引方案庫，一般DN15(II) Sch 80 用于CL150、CL300；DN15(I) Sch 160用于CL600、CL900；DN15(I) Sch XXS 用于更高等級。
DN15(II) 管道外徑為φ18，小管徑在現場具有方便進行冷加工的優勢，但DN15(II) 是基于公制的標準，而Schedule等級是基于英制標準，筆者認為DN15(II) sch80 不是一種嚴謹的表述，用φ18×4 表述更合適，而相應壓力等級可參考DN10(I) (3/8” 約φ17.2) 的sch 等級。DN15(I) 外徑φ22，為Sch160 對應較粗的壁厚條件下保證管道內徑>10mm，達到良好測量效果。
表1 磅級、sch 等級和管道壁厚的對應關系[1]
Table 1 lb, Sch and correspond to the pipe wall thickness
按照ANSIB36.10 中對sch 等級的定義[2]
Sch =P/[ó]t×1000
其中 [ó]t 為制定鋼材在特定溫度下材料的許用應力，單位是MPa
表2 各類常用鋼管在t=100℃時的許用應力[3]
Table 2 Commonly used in t=100 when the allowable stress of steel tubes
以許用應力較小的20# 碳鋼計算一下Sch80. Sch160 對應的設計壓力：
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， 對于碳鋼來說，Sch80 實際就是PN10.0(CL600) 這一等級， 而Sch160 實際是介于PN15.0 ～ PN26.0 之間的一個等級。可見，sch 常用等級和磅級常用等級并不對應，根據介質實際壓力確認sch 等級更合理。
表3 各類壓力等級分類之間的換算
Table 3 Types of pressure between the classification conversion
2 腐蝕裕量對管道壓力等級的影響
腐蝕裕量的概念，在管道等級中zui后一位，經常以高代低，例如上文中提到沒有5TB2 的引線方案時，會使用5TB3 這一更“高”的方案，這里是一個概念錯誤，管道等級zui后一位是介質代號。例如在選擇的樣本《泰石化管道等級表》中：5TB2 用于含氫介質及油品油氣，腐蝕裕量3mm，1/2”管應選用sch160，而5TB3 用于蒸汽、凝結水等，腐蝕裕量=1.5mm，1/2”管應選用sch80。用5TB3 代5TB2實際是以低代高。
腐蝕裕量是經驗數據，泰州石化管道等級表樣本中， 腐蝕余度有1.5mm、3mm、6mm 3 個等級， 但對于3/8”1/2”這一級別的小管道，很難使用3mm、6mm 這樣的腐蝕裕量數據，而一般是在對應的sch 等級上增加1 ～ 3個壓力等級。
管道實際壁厚sch 等級= 管道壓力sch 等級+ 腐蝕裕量，通過計算壓力等級和腐蝕裕量，可以得到一個壁厚等級用sch 等級表示，這一數據其實也可以直接從管道等級表內查到, 這是測量引線方案的固有屬性，它受壓力和腐蝕量2 個因素影響，分類比較清晰，儀表專業僅使用sch80、160、XXS 三檔即能夠表示管道等級中第1 位和第3 位的所有組合。
3 儀表測量引線材質的選用
參照樣本：《中海油氣泰州石化一體化項目管道材料統一規定》的70 個左右管道等級基本材料匯總，見表4。
表4 不能包括煉油裝置中所有的使用情況，但覆蓋了至少80% 以上的使用場合，可以看到非常繁多復雜的用管道等級，其實基本材質組成數量非常有限。對于碳鋼，使用了20# 及質量更苛刻的20# 抗H2S，對于不銹鋼，其基本鋼型是304，其他常用鋼型304L、316、316L、321、347都是增加合金元素增加了耐腐蝕性和耐高溫性，對于鉻鉬鋼，15GrMo 性能居中，其他衍生型號都是用于反應容器等高溫或含氫場合。
表4 煉油裝置中的常用鋼材及其間的相互
Table 4 Steels commonly used in the refinery and the interlinkages between
對于儀表測量引線來說，根部閥后介質的溫度和管道內介質溫度并不相同，受引線材質壁厚、環境溫度、根部閥長度、保溫伴熱等多因素影響，計算較為復雜。但籠統的說，儀表測引中的溫度不應超過200℃。不能忽視，儀表測引中的介質工況不可能和工藝管道內的介質工況一樣高溫，那么對于上述表格中用于高溫介質的材質就有很大代用的空間。筆者認為20#、20#-ANTI H2S、316SS、15GrMo 4 種鋼材可以涵蓋上述所有使用場合，其中在有必要的情況下，抗氫腐蝕的奧氏體不銹鋼316SS 還可以替代15GrMo。
焊接兼容：一般來說，鉻鉬鋼采購較困難，在改造項目中小批量的采購更是如此。希望只使用一種型號的鉻鉬鋼，甚至直接用不銹鋼代用。這時存在一個異種鋼焊接的問題， SH/T3520-2004 石油化工鉻鉬耐熱鋼焊接規程第1.2.3 條[7]：“鉻鉬耐熱鋼與碳素鋼或不同鋼號的鉻鉬耐熱鋼之間組成的異種鋼焊接接頭，可按合金含量較低一側的鋼材選用焊接材料。”“鉻鉬耐熱鋼與奧氏體鋼組成的異種鋼焊接接頭，當設計溫度低于425℃時，宜選用25%Cr-13%Ni 以上的奧氏體焊接材料；當設計溫度高于425℃時，應選用鎳基焊接材料。”
可見，不同標號的鉻鉬鋼及鉻鉬鋼和不銹鋼之間的代用是非常靈活的。尤其是zui常用的15GrMo 和316SS，根據筆者所能查到的資料，用316SS 代用15GrMo 在儀表工況下沒有問題。
關于材料代用筆者研究并不深入，通過對管道等級表的分析，有相當多的材料等級都是在高溫的要求下衍生出的，考慮到儀表測引工況的低溫特性，壓縮材料種類是可行的，上表可繼續深入驗證和完善。
要說明的是，所有測量引線都要和配管專業有一個分界面（一般是法蘭），儀表測引中開列的配對法蘭一定是隨配管專業的壓力等級走的，本文討論的是這個分界面后的引壓管及管閥件材料。
4 結束語
關于儀表測量引線類型的描述，由管道側連接面、sch等級和材質3個基本屬性組成，而不必去和工藝專業選擇的管道等級去一一對應。其中連接面屬性由各個項目統一設定。
sch等級屬性包含φ18 Sch80，φ22 Sch160，φ22 SchXXS三級材質屬性包含20#、20#-ANTI H2S、304SS、316SS、321SS、15CrMo、哈氏幾類。例如1/2”CL300RF-φ22 Sch160-304SS，這樣分類測引方案數量大幅減少，且比較清晰。
作者簡介
甄誠（1984-），男，蒙古族，河北張家口人，本科，中國石化工程建設有限公司，工程師，研究方向：儀表材料應用。
參考文獻
【1】中華人民共和國*. 石油化工企業鋼管尺寸標準 ：SH3405-2012[S].
【2】焊接和無縫鋼管標準: ANSIB36.10 [S].
【3】10號20號鋼無縫鋼管在不同溫度下的許用應力: GB8163標準[S].
【4】管道部件用碳鋼鍛件: ASTM A105-2005[S].
【5】高溫無縫碳鋼管公稱規范: ASTM A106-2006[S].
【6】高溫鍛制/軋制合金鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件: ASTM A182-2006[S].
【7】石油化工鉻鉬耐熱鋼焊接規程: SH/T3520-2004[S].
