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在石油、化工、电力等工程设计中,工艺管道的壁厚选择与管道符号标注是两项基础而关键的工作。壁厚选择直接关系到管道系统的安全性与经济性,而管道符号的统一标注则是设计、施工、运维各方准确沟通的语言基础。本文系统梳理了管道壁厚的表示方法、常用标准及选用原则,同时整理了管道符号的绘制规范与标注规则,为工程设计人员提供一份实用的参考资料。


管道壁厚是指管道横截面上管壁的厚度,是决定管道承压能力的关键参数。壁厚的确定并非一个固定值,而是需要根据设计压力、设计温度、管道材质及适用标准规范进行综合计算。在工程实践中,为便于标准化生产和采购,国际通用做法是将计算所得的理论壁厚向上圆整至标准壁厚系列中的某个规格。
壁厚的大小直接决定了管道的压力等级和安全裕度。壁厚不足可能导致管道在运行压力下发生爆破或泄漏,尤其对于输送易燃、易爆、有毒介质的管道,后果不堪设想;而壁厚过厚则会造成材料浪费、成本增加,并可能带来焊接变形等施工难题。因此,科学、经济地确定管道壁厚,是管道设计中的核心课题之一。
目前,国际上对于管道壁厚的表示主要有三种方式:
1. 管子表号(Sch)表示法
「管子表号」又称「壁厚系列号」,用 Sch(Schedule 的缩写)后加数字来表示,是国际上最通用的壁厚表示方法。其理论基础为:
Sch = P / [σ]t × 1000
其中:P 为设计压力,[σ]t 为设计温度下材料的许用应力。Sch 数值的大小反映了管道对压力的承受能力,数值越大,壁厚越厚。
Sch 系列主要来源于 ASME B36.10(碳钢和合金钢无缝及焊接钢管)和 ASME B36.19(不锈钢管)标准,已被包括中国石化行业标准 SH/T 3405 在内的多国标准等效采用。
碳钢及合金钢常用 Sch 等级:Sch10、Sch20、Sch30、Sch40、Sch60、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160。
不锈钢专用 Sch 等级:Sch5S、Sch10S、Sch40S、Sch80S(S 后缀表示不锈钢)。
注意:Sch 并非具体壁厚数值,而是一个厚薄等级的代号。同一公称直径(DN)下,不同的 Sch 等级对应不同的壁厚,且不同管径的同一 Sch 等级壁厚也不同。Sch 数值并不能直接转换为压力值。
2. 管子重量表号法
以管子重量为基础划分壁厚等级,主要包含三种代号:
STD(Standard Weight):标准重量管,即标准壁厚
XS (Extra Strong):加厚管
XXS(Double Extra Strong):特厚管
对应关系:对于公称直径 DN ≤ 250 mm 的管子,Sch40 相当于 STD;对于 DN < 200 mm 的管子,Sch80 相当于 XS。
3. 公制尺寸直接表示法
中国、ISO、日本等部分钢管标准采用直接标注法,即标注管道外径 × 壁厚(单位为 mm),如 Φ114.3 × 6.02。这种方式最为直观,但在标准化管理上不如 Sch 系列统一。
国内材料的管子壁厚可按照 GB/T 20801(压力管道规范 工业管道)、GB 50316(工业金属管道设计规范)、SH/T 3059(石油化工管道设计器材选用通则)等标准计算。其中GB/T 20801-2020《压力管道规范 工业管道》分为 6 个部分,涵盖总则、材料、设计计算、制作安装、检验试验和安全防护,是目前国内工业管道设计的核心标准:
tmin = PD / (2[σ]η + PY) + C
其中:P 为设计压力,D 为管道外径;[σ]为材料许用应力(需考虑安全系数);η 为焊接系数(100% 射线检测时取 1.0,否则取 0.8);Y 为温度系数(一般可取 0.4);C 为腐蚀裕量、壁厚负偏差等附加量
美标 ASTM 材料的管子壁厚可按照 ASME B31.1(动力管道)、ASME B31.3(工艺管道)等标准计算。
石化行业中,管道外径和壁厚通常执行 SH/T 3405 标准。该标准等效采用了 ISO 4200 标准,当 DN ≤ 1100 mm 时,能与 ANSI B36.10/36.19 标准配套使用,实现了与国际通用系列(大外径系列)的接轨 HG/T 20553(化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列)标准。
本表基于 ASME B36.10(碳钢/合金钢)及 GB/T 17395 标准整理,数据为常用公称直径对应的外径及各 Sch 等级壁厚。“—”表示该等级不适用或无标准数据。
DN | NPS | 外径 | Sch5S/5 | Sch10S/10 | Sch20 | Sch40(STD) | Sch60 | Sch80(XS) | Sch160 |
15 | 1/2" | 21.3 | 1.65 | 2.11 | 2.41 | 2.77 | — | 3.73 | — |
25 | 1" | 33.4 | 1.65 | 2.77 | 2.9 | 3.38 | 3.56 | 4.55 | 6.35 |
50 | 2" | 60.3 | 1.65 | 2.77 | 3.18 | 3.91 | 4.78 | 5.54 | 7.14 |
80 | 3" | 88.9 | 2.11 | 3.05 | 4.32 | 5.49 | 5.74 | 7.62 | 11.13 |
100 | 4" | 114.3 | 2.11 | 3.05 | 4.83 | 6.02 | 6.35 | 8.56 | 13.49 |
150 | 6" | 168.3 | 2.11 | 3.4 | 5.08 | 7.11 | 7.47 | 10.97 | 18.26 |
200 | 8" | 219.1 | 2.77 | 3.76 | 6.35 | 8.18 | 10.31 | 12.7 | 23.01 |
补充说明:
Sch5S / Sch10S 中带 “S” 后缀的等级通常用于不锈钢管(ASME B36.19)。
STD 表示标准壁厚,XS 表示加厚壁厚。
表中仅列出部分常用管径,如需更大口径或其他 Sch 等级,请查阅 ASME B36.10 / B36.19 或 GB/T 17395 原文。
工程选型时,壁厚还需根据设计压力、温度、腐蚀余量等计算确定,不可仅凭对照表直接选用。
一)按标准体系选用
石化项目:优先采用 SH/T 3405 标准系列(大外径系列)
电力行业:依据 DL/T 5054 热力管道标准
给水工程:参照 GB/T 50268 埋地管道要求
二)按管材类型匹配
碳钢管道(如 20#、Q235B):适用于通用低压工况
不锈钢管道(如 304/316):需核对 GB/T 14976 等专用标准
低温/高温管道:需额外考虑材料在极端温度下的韧性及蠕变性能
三)考虑特殊工况
腐蚀性环境:埋地管道或输送腐蚀性介质时,应在计算壁厚基础上增加 1.0~3.0 mm 的腐蚀裕量
振动工况(如泵进出口管道):应适当增加壁厚或增设管道支撑
卫生级管道(食品、医药行业):要求内壁抛光(Ra ≤ 0.8 μm),宜选用无缝钢管
四)注意最小壁厚约束
即使根据公式计算出的壁厚值很小,实际选用的壁厚也不能低于相应标准中规定的最小值。例如,GB/T 14976 规定 DN100 不锈钢管的最小壁厚为 2.0 mm,即使按公式计算仅需 1.5 mm,也必须选用 ≥2.0 mm 的规格。
五)管件壁厚匹配
弯头、三通等管件的壁厚不应小于与其连接的主管壁厚。GB/T 12459(钢制对焊管件)等标准对管件各部位的壁厚有专门规定,选用时应予以注意。





管道系统的图形符号需遵循国家标准 GB/T 6567—2008《技术制图 管路系统的图形符号》 系列。该系列共分为 5 个部分,涵盖基本原则、管路、管件、阀门和控制元件、管路和管件及阀门等图形符号的轴测图画法,适用于输送液体、气体及其他介质的管路系统原理图及设计图样。
化工行业的管道设计施工图还需遵循 HG/T 20519—2009《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》。该系列标准详细规定了管道及仪表流程图中设备、管件、阀门及管道附件图例,以及管道布置图和轴测图上管子、管件、阀门及管道特殊件图例的绘制方法。。
2.1 管道的基本表示
线型选用:管道可用单线(粗线)或双线(中线)绘制。单线适用于示意图和小比例图纸,双线更直观地体现管径大小,适用于大比例详图。
管道省略:当省去一段管道时,可用折断符号表示,折断符号应成双对应使用,两端的折断符号编号须保持一致(用小写英文字母表示)。
本图中断:管道在本图中断转至其他图纸时,应在中断处注明转至(或来自)的图纸编号。
2.2 管道交叉与分支
空间交叉:当两条管道在空间上交叉但互不连通时,上面或前面的管道应保持连续,下面或后面的管道应断开表示。
管道分支:应明确表示支管的方向和连接关系,主、支管之间的连接点应清晰可辨。
管道重叠:如需表示被遮挡的下层管道,可将上层管道在直线段处断开,并在断开处标注相应符号。
3.1 管径标注格式
管道的标注格式根据管材类型不同而有所区别:
焊接钢管(低压流体用) :标注公称通径 DN,可同时标注压力等级 PN(如 DN100,PN16)
无缝钢管/不锈钢管/铜管:标注外径 × 壁厚,如 D108×4 或 Φ108×4
塑料管:标注外径 de,如 de110×10
3.2 标注位置
水平管道:管径尺寸宜标注在管道的上方
垂直管道:管径尺寸应标注在管道的左侧
双线表示管道:尺寸可标注在管道轮廓线内
斜管道:当倾斜角度在 30° 以内时,可平行标注在斜管上方;超出时应采用引出线水平或 90° 方向标注
密集管线:可采用引出线集中标注2
3.3 管道标高的标注
水、汽管道所注标高未予说明时,默认为管中心标高
标注管外底或顶标高时,应在数值前加注「底」或「顶」字样2
无坡度要求的管道,标高可标注在管径后面的括号内,如 DN32(2.00)
标高单位:工程图样中标高通常以米(m)为单位
4.1 管道代号
管道代号应优先采用制图标准中规定的符号。对于标准中没有的内容,设计人员可以自行建立,但应在图样中对这些代号的含义进行说明,且自行定义的代号不应与标准代号冲突。
常见的物料代号(依据 HG/T 20519.36):
管道组合号(管道代号)的标注格式通常包含四个部分:管道号(管段号,由三个单元组成)— 管径 — 管道等级 — 隔热或隔声代号,标注在管道的上方。
4.2 常用管件图例
说明:以下图例基于 HG/T 20519.32 和 HG/T 20519.33 标准整理。
具体图例应以设计所引用的标准版本为准,不同标准体系(GB/T 6567、HG/T 20519、SH/T 3052)的图例符号在细节上可能存在差异,工程中应统一采用项目明确指定的标准。
工艺管道壁厚的选择与管道符号的规范标注,是管道工程设计中的两项基础性工作。壁厚选择需综合考虑设计压力、设计温度、介质特性、材料性能、腐蚀裕量及适用的标准规范等多个因素,既要满足安全运行要求,又要兼顾经济性;而管道符号的准确标注,则是确保设计意图在各专业之间、以及设计、施工、运维全生命周期中准确传递的基础保障。
希望本文的系统整理能够为工程技术人员提供有益的参考,助力管道工程设计的规范化与标准化。
[1] ASME B36.10M - Welded and Seamless Wrought Steel Pipe[2] ASME B36.19M - Stainless Steel Pipe[3] GB/T 20801-2020 压力管道规范 工业管道[4] HG/T 20519-2009 化工工艺设计施工图内容和深度统一规定[5] GB/T 6567-2008 技术制图 管路系统的图形符号[6] SH/T 3405-2017 石油化工钢管尺寸系列[7] GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差
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