公称压力、公称直径、公称通径和公称尺寸解读

１公称压力、公称直径、公称通径和公称尺寸解读胡忆沩摘要针对压力容器、压力管道设计、制作、安装和验收工程中涉及的两个基本术语：公称压力和公称直径容易误解的现象，依据国家现行标准，分别对压力容器的公称压力、公称直径及管道元件的公称压力、公称尺寸进行较规范的解读。关键词：压力容器；压力管道；公称压力；公称直径；公称尺寸；解读在压力容器、压力管道设计、制作、安装和验收工程中，涉及最多的两个术语就是公称压力和公称直径。但常有人将公称压力理解为承压设备所能承受的最大压力，而将公称直径（公称尺寸）理解为承压设备的内径、外径、平均直径、平均外径等。这些理解在有些情况下可能是准确的，而在另一情况下则可能是错误的。1公称压力公称压力是为了设计、制造和使用方便，而人为地规定的一种名义压力。这种名义上的压力的单位实际是压强，压力则是中文的俗称，单位是Pa而不是N。公称压力英文是nominalpressurenominal：innameorformbutnotinreality（名义上的，有名无实的）[1]。1.1压力容器的公称压力压力容器的公称压力指的是压力容器法兰的公称压力[2]。压力容器法兰的公称压力一般分成7个等级，即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00和6.40MPa。法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。因为在制定法兰尺寸系列、计算法兰厚度时，是以Q345R[3]在200℃时的机械性能为基准制定的。所以规定以此基准所确定的法兰尺寸，在200℃时，它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。例如公称压力PNO.6MPa的法兰，就是指具有这样一种具体尺寸的法兰，该法兰是用Q345R制造的，在200℃时，它的最大允许操作压力是0.6MPa。如果把这个PN0.6MPa的法兰用在高于200℃的条件下，那么它的最大操作压力将低于它的公称压力0.6MPa。反之，如果将它用于低于200℃的条件下，仍按200℃确定其最高工作压力。如果把法兰的材料改为Q235A，那么Q235A钢的机械性能比Q345要差许多，这个公称压力PN0.6MPa的法兰，即使是在200℃时操作，它的最大允许操作压力也将低于它的公称压力。反之，如果把法兰的材料由Q345R改为14Cr1MoR，那么，由于14Cr1MoR的机械性能优于Q345R，这个公称压力PN0.6MPa的法兰，在200℃操作时，它的最大允许操作压力将高于它的公称压力。总之法兰允许的最大操作压力是多少，取决于法兰的操作温度和用什么材料制造的。压力容器法兰标准中规定的法兰材料是Q235R、Q245R、Q345R等，在不同温度下，它们的公称压力与最大允许工作压力之间的换算关系，可以将设计条件中给出的操作温度与设计压力换算成查取法兰标准所需要的公称压力。例如，为一台操作温度为300℃，设计压力为0.6MPa的容器选配法兰。如果法兰材料用14Cr1MoR，可按公称压力0.6MPa查取法兰的几何尺寸。如果法兰材料用Q245R，则必须按公称压力为1.0MPa的查取法兰的几何尺寸。1.2管道元件的公称压力管道元件公称压力在国家标准GB/T1048—2005《管道元件PN（公称压力）的定义和选用》[4]做出了准确的定义，该标准采用了ISO7268：1996《管道元件PN的定义和选用》的内容。（1）管道元件公称压力术语定义PN：与管道元件的力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识。它由字母PN的后跟无因次的数字组成。由字母PN和无因次数字组合而成，表示管道元件名义压力等级的一种标记方法。英文名称：nominalpressureforpipeworkcomponents。２1）字母PN后跟的数字不代表测量值，不应用于计算目的，除非在有关标准中另有规定。2）除与相关的管道元件标准有关联外，术语PN不具有意义。3）管道元件允许压力取决于元件的PN数值、材料和设计以及允许工作温度等，允许压力在相应标准的压力—温度等级中给出。4）具有同样PN数值的所有管道元件同与其相配的法兰应具有相同的配合尺寸。（2）标记方法公称压力的标记由字母“PN”后跟一个数值组成，如：公称压力为1.6兆帕的管道元件，标记为：PN16。（3）公称压力系列公称压力PN的数值应从表1中选择。必要时允许选用其他PN数值。表1管道元件公称压力系列DIN（德国）ANSI（美国）PN2.5PN20PN6PN50PN10PN110PN16PN150PN25PN260PN40PN420PN63PN100GB/T1048—2005删去了原标准中的公称压力的标记方法，删去了PN数值的单位（MPa），明确了PN（公称压力）只是与“与管道元件的力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识”的基本概念，并在注解进一步说明了字母PN后跟的数字不代表测量值，不应用于计算。目前国内许多标准还处于新旧交替阶段，GB/T1048—2005《管道元件PN（公称压力）的定义和选用》已经与国标标准ISO7268：1996《管道元件PN的定义和选用》接轨，一些与公称压力相关的管道元件的国家现行标准将随之修订，应当引起读者的高度关注。在国家最新的标准GB/T1048中的公称压力是由字母及后跟无因次的数字组成。这一点是与被替代标准的本质区别。2公称直径（尺寸）公称直径与公称尺寸是同义术语。但在不同的专业领域，公称尺寸与公称直径所表达的概念并非完全一致。公称直径的英文是nominaldiameter公称尺寸的英文是nominalsizediameter：straightlineconnectingthecenterofacircleorsphere（经圆心连接圆周对应点的直线的长度）；在压力容器工程中，公称直径是首选术语；而在管道工程中，公称尺寸是首选术语。2.1压力容器的公称直径压力容器的公称直径在现行国家标准GB/T9019-2001《压力容器公称直径》[5]做出了准确的定义。压力容器公称直径适用于圆筒形压力容器及常压容器，但不适用于气瓶类压力容器。按GB/T9019国家标准，压力容器公称直径以容器圆筒直径表示，分两个系列。（1）以内径为基准的压力容器公称直径1）以内径为基准的压力容器公称直径系指容器圆筒的内径。如表2所示。表2以内径为基准的压力容器公称直径系列/mm３300350400450500550600650700750800850900950100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400250026002700280029003000310032003300340035003600370038003900400041004200430044004500460047004800490050005100520053005400550056005700580059006000—————2）标记示例：圆筒内径1200mm的压力容器公称直径：公称直径DN1200GB/T9019—20013）本标准并不限制直径在6000mm以上的圆筒的使用。（2）以外径为基准的压力容器公称直径1）以外径为基准的压力容器公称直径系指容器圆筒的外径。如表3所示。表3以外径为基准的压力容器公称直径系列/mm1592192733253774262）标记示例：外径159mm的管子做筒体的压力容器公称直径：公称直径DN159GB/T9019—20012.2管道元件的公称尺寸管道元件公称尺寸在现行国家标准GB/T1047—2005《管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用》[6]做出了准确的定义，该标准修改采用了ISO6708：1995《管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用》的内容。管道元件公称尺寸术语适用于输送流体用的各类管道元件。（1）管道元件公称尺寸术语定义DN：用于管道元件的字母和数字组合的尺寸标识。它由字母DN和后跟无因次的整数数字组成。这个数字与端部连接件的孔径或外径（用mm表示）等特征尺寸直接相关。应当注意的是并非所有的管道元件均须用公称尺寸标记，例如钢管就可用外径和壁厚进行标记。（2）标记方法公称尺寸的标记由字母“DN”后跟一个无因次的整数数字组成，如：外径为89mm的无缝钢管的公称尺寸标记为：DN80。（3）公称尺寸系列规定公称尺寸的系列规定如表4所示。表中黑体字为GB/T1047—2005优先选用的公称尺寸。表4管道元件公称尺寸DN优先选用数值表/mm公称尺寸系列DN35022545075012002000380066525047580012502200400088027550085013002400109030052590013502600151003255509501400280020125350575100014503000251503756001050150032003217540065011001600340040200425700115018003600GB/T1047—2005对原标准名称、范围、定义进行修改，对PN的数值进行了简化，删去了原标准中的标记方法。管道元件的公称尺寸在我国工程界也有称其为公称通径或公称直径，但三者的含意完全相同。与国４际标准接轨后，将逐步采用“公称尺寸”这一国际通用术语。IS06708和GB/T1048也允许采用NPS、外径等标识方法。NPS(NominalPipeSize)是公称尺寸采用以英寸单位计量时的标识代号。无论是采用DN或者NPS，管道元件标准应给出DN（或NPS）与外径（如管子、管件），或DN（或NPS）与内径或通径（如阀门）的关系。美国的工程公司一般采用NPS表达，其PDS数据库也是以NPS为基础建立的。日本标准采用DN和NPS并列的办法。前者为A系列，后者为B系列。我国和欧洲各国一般采用DN。但与国外合作设计时也采用NPS。应当说明的是，采用英寸单位仅限于公称直径（以及管螺）。而其他尺寸计量单位还是采用国际单位制。如以DN400为例，即相当于美标的NPS16，日本的400A或16B。一般情况下公称尺寸的数值既不是管道元件的内径，也不是管道元件的外径，更不是管道元件的内外径的平均值，而是与管道元件的外径相接近的一个整数值。而目前相当多国家现行标准中还是使用“公称直径”这一术语。但应当指出的是，不论英文还是汉语，“尺寸表示东西的长短或大小，是一个模糊名词；而直径不论英文还是汉语中表示通过圆心连接圆周上的两点或通过球心并连接球面上两点的线段[7]，是一个确切的名词，在实际的管道元件中根本就不存在“公称直径”这一尺寸，在教学和实践中易产生歧义。况且国际标准ISO6708：1995及现行国家标准《管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用》GB/T1047-2005中均选用了“公称尺寸”。因此，“公称尺寸”比“公称直径”更适宜，是首选术语。因此，具有确切含义的可实测值的尺寸，称为公称直径，如压力容器的公称直径；无具体可测值的尺寸，称为公称尺寸，如管道元件的公称尺寸。3结语常有人将公称压力理解为真实的压力等级，将管道元件的公称尺寸理解为内径或通径，而没有理解公称（nominal）这一形容词外来语的真实含义。本文结合国家现行标准，给出了公称压力和公称尺寸的研究体会，主要目的是与读者交流和商榷。参考文献：[1]DellaThompson.OxfordEnglish—Chinesedictionary[M].北京:外语教学与研究出版社，2003[2]全国压力容器标准化委员会..GB150-98钢制压力容器..北京：中国标准出版社，1998.[3]GB/T713—2008，锅炉和压力容器用钢板[S].北京：中国标准出版社，2008.[4]GB/T1048—2005，管道元件PN（公称压力）的定义和选用[S].北京：中国标准出版社，2005.[5]GB/T9019-2001，压力容器公称直径[S].北京：中国标准出版社，2001.[6]GB/T1047—2005，管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用[S].北京：中国标准出版社，2005