ANSI/MSS SP-51-2023《钢制对焊管件质量要求》

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前言

本标准由美国阀门及配件工业制造商标准化协会（MSS）第 110 技术委员会制定，经美国国 家标准学会（ANSI）批准为美国国 家标准，于 2023 年 10 月正式发布实施，替代 ANSI/MSS SP-51-2017 版。

本标准规定了钢制对焊管件的材料要求、制造工艺、尺寸公差、表面质量、检验测试、标记方法和质量证明文件要求。适用于按照 ASME B16.9、ASME B16.28、MSS SP-43 等标准制造的所有钢制对焊管件，包括弯头、三通、异径管、管帽和翻边短节。

2023 版主要更新内容：

1. 新增第 3 章 "术语和定义"，统一行业术语表述

2. 将 ASTM A515/A515M、A516/A516M Gr.70 钢板材料加入允许使用范围

3. 扩展覆盖范围至 NPS 60（DN 1500）的大口径对焊管件

4. 统一了壁厚公差要求，增加了负偏差的明确规定

5. 新增了低温冲击试验的温度等级和合格标准

6. 重新分类附录，原附录 C 调整为附录 D，后续附录顺延

第 1 章 范围

1.1 本标准适用于公称管径 NPS 1/2 至 NPS 60（DN 15 至 DN 1500）的钢制对焊管件，包括：

• 90° 长半径弯头

• 90° 短半径弯头

• 45° 弯头

• 180° 弯头

• 等径三通

• 异径三通

• 同心异径管

• 偏心异径管

• 管帽

• 翻边短节

1.2 本标准不适用于锻制管件、承插焊管件、螺纹管件和铸铁管件。
1.3 本标准覆盖的壁厚等级包括：SCH 5S、SCH 10S、SCH 20、SCH 30、SCH 40、SCH 40S、SCH 60、SCH 80、SCH 80S、SCH 100、SCH 120、SCH 140、SCH 160、STD、XS、XXS。
1.4 本标准覆盖的材料包括：碳钢、低合金钢、不锈钢和双相钢。

第 2 章 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最 新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

• ASTM A370 钢产品力学性能试验方法

• ASTM A388 钢锻件超声波检验方法

• ASTM A435 钢板超声波检验方法

• ASTM A578 钢板和复合钢板超声波检验方法

• ASTM E165 液体渗透检验方法

• ASTM E709 磁粉检验方法

• ASME B16.9 工厂制造的钢制对焊管件

• ASME B16.28 钢制对焊小半径弯头和回弯头

• MSS SP-43 锻制不锈钢对焊管件

• MSS SP-25 阀门、管件、法兰和接头的标记标准

第 3 章 术语和定义

3.1 对焊管件：通过对焊方式与管道连接的管件，其端部加工成与管道壁厚相匹配的坡口。
3.2 无缝管件：由无缝钢管或钢坯制造的管件，无纵向或环向焊缝。
3.3 焊接管件：由钢板或钢带卷制焊接制造的管件，有一条或多条纵向焊缝。
3.4 壁厚等级：无量纲的壁厚标识，用于表示管件的壁厚尺寸。
3.5 端部坡口：管件端部加工成的斜面，用于与管道进行对焊连接。
3.6 无损检测：不破坏产品结构和性能的检测方法，用于检查产品内部和表面缺陷。

第 4 章 材料要求

4.1 所有用于制造本标准管件的钢材必须为镇静钢。
4.2 钢材应适合现场焊接，能够与按照 ASTM A53、A106、A333、A335、API 5L 等标准制造的管道进行焊接。
4.3 钢材的化学成分应符合相应材料标准的规定，且碳当量 (CE) 应不超过 0.45%，计算公式为：
CE = C + Mn/6 + (Si+Cr+Mo)/5 + (Ni+Cu)/15

4.4 当碳当量超过 0.40% 时，管件上应标记实际的碳当量值。
4.5 钢材的力学性能应符合相应材料标准的规定，且应满足表 1 的最 低要求。

表 1 钢材力学性能最 低要求

4.6 热处理要求：

• 所有碳钢和低合金钢管件应进行正火或正火 + 回火处理

• 所有不锈钢管件应进行固溶处理

• 所有双相钢管件应进行固溶处理 + 时效处理

• 热处理的最 低回火温度应为 540℃(1000℉)

4.7 低温冲击试验要求：

• 用于低温工况的管件应进行夏比 V 型缺口冲击试验

• 试验温度应低于或等于管件的最 低使用温度

• 每个试样的冲击功应不小于 27J

第 5 章 制造要求

5.1 无缝管件的制造工艺：

• 应采用热推、热压或冷拔工艺制造

• 热加工温度应控制在材料的再结晶温度以上

• 冷加工后应进行消除应力热处理

5.2 焊接管件的制造工艺：

• 应采用钢板或钢带卷制焊接制造

• 纵向焊缝应采用埋弧焊或气体保护焊工艺

• 焊缝应进行 100% 射线检测或超声波检测

• 焊接后应进行消除应力热处理

5.3 管件的所有表面应无裂纹、折叠、夹层、气孔、夹渣等有害缺陷。
5.4 管件的端部应进行机加工，确保坡口角度和钝边尺寸符合要求。
5.5 管件的内外表面应进行清理，去除氧化皮、铁锈和油污。

第 6 章 尺寸公差要求

6.1 管件的尺寸公差应符合表 2 的规定。

表 2 管件尺寸公差要求

6.2 管件的圆度公差应不超过外径公差的 1.5 倍。
6.3 管件的端面垂直度公差应不超过外径的 1%，且最大不超过 3.2mm (1/8in)。

第 7 章 表面质量要求

7.1 管件的内外表面应光滑，无明显的凹凸不平和划痕。
7.2 表面缺陷的深度应不超过壁厚负偏差的 1/2，且最大不超过 1.6mm (1/16in)。
7.3 超过上述规定的表面缺陷应进行打磨修复，打磨后的壁厚应不小于最小允许壁厚。
7.4 不允许采用补焊的方法修复表面缺陷。

第 8 章 检验与测试要求

8.1 所有管件应进行外观检验，检查表面质量和尺寸精度。
8.2 每批管件应进行化学成分分析和力学性能测试，测试方法应符合 ASTM A370 的规定。
8.3 无损检测要求：

• 所有焊接管件的纵向焊缝应进行 100% 射线检测或超声波检测

• 所有无缝管件应进行 100% 超声波检测或磁粉检测

• 所有管件的端部坡口应进行 100% 渗透检测

• 无损检测的合格标准应符合 ASTM A388、ASTM E165 和 ASTM E709 的规定

8.4 水压试验要求：

• 试验压力应为 1.5 倍的公称压力

• 保压时间不少于 10 分钟

• 试验过程中无渗漏、无可见变形、无异常响声为合格

• 奥氏体不锈钢管件水压试验时，水中氯离子含量不应超过 25ppm

第 9 章 标记要求

9.1 每个管件应在其侧面清晰、永 久地标记以下内容：

• 公称管径 (NPS)

• 壁厚等级 (SCH)

• 材料牌号

• 炉批号

• 制造商名称或商标

• 本标准编号 (MSS SP-51-2023)

• 碳当量值 (当 CE>0.40% 时)

• 热处理状态

9.2 标记应采用钢印或激光打标，不得影响管件的强度和使用性能。
9.3 标记的位置应便于观察，且不会被安装后的其他部件遮挡。

第 10 章 质量证明文件要求

10.1 每批管件应提供一份质量证明文件，内容包括：

• 制造商名称和地址

• 产品名称和规格

• 材料牌号和炉批号

• 化学成分分析结果

• 力学性能测试结果

• 热处理报告

• 无损检测报告

• 水压试验报告

• 本标准编号

10.2 质量证明文件应由制造商授权代表签字并加盖公章。
10.3 质量证明文件应具有可追溯性，能够追溯到原材料的生产厂家和炉批号。

附录 A 管件端部坡口尺寸

A.1 管件端部坡口尺寸应符合表 A.1 的规定。

表 A.1 管件端部坡口尺寸

A.2 对于特殊要求的坡口，应按照供需双方的协议执行。

附录 B 管件重量计算方法

B.1 无缝管件的重量应按照以下公式计算：
W = 0.02466 × (D - t) × t × L / 1000
其中：

• W：管件重量 (kg)

• D：管件外径 (mm)

• t：管件壁厚 (mm)

• L：管件长度 (mm)

B.2 焊接管件的重量应在无缝管件重量的基础上增加焊缝重量，焊缝重量约为管件重量的 2%~3%。

附录 C 材料牌号对照表

C.1 常用材料牌号对照表应符合表 C.1 的规定。

表 C.1 常用材料牌号对照表

附录 D 检验与测试记录表格

D.1 外观检验记录表格应包括以下内容：

• 产品名称和规格

• 炉批号

• 检验日期

• 检验结果

• 检验员签字

D.2 尺寸检验记录表格应包括以下内容：

• 产品名称和规格

• 炉批号

• 检验项目和实测值

• 公差范围

• 检验结果

• 检验员签字

D.3 无损检测记录表格应包括以下内容：

• 产品名称和规格

• 炉批号

• 检测方法和标准

• 检测结果

• 检测员签字

附录 E 包装、运输和储存要求

E.1 管件应采用木箱或托盘包装，防止在运输过程中损坏。
E.2 管件的端部应加盖保护帽，防止坡口损坏和进入杂物。
E.3 管件应储存在干燥、通风的仓库内，避免雨淋和受潮。
E.4 不同材质的管件应分开储存，防止混淆。