針對(duì)金屬材料低溫脆性問題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范都規(guī)定了金屬材料的最低使用溫度及低溫沖擊試驗(yàn)要求。GB/T 20801.2規(guī)定了碳鋼低溫低應(yīng)力工況免除沖擊試驗(yàn)的最低使用溫度是-101℃。

  GB/T 20801將同時(shí)滿足下列三個(gè)條件的工況定義為低溫低應(yīng)力工況：

    ①. 低溫下的最大工作壓力不大于常溫下最大允許工作壓力的30％。

    ②. 管道由壓力、重量及位移產(chǎn)生的軸向（拉）應(yīng)力總和不大于10％材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小抗拉強(qiáng)度值。

    ③. 僅限于GC2級(jí)管道，且最低設(shè)計(jì)溫度不低于-101℃。

  低溫低應(yīng)力工況下管道或其管道元件的設(shè)計(jì)溫度雖然低于或等于規(guī)范規(guī)定的材料低溫界限，但其總體應(yīng)力小于或等于規(guī)定的低應(yīng)力水平。此時(shí)管道不會(huì)發(fā)生脆性斷裂。

判斷低溫低應(yīng)力工況需要的數(shù)據(jù)如下：

   ①. 內(nèi)壓直管最大允許壓力計(jì)算可根據(jù)壁厚計(jì)算公式推算，見GB／T 150規(guī)定。法蘭最大允許工作壓力按照鋼制管法蘭標(biāo)準(zhǔn)（如ASME B16.5、SH／T 3405）規(guī)定的法蘭常溫壓力額定值選取。閥門常溫最大允許工作壓力按ASME B16.34、GB 12224等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。

   ②. 壓力、重量及位移產(chǎn)生的軸向（拉）應(yīng)力總和的求法：

     a. 低溫低應(yīng)力工況的判定與管道布置相關(guān)，應(yīng)避免低溫管道直連布管。

     b. 復(fù)雜布置管道應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)應(yīng)力分析以保證管道綜合軸向應(yīng)力小于10％材料最小抗拉強(qiáng)度。

     c. 管道存在如壓力波動(dòng)、流體沖擊等沖擊工況，即使?jié)M足低溫低應(yīng)力工況要求，也不建議采用，避免外部沖擊荷載造成的脆斷風(fēng)險(xiǎn)。

     d. 極冷地區(qū)常溫操作的GC3級(jí)管道，項(xiàng)目建設(shè)地冬天極端溫度低于-20℃，若滿足低溫低應(yīng)力條件可參照低溫低應(yīng)力工況進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。

     e. 低溫低應(yīng)力工況是GC2管道免除沖擊試驗(yàn)的條件之一，最大應(yīng)力需滿足規(guī)范要求的低應(yīng)力水平。

    f. 低溫低應(yīng)力工況不適用于GC1級(jí)和劇烈循環(huán)工況。

    g. 在工廠正常投運(yùn)時(shí)，管道溫度很難達(dá)到環(huán)境低溫。在工廠停運(yùn)時(shí)，管道溫度可能達(dá)到環(huán)境低溫，但是管道內(nèi)壓已經(jīng)泄壓，管道綜合應(yīng)力難以接近抗拉強(qiáng)度，在進(jìn)行嚴(yán)寒環(huán)境下公用管道介質(zhì)的選材時(shí)，已很少選用低溫鋼。