針對金屬材料低溫脆性問題，國內(nèi)外相關規(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要求。GB/T 20801.2規(guī)定了碳鋼低溫低應力工況免除沖擊試驗的最低使用溫度是-101℃。

  GB/T 20801將同時滿足下列三個條件的工況定義為低溫低應力工況：

    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）應力總和不大于10％材料標準規(guī)定最小抗拉強度值。

    ③. 僅限于GC2級管道，且最低設計溫度不低于-101℃。

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

判斷低溫低應力工況需要的數(shù)據(jù)如下：

   ①. 內(nèi)壓直管最大允許壓力計算可根據(jù)壁厚計算公式推算，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準（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等標準規(guī)范執(zhí)行。

   ②. 壓力、重量及位移產(chǎn)生的軸向（拉）應力總和的求法：

     a. 低溫低應力工況的判定與管道布置相關，應避免低溫管道直連布管。

     b. 復雜布置管道應經(jīng)過詳細應力分析以保證管道綜合軸向應力小于10％材料最小抗拉強度。

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

     d. 極冷地區(qū)常溫操作的GC3級管道，項目建設地冬天極端溫度低于-20℃，若滿足低溫低應力條件可參照低溫低應力工況進行管道設計。

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

    f. 低溫低應力工況不適用于GC1級和劇烈循環(huán)工況。

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