1.API規範6D《管道閥門》第23版發布的背景
该版本标准是ISO14313与API Spec 6D要求相互协调的結果,6D标准中引用了API标准、ASTM标准、ASME标准、NACE标准、ASNT标准和AWS标准,同时还引用了与之对应的、等同的或等效的ISO标准或EN(欧盟)标准,例如:
標准概要 | 美國標准 | ISO或EN標准 |
管线閥門 | API Spec 6D | ISO 14313 |
石油工業質量綱要 | API Spec Q1 | ISO/TS 29001 |
金屬材料抗硫標准 | NACE MR 0175 | ISO 15156 |
金屬材料CVN試驗 | ASTM A370 | ISO 148-1 |
非密封管螺紋 | ASME B1.20.1 | ISO 228-1 |
焊接工藝和焊工技能評定 | ASME BPVC-IX | ISO 9606-1 EN 287-1 |
NDE人員資格評定 | ASNT SNT-TC-1A | ISO 9712 |
鋼産品檢驗證書 | EN 10204 | ISO 10474 |
閥門防火试验 | API Std. 607 | ISO 10497 |
焊接工藝評定 | ASME BPVC-Ⅸ | ISO 15607 |
焊接工藝評定 | ASME BPVC-Ⅸ | ISO 15609 |
焊接工藝評定 | ASME BPVC-Ⅸ | ISO 15614-1 |
焊接MPI接收水平 | ASME BPVC-Ⅷ-1 | ISO 23278 |
焊接PT接收水平 | ASME BPVC-Ⅷ-1 | ISO 23277 |
閥門材料压力-温度等级 | ASME B16.34 | EN 1092-1 |
法蘭連接 | ASME B16.5 | EN 1092-1 |
2.閥門類型和规格的变化
6D第23版中包含如下結構和類型的閥門,其中,增加了活塞式和軸流式止回閥,并增加了Class 900 Lb的DN 38~48”、Class l500 Lb的DN18~36”和Class 2500 Lb的DN 14~20”。
類型 | 球閥 | 閘閥 | 止回閥 | 旋塞閥 | ||||
結構 型式 分類 |
閥 體 結 構 |
上裝式 | 閘 板 結 構 |
膨脹式 | 閥 瓣 結 構 |
旋啓式 | 無 閥 座 |
潤滑式 |
三片式 (對夾式) |
平閘板/ 帶導流孔 |
軸流式 | 非潤滑式 | |||||
焊接式 | 平閘板/不 帶導流孔 |
活塞式 | 有 閥 座 |
金屬襯套 | ||||
球 體 |
浮動球 | 閥 杆 結 構 |
楔式 | 閥 瓣 數 重 |
单閥瓣 | 非金屬襯裏 | ||
固定球 | 眀杆 | 双閥瓣 | 流 道 孔 |
文丘裏孔 | ||||
暗杆 | 多閥瓣 | 圓孔 | ||||||
閥 體 |
法蘭式 | |||||||
對夾式 |
6D标准中的图例仅是示意圖,帮助标准使用者理解标准,某些類型和結構的閥門未列入其中;所有類型的閥門均有全通径和缩径之分;以上分類主要是依据閥門結構形式分類,当然,也可以进行其他分類,如閥門端部连接形式等。
3.設計和計算標准
API規範6D第22版沒有強制性規定承壓元件的設計標准、予以考慮的載荷以及設計許用應力,而6D第23版則作出了強制性的規定如下:
(1)承压元件的设计标准应为国际公认标准或规范,如ASME锅炉和压力容器规范第8卷第1分册、或ASME锅炉和压力容器规范第8卷第2分册、ASME B16.34、EN 12516—1和EN 13445—3等。
(2)承压元件的设计载荷应考虑管道压力载荷、管道安装载荷和閥門操作力等。
(3)承壓元件的設計許用應力應與所選擇的設計標准相一致。
6D規範也給設計標准的選擇提供極大的空間——制造商與采購方協商確定,即只要購買方同意,與上述標准等效的中國或其他國家和組織的標准也可選用,同時,購買方要對其確定選用標准的准確性、可靠性、權威性承擔相應的責任和風險。
6D规范也同时兼顾并协调了欧盟承压设备指令PED/97/23/EC的要求,将承压设备指令规定的閥門壳體静水压试验压提高到1.5倍的设计压力。
某些設計標准,如ASME鍋爐和壓力容器規範第8卷規定了相應的和特定的制造和試驗(包括NDE)要求。
6D第23版中的承压元件(Pressure—Containing Elements)应包括承压件(Pressure—Containing Parts)和承压紧固件,即应依据ASME B16.34等国际公认标准对承压件閥體进行设计计算的同时,还依据 ASME B16.34等国际公认标准对承压紧固件如閥體与閥盖连接的螺栓进行设计计算。
4.壓力——溫度等級的確定存在如下幾種情況:
有表3中兩種額定壓力
公稱壓力PN(bar) | 20 | 50 | 64 | 100 | 150 | 250 | 420 |
ASME 额定等级 Class(Lb) |
150 | 300 | 400 | 600 | 900 | 1500 | 2500 |
壓力-溫度等級的確存在如下幾種情況:
(1)对于标准PN的压力——温度等级,应依据EN 1092—1标准中适当材料组别的额定值表来确定;
(2)对于标准Class的压力——温度等级,应依据ASME B16.34标准中适当材料组别的额定值表来确定;
(3)若客戶規定的中間設計壓力和溫度,應采用線性插入法來確定壓力——溫度等級;
(4)未在EN 1092—l和ASME B16.34标准覆盖材料的压力——温度等级,应按照适用的设计标准依据材料性能来确定。
例如,ASME B16.34标准已删除了额定压力Class 400Lb,所以若客户指定閥門额定压力Class 400 Lb,则閥門的压力——温度等级应采用线性插入法来确定。
5.閥門操作
6D标准要求閥門制造商向采购方提供如下閥門参數,其意圖如表4所列。
閥門参數 | 意圖 | 備注 |
流量系數Cv或Kv | 计算整个管线系统的流量系數,以便确定管线输送系统中增压泵和电机的功率、输电变压器和输电线路的电力容量。 | |
新閥門的开启力或力矩 | 作为配置、选型閥門驱动装置的依据。 | |
閥門上最大閥杆开启力或力矩 | 作为配置、选型閥門驱动装置的依据,确定并限制驱动装置的最大操作力或力矩,防謽孆大配置的驱动装置损坏閥門驱动链,包括閥杆零件。 | |
手动操作閥門的操作圈數 | 作为配置、选型閥門驱动装置的依据。 | 新要求 |
6.閥門材料
6D第23版更加明确地要求閥門制造商应制定、发布金属承压件和控压件的书面材料规范。作为最低要求,该书面材料规范应规定化学成分、碳当量(如焊接端閥體)、热处理方法和程序、机械性能(抗拉性能、夏比冲击性能和硬度)、材料试验要求和材料合格证明等要求。此外,必要时,还应规定金相试验和耐腐蚀试验要求。承压件的材料应依据制造商与采购方协商的EN 1092—1或ASME B16.34标准或其他国际公认的设计标准进行选择,或依据制造商与采购方的协议选择材料。
标准特别对焊接端的承压件材料化学成分进行了规定,其目的是确保閥門承压件与管道连接的可焊性并防止焊接产生的热量可能对材料性能(如奥氏體不锈钢的耐蚀性)的影响。
對焊接端的碳鋼承壓件,其化學成分要求有所提高:
6D版本 | 最大C% | 最大 S% |
最大 P% |
最大CE% | ||
熔煉分析 | 産品分析 | 熔煉分析 | 産品分析 | |||
22 | 0.23 | 0.25 | 無要求 | 無要求 | 0.43 | 0.45 |
23 | 0.23 | 0.23 | 0.035 | 0.035 | 0.43 | 0.43 |
对焊接端的奥氏體不锈钢承压件,其化学成分要求有所变化:
6D版本 | 情形1 | 情形2:Nb或Nb+Ta穩定化處理 | ||
最大C% | 最大C% | Nb% | (Nb+Ta)% | |
22 | 0.03 | 0.08 | ≥10XC% | ≥8XC% |
23 | 0.03 | 0.08 | 材料稳定化处理,無稳定化元素要求 |
6D第23版雖沒有規定穩定化元素含量要求,要求似乎放寬了;但從實際控制來看,標准要求並沒有降低,即不管是否添加穩定化元素及添加量,必須確保材料金相組織穩定化;而6D第22版僅要求添加穩定化元素的含量,至于穩定化效果的要求則沒有明確規定。
7.焊接
6D标准要求的焊接包括承压件和控压件的焊接和补焊,标准规定了焊接工艺规范(WPS)、焊接工藝評定(PQR)和焊工技能評定(WPQ)要求及其变化如下表所述。
6D版本 | 焊接工藝評定(PQR)要求 | 焊工技能評定(WPQ)要求 |
22 | ASME Ⅸ或EN 288-3及6D要求的冲击/硬度试验 | ASME Ⅸ或EN 287-1 |
23 | ISO 15607或ISO 15609或ISO 15614-1或ASME Ⅸ及6D要求的冲击/硬度试验 | ISO 9606-1或ASME Ⅸ或EN287-1 |
6D版本 | 試樣 | 試驗方法 | 試樣尺寸 斷口形式 試驗溫度 |
沖擊值CVN(J) | ||
SMYS (MPa) |
平均最小 | 單個最小 | ||||
22 | WM/HAZ | ISO 148或 ASTM A370 |
全尺寸10X10X55 CVN 最低設計溫度 |
≤586 587-688 ≥689 |
20 27 34 |
16 20 25 |
23 | WM/HAZ | ISO 148-1或 ASTM A370 |
全尺寸10X10X55 CVN 最低設計溫度 |
<586 587-689 >689 |
20 27 34 |
16 21 26 |
6D版本 | 試驗位置 | 試驗方法 | 硬度合格要求 |
22 | BM/WM/HAZ | 標准:HRC或HV10 | MACE MR 0175 |
23 | BM/WM/HAZ | 標准:HV5或HV10 協議:HRC或HRB |
ISO 15156 |
6D 版本 |
補焊前 | 補焊後 | 補焊總要求 | |||
缺陷去 除方法 |
NDE | NDE | ||||
方法 | 接收准則 | 方法 | 接收准則 | |||
22 | 機械挖掘後MPI或PT | 制造商書面程序 | 制造商書面程序 | 按制造商書面程序对承压件进行MPI或PT | 制造商書面程序 | 無明确要求 |
23 | 機械挖掘後MPI或PT | 附錄A | 附錄A | 按附錄A对承压件进行NDE,方法与缺陷监测同 | 附錄A | 有明確要求 |
6D第23版關于補焊的明確的總要求如下:
(1)輕微缺陷光滑打磨並確保最小壁厚;
(2)補焊應依據作業指導書進行,包括缺陷去除、焊接、熱處理、NDE和報告等要求;
(3)補焊長度:≤30%部分熔透焊縫長度或≤20%全熔透焊縫,且任何補焊長度≤50mm;
(4)若補焊後需热处理,应按适用的材料标准进行;
(5)糾正鍛件和板材制造缺陷的補焊應依據制造商與采購方的協議進行,鑄件的補焊應依據適用的材料標准進行。
8.無损检测(NDE)
6D第23版标准提出了目前API会标产品规范中最全面的NDE的要求,其适用于閥門産品所有零件的NDE,包括补焊。尽管标准以附錄A的形式提出NDE要求,但只要客户提出NDE要求,该附录要求就成为强制性要求,閥門制造商必须严格执行。
9.術語和定義“除非另有協議”和“除非另有規定”
6D第23版中經常出現這樣的限制條件“除非另有協議”和“除非另有規定”,這兩個術語定義其含義是不一樣的。
6D第23版条款4.37除非另有规定(unless othei。wise specified)定义为(本国际标准要求的修改)除非采购方另有规定。例如,6D标准条款7.13中规定“除非另有规定,閥門关闭应为顺时针方向”,即若没有采购方规定,閥門关闭的手轮方向必须为顺时针方向,否则,就不符合标准要求,并导致采购方拒收。
6D第23版条款4.36除非另有协议(unless otherwise agreed)定义为(本国际标准要求的修改)除非制造商与采购方对与标准不一致之处达成协议(共识)。例如,6D标准条款10.1中规定“除非另有协议,最终的NDE活动应在热处理之后进行”,即若没有采购方的同意,最终的NDE必须在热处理之后进行,否则,就不符合标准要求,并导致采购方拒收。
总之,無论是“除非另有协议”还是“除非另有规定”,只要要求经采购方同意或规定了,尽管这些要求偏离标准要求,也会成为法律责任要求,制造商必须强制性地履行。
另外,标准中还经常出现“若采购方规定”(if specifled by the purchaser)一词。“若采购方规定”意味着标准的某些要求成为强制性要求。例如,6D 标准附錄A.1条款规定“若采购方规定,制造商应执行本附录规定NDE要求”,附錄A的要求就成为强制性要求。所以,附錄A是强制性附录–Annex A(Normativc)。
10.6D標准的發展趨勢
6D第23版已較以前版本提高了兼容性。在標准的互認方面,它認可並協調丫ISO和EN標准,包括沒汁標准、材料標准、焊接標准和NDE標准。以後還會有更多ISO和EN標准被引用協調到標准中,成爲標准的組成部分。
6D第23版也给采购方提供了更大的采购选择空间,制造商也有更大的设计、制造和检验试验标准选择的自由,如标准允许采用ISO、EN、ASME等不同體系的设计标准、材料标准、焊接标准和NDE标准。
标准在没计章节中提出了“承压元件的设计和计算应依据国际公认的没计规范或标准……标准的选择心依据协议”和“未被ASME B16.34和EN 1092—l覆盖的材料的压力——温度等级应依据适用的设计标准中材料性能来确定”,那么什么是国际公认的设计规范或标准,中国国家标准是国际公认标准吗?采购方可以选择中国标准或发展中国家的标准吗?我认为是可行的,即采购方可以选择他(她)们认可国家标准作为设计标准。既然设计标准可以是发展中国家标准,其所包含的承压件材料也可以被采购方所认可。当然,采购方应为他(她)们的选择权利承担相应的责任和风险,所以,我也建议采购方谨慎从事。
API也適應經濟全球化的大趨勢,提高標准的兼容性。標准的生命力在于其應用的廣泛性,只有兼容性好了,其廣泛性才更高。未來的API標准僅提供一種基本要求的框架,而給采購方和制造商提供更大的自由空間。有部電視劇叫《我的婚姻我做主》,那麽經濟全球化的采購也是“我的采購我做主”,最終還是需要采購方權衡做主的責任和風險有多大!本文僅是個人觀點,凡表述和理解與標准不一致之處,均以標准原文爲准。
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