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API规范6D《管道阀门规范》第23版的重要修改

来源: 上海阀门 时间: 2012-05-31 点击: 8,102

1.API规范6D《管道阀门》第23版发布的背景

该版本标准是ISO14313与API Spec 6D要求相互协调的结果,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:

表1 国外标准对比

标准概要 美国标准 ISO或EN标准
管线阀门 API Spec 6D ISO 14313
石油工业质量纲要 API Spec Q1 ISO/TS 29001
金属材料抗硫标准 NACE MR 0175 ISO 15156
金属材料CVN试验 ASTM A370 ISO 148-1
非密封管螺纹 ASME B1.20.1 ISO 228-1
焊接工艺和焊工技能评定 ASME BPVC-IX ISO 9606-1
EN 287-1
NDE人员资格评定 ASNT SNT-TC-1A ISO 9712
钢产品检验证书 EN 10204 ISO 10474
阀门防火试验 API Std. 607 ISO 10497
焊接工艺评定 ASME BPVC-Ⅸ ISO 15607
焊接工艺评定 ASME BPVC-Ⅸ ISO 15609
焊接工艺评定 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
阀门材料压力-温度等级 ASME B16.34 EN 1092-1
法兰连接 ASME B16.5 EN 1092-1

2.阀门类型和规格的变化

6D第23版中包含如下结构和类型的阀门,其中,增加了活塞式和轴流式止回阀,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”。

表2 新版中的阀门与结构
类型 球阀 闸阀 止回阀 旋塞阀
结构
型式
分类



上装式


膨胀式


旋启式

润滑式
三片式
(对夹式)
平闸板/
带导流孔
轴流式 非润滑式
焊接式 平闸板/不
带导流孔
活塞式

金属衬套

浮动球


楔式


单阀瓣 非金属衬里
固定球 眀杆 双阀瓣

文丘里孔
    暗杆 多阀瓣 圆孔
       
法兰式    
        对夹式    

6D标准中的图例仅是示意图,帮助标准使用者理解标准,某些类型和结构的阀门未列入其中;所有类型的阀门均有全通径和缩径之分;以上分类主要是依据阀门结构形式分类,当然,也可以进行其他分类,如阀门端部连接形式等。

3.设计和计算标准

API规范6D第22版没有强制性规定承压元件的设计标准、予以考虑的载荷以及设计许用应力,而6D第23版则作出了强制性的规定如下:

(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、管道安装载荷和阀门操作力等。

(3)承压元件的设计许用应力应与所选择的设计标准相一致。

6D规范也给设计标准的选择提供极大的空间——制造商与采购方协商确定,即只要购买方同意,与上述标准等效的中国或其他国家和组织的标准也可选用,同时,购买方要对其确定选用标准的准确性、可靠性、权威性承担相应的责任和风险。

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阀门壳体静水压试验压提高到1.5倍的设计压力。

某些设计标准,如ASME锅炉和压力容器规范第8卷规定了相应的和特定的制造和试验(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阀体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阀体与阀盖连接的螺栓进行设计计算。

4.压力——温度等级的确定存在如下几种情况:

有表3中两种额定压力

表3 温度压力等级对照
公称压力PN(bar) 20 50 64 100 150 250 420
ASME 额定等级
Class(Lb)
150 300 400 600 900 1500 2500

压力-温度等级的确存在如下几种情况:

(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)若客户规定的中间设计压力和温度,应采用线性插入法来确定压力——温度等级;

(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,所以若客户指定阀门额定压力Class 400 Lb,则阀门的压力——温度等级应采用线性插入法来确定。

5.阀门操作

6D标准要求阀门制造商向采购方提供如下阀门参数,其意图如表4所列。

表4
阀门参数 意图 备注
流量系数Cv或Kv 计算整个管线系统的流量系数,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。  
新阀门的开启力或力矩 作为配置、选型阀门驱动装置的依据。  
阀门上最大阀杆开启力或力矩 作为配置、选型阀门驱动装置的依据,确定并限制驱动装置的最大操作力或力矩,防止过大配置的驱动装置损坏阀门驱动链,包括阀杆零件。  
手动操作阀门的操作圈数 作为配置、选型阀门驱动装置的依据。 新要求

6.阀门材料

6D第23版更加明确地要求阀门制造商应制定、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(如焊接端阀体)、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,其目的是确保阀门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(如奥氏体不锈钢的耐蚀性)的影响。

对焊接端的碳钢承压件,其化学成分要求有所提高:

表5 焊接端受压件的化学成分要求
6D版本 最大C% 最大
S%
最大
P%
最大CE%
熔炼分析 产品分析 熔炼分析 产品分析
22 0.23 0.25 无要求 无要求 0.43 0.45
23 0.23 0.23 0.035 0.035 0.43 0.43

对焊接端的奥氏体不锈钢承压件,其化学成分要求有所变化:

表6 焊接端奥氏体不锈钢承压件化学成分要求
6D版本 情形1 情形2:Nb或Nb+Ta稳定化处理
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,无稳定化元素要求

6D第23版虽没有规定稳定化元素含量要求,要求似乎放宽了;但从实际控制来看,标准要求并没有降低,即不管是否添加稳定化元素及添加量,必须确保材料金相组织稳定化;而6D第22版仅要求添加稳定化元素的含量,至于稳定化效果的要求则没有明确规定。

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)、焊接工艺评定(PQR)和焊工技能评定(WPQ)要求及其变化如下表所述。

表7 焊接工艺评定和焊工技能评定要求
6D版本 焊接工艺评定(PQR)要求 焊工技能评定(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
表8 焊接工艺评定试验中冲击试验的要求
6D版本 试样 试验方法 试样尺寸
断口形式
试验温度
冲击值CVN(J)
SMYS
(MPa)
平均最小 单个最小
22 WM/HAZ ISO 148或
ASTM A370
全尺寸10X10X55
CVN
最低设计温度
≤586
587-688
≥689
20
27
34
16
20
25
23 WM/HAZ ISO 148-1或
ASTM A370
全尺寸10X10X55
CVN
最低设计温度
<586
587-689
>689
20
27
34
16
21
26
表9 焊接工艺评定试验中硬度试验的要求
6D版本 试验位置 试验方法 硬度合格要求
22 BM/WM/HAZ 标准:HRC或HV10 MACE MR 0175
23 BM/WM/HAZ 标准:HV5或HV10
协议:HRC或HRB
ISO 15156
表10 补焊要求
6D
版本
补焊前 补焊后 补焊总要求
缺陷去
除方法
NDE NDE
方法 接收准则 方法 接收准则
22 机械挖掘后MPI或PT 制造商书面程序 制造商书面程序 按制造商书面程序对承压件进行MPI或PT 制造商书面程序 无明确要求
23 机械挖掘后MPI或PT 附录A 附录A 按附录A对承压件进行NDE,方法与缺陷监测同 附录A 有明确要求

6D第23版关于补焊的明确的总要求如下:

(1)轻微缺陷光滑打磨并确保最小壁厚;

(2)补焊应依据作业指导书进行,包括缺陷去除、焊接、热处理、NDE和报告等要求;

(3)补焊长度:≤30%部分熔透焊缝长度或≤20%全熔透焊缝,且任何补焊长度≤50mm;

(4)若补焊后需热处理,应按适用的材料标准进行;

(5)纠正锻件和板材制造缺陷的补焊应依据制造商与采购方的协议进行,铸件的补焊应依据适用的材料标准进行。

8.无损检测(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,其适用于阀门产品所有零件的NDE,包括补焊。尽管标准以附录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,阀门制造商必须严格执行。

9.术语和定义“除非另有协议”和“除非另有规定”

6D第23版中经常出现这样的限制条件“除非另有协议”和“除非另有规定”,这两个术语定义其含义是不一样的。

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,阀门关闭应为顺时针方向”,即若没有采购方规定,阀门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,无论是“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 标准附录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”,附录A的要求就成为强制性要求。所以,附录A是强制性附录–Annex A(Normativc)。

10.6D标准的发展趋势

6D第23版已较以前版本提高了兼容性。在标准的互认方面,它认可并协调丫ISO和EN标准,包括没汁标准、材料标准、焊接标准和NDE标准。以后还会有更多ISO和EN标准被引用协调到标准中,成为标准的组成部分。

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等不同体系的设计标准、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也适应经济全球化的大趋势,提高标准的兼容性。标准的生命力在于其应用的广泛性,只有兼容性好了,其广泛性才更高。未来的API标准仅提供一种基本要求的框架,而给采购方和制造商提供更大的自由空间。有部电视剧叫《我的婚姻我做主》,那么经济全球化的采购也是“我的采购我做主”,最终还是需要采购方权衡做主的责任和风险有多大!本文仅是个人观点,凡表述和理解与标准不一致之处,均以标准原文为准。

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