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国内外管法兰标准的技术发展(一)

来源: 上海阀门 时间: 2012-05-27 点击: 2,780

1.概述

管法兰是管道及包括阀门在内的各种流体设备相互连接的最基本的零件,在各种工业领域得到非常广泛的应用。国内外管法兰标准众多,本文在分析国外管法兰标准的体系、国际标准及国外先进标准的基础上,结合GB/T 9112~GB/T 9124《钢制管法兰》、GB/T 13404《大直径钢制管法兰》国家标准的制修订,详细介绍了国内外钢制管法兰标准的发展方向及技术特点。

2.国外管法兰标准体系

2.1 欧洲管法兰标准体系

随着欧洲各国标准逐渐走向统一,欧洲的管法兰标准也不例外。目前,欧盟制订了一套比较完善的管法兰系列标准,该系列标准首先根据公称压力体系的不同分为PN系列和Class系列两个部分,再根据法兰材料的不同分为钢、铸铁、铜合金和铝合金四类标准,因此,欧盟的管法兰包括8项标准。而欧洲各国尽管有自己的国家标准,但各国的管法兰标准基本上等同于欧盟标准,通常只是在欧盟标准前加上本国代号,如英国的管法兰标准就是在欧盟的标准号前加上BS。欧盟的管法兰标准如下,其中Class标记的铸铁管法兰标准尚未完成。

EN 1092 — l:2007《法兰及其连接 PN标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第一部分:钢制法兰》

EN 1092 — 2:1997《法兰及其连接 PN标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第二部分:铸铁法兰》

EN 1092 — 3:2003《法兰及其连接 PN标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰第三部分:铜合金法兰》

EN 1092 — 4:2002《法兰及其连接 PN标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第四部分:铝合金法兰》

EN 1759 — 1:2000《法兰及其连接 Class标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第一部分:钢制法兰,NPSl/2~24》

EN 1759—3:2003《法兰及其连接 class标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第三部分:铜合金法兰》

EN 1759—4:2003《法兰及其连接 Class标记的管子、阀门、管件及附件用圆形法兰 第四部分:铝合金法兰》

2.2 美国管法兰标准体系

美国的管法兰标准按照材料分为钢、灰铸铁、球墨铸铁和铜合金四类,而钢法兰又分为常规法兰(NPS≤24)、大直径法兰(26≤NPS≤60)和水系统法兰(4≤NPS≤144)。其中ASME B16.47标准的大直径法兰又包括了A和B两个系列。其中A系列法兰与MSS SP—44标准一致,而B系列法兰与API 605标准一致。

ASME B16.5—20034管法兰和法兰管件》

ASME B16.47—20064大直径钢制管法兰》

MSS SP—44—20054《钢制管法兰》

API 605—1988《大直径碳钢法兰》

ASME B16.1—20054《灰铸铁管法兰和法兰管件》

AwwA C207—2001《供水系统用钢制管法兰4”~144”(100mm~3600mm)》

ASME B16.24—2001《铸铜合金管法兰及法兰管件》

ASME B16.42—2006《球墨铸铁管法兰及法兰管件》

2.3 ISO管法兰标准体系

ISO管法兰标准按照材料分为钢、铸铁、铜合金及合成材料等三类,即:

ISO/FDIS 7005—1—2007《金属法兰第一部分用于工业和通用管路系统的钢制管法兰》

ISO 7005—2—19886金属法兰第二部分铸铁法兰》

ISO 7005—3—1988《金属法兰第三部分铜合金及合成材料法兰》

ISO管法兰标准反映了国际管法兰标准的发展趋势,虽然钢制管法兰标准ISO/FDlS 7005—1—2007目前还处在最终国际标准草案阶段,尚未成为正式标准,但是该标准经过国际标准化组织的多年努力已基本成型,可能还会有局部的修改,它基本上能够反映出今后钢制管法兰标准的发展趋势。

3.我国管法兰标准体系

我国管法兰国家标准除了常规管法兰体系外,另外还有一个船用法兰标准体系,两个体系相对独立。每个体系又按照材料分为钢、铸铁、铜(铜合金)等三类。对于钢制法兰,除了国家标准外,还有HG、SH及JB等行业标准,因此,与国外比较,我国的法兰标准体系体系结构比较繁杂,并且具有浓重的行业色彩和行政色彩,从而造成了用户使用的困惑与困难。

GB/T 9112~9124—2000《钢制管法兰》

GB/T 13404—1992《大直径碳钢管法兰》

HG 20592~20626—1997《钢制管法兰》

SH 3406—1996《石油化工钢制管法兰》

JB/T 74~86—1994《钢制管法兰》

GB/T 17241—1998《铸铁管法兰》

GB/T 15530—1995《铜合金法兰》

船用钢法兰:GB/T 2504—1989《船用铸钢法兰(四进位)》、GB/T 2506—2005《船用搭焊钢法兰(四进位)》、GB/T 2508—19894船用搭焊钢环松套钢法兰(四进位)》、GB/T 4450—1995《船用盲板钢法兰》、GB/T 10745—1989《船用法兰类型(四进位)》、GB/T 10746—19896船用对焊钢法兰(四进位)》、GB/T 10747—1989《船用对焊钢环松套钢法兰》、GB/T 10751《船用扁圆形焊接钢法兰》。

船用铁制法兰:GB/T 2503—1989《船用铸铁法兰(四进位)》、GB/T 10750一1989《船用扁圆形铸铁和铸钢法兰》。

船用铜法兰:GB/T 2505一l989{船用铸铜法兰(四进位)》、GB/T 2507—1989{船用焊接铜法兰(四进位)》、GB/T 10748—1989~船用焊接铜环松套钢法兰(四进位)》、GB/T 10749—1989《船用铜管折边松套钢法兰(四进位)》。

4.我国管法兰新标准体系的建立

根据对国内外管法兰标准体系的分析和对照可以看出,管法兰标准体系按照材料进行分类比较合理,通常分为钢、铸铁、铜合金、铝合金四类。除了特殊法兰以外,一般管法兰标准不应该按行业进行分类,因为管法兰是涉及连接和互换的基础标准,标准化、通用化程度越高,制造厂和用户的使用就越方便。正在修订的我国管法兰标准已经将常规管法兰国家标准与船用管法兰国家标准进行合并,成为统一的国家标准。作者认为,在时机成熟的时候,应该将JB、SH及HG等管法兰的行业标准废除。使我国的管法兰标准成为一个完全与国际接轨、互换性好并且高度统一的标准体系。

5.钢制管法兰标准的体系结构分析及国家标准的修订原则

5.1 ISO钢制管法兰标准体系的演变及分析

钢制管法兰使用的范围最广,是管法兰标准的重点。国际标准曾经试图将全世界的钢制管法兰标准进行统一,1SO 7005—1—1992标准就是在这样的设想下制订的,该标准以美国ASME B16.5标准为基础,再加上德国D1N钢制管法兰标准PN2.5~PN40的压力级以及ASME B16.47标准A系列的内容,试图将原来不同的法兰体系通过重新组合形成一个被全世界所接受的钢制管法兰新体系,该体系结构见表l。

表1 ISO 7005-1-1992标准的结构体系
法兰系列 压力级 尺寸范围及说明
系列1
(基本系列)
PN10 DN10~DN3000,参照德国DIN标准
PN16 DN10~DN2000,参照德国DIN标准
PN20(class150) DN10~DN600,
参照美国ASME B16.5标准
大于DN600的
参照美国
ASME B16.47 A系列
PN50(class300)
PN110(class600)
PN150(class900) DN15~DN600,
参照美国ASME B16.5标准
PN260(class1500) _
PN420(class2500) DN15~DN300,
参照美国ASME B16.5标准
系列2
(不推荐使
用的系列)
PN2.5 DN10~DN4000,参照德国DIN标准
PN6 DN10~DN3600,参照德国DIN标准
PN25 DN10~DN1000,参照德国DIN标准
PN40 DN10~DN600,参照德国DIN标准

该钢制管法兰标准自1992年发布后,从使用效果来看,该标准的制订是不成功的。因为它忽视了一个重要的事实,即以德国为主的欧洲管法兰体系和美国的管法兰体系是完全不同并且是相互独立的两个管法兰体系,世界各国的工程项目通常都是只采用其中的一个管法兰体系进行设计,要将两个法兰体系打乱并重新组合,势必要对各种工程项目的设计进行重大的修改,因此很难被用户所接受。通过多年的实践,国际标准化组织也认识到了这一问题,因此在对ISO 7005—1标准的修订时对标准体系做出了重大的调整。这些重大的调整和修改在ISO/FDIS 7005—1—2007最终标准草案中得到了充分的体现,该标准的体系结构见表2。

表2 ISO/FDIS 7005-1-2007标准的结构体系
法兰系列 说明
PN系列 直接引用欧盟的EN1092-1标准
Class系列 小于等于NPS24(DN600)直接引用美国ASME B16.5标准 NPS26(DN650)~NPS60(DN1500)直接引用美国ASME B16.47标准
K系列 直接引用日本JIS B2220标准(根据ISO标准化组织对该最终标准草案的审查,可能取消日本JIS B2220的K系列法兰)

从表2可以产出,国际标准化组织认识到了标准体系是不能随意打乱和重新组合的,在ISO/FDIS 7005—1—2007的最终标准草案中列出了三个法兰系列,而法兰的具体尺寸数据直接引用三个系列的相关标准。据了解,尽管日本通过大量的工作,将K系列的法兰列入了ISO的最终标准草案中,但是由于该系列的法兰在日本以外的国家很少使用,因此,在正式标准中有可能取消该系列的法兰。

5.2 钢制管法兰国家标准的修订原则

通过对国内外标准体系的分析和研究,制订了钢制管法兰国家标准的修订原则如下:

(1)将常规管法兰与船用管法兰整合,使钢制管法兰的国家标准走向统一。

(2)标准的修订主要参考ISO/FDIS 7005—1—2007的体系结构,考虑到日本的K系列管法兰标准在我国使用较少,因此,修订后的国家标准暂不纳入该部分的法兰数据。

(3)国际标准ISO/FDIS 7005—1—2007没有具体的法兰尺寸数据,而是直接引用其他标准,而国家标准考虑到标准使用的方便,同时考虑到我国标准的制定原则,因此,标准将包括所有规格法兰的尺寸数据。

(4)由于钢制管法兰是一个涉及设备、管道连接和互换的基础标准,因此,法兰的尺寸数据尽可能与国外标准数据一致,确保国内外钢制管法兰具有更好的连接性和互换性。

(5)修订后的钢制管法兰标准的结构体系见表3。

表3 修订后钢制管法兰标准的结构体系
法兰系列 说明
PN系列 公称压力范围PN2.5~PN400、公称尺寸范围DN10~DN4000。法兰的公称压力、公称尺寸、结构形式、密封面型式、尺寸、压力-温度额定值等主要技术内容基本采用欧盟EN 1092-1-2007标准,并根据我国的实际情况对标准的格式做全面的修改,结合我国的实际情况,对技术内容做适当的修改和补充。标准号:GB/T9112~9124
Class系列 公称压力范围Class150~Class2500、公称尺寸范围NPS1/2(DN15)~NPS24(DN600)。法兰的公称压力、公称尺寸、结构形式、密封面型式、尺寸、压力-温度额定值等主要技术内容基本采用美国的ASME B16.5-2003标准,并根据我国的实际情况对标准的格式做全面的修改,根据我国的实际情况,对技术内容做适当的修改。标准号:GB/T9112~9124 公称压力范围Class150~Class900、公称尺寸范围NPS26(DN650)~NPS60(DN1500)。法兰的公称压力、公称尺寸、结构形式、密封面型式、尺寸、压力-温度额定值等主要技术内容基本采用美国ASME B16.47-2006标准,并根据我国的实际情况对标准格式及技术内容做适当修改。标准号:GB/T 13404

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