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文檔簡介
1、例一:雙隔離閥座管線球閥的 潛在危險,例二:ASTM A694材料不是API 6D管線球閥的閥體材料,雙隔離閥座管線球閥的潛在危險 ——給API & ISO的一封信,摘要:本文提出一個觀點:雙隔離閥座管線球閥存在潛在的危險。按照API6D-2008第7.8節(jié)的規(guī)定,一只雙隔離閥座的管線球閥,腔體泄放壓力不得超過最高操作溫度下額定工作壓力的1.33倍。如果閥門在非正常工況下工作,例如處于失火
2、狀態(tài),這一泄放壓力已大大超過在失火狀態(tài)下。按照ASME B16.34規(guī)定的額定壓力許用值。這樣,閥門的壓力邊界可能失效,閥門存在潛在的危險。,ASMEB16.34第2.2.3節(jié)警示,雙密封閥座的閥門,由于液體的膨脹,腔體中的壓力可能異常升高,從而發(fā)生危險。ASMEB16.34第2.2.3節(jié)警示;在某些工況下,設計成兩個密封座的閥門,它的兩個閥座同時雙向隔離了上、下游管道與閥腔之間的壓力差。有一種情況,是腔體內充滿液體介質,并會由于溫度升
3、高導致腔體內壓力的異常升高。例如一個高溫系統(tǒng),一只雙隔離閥座的閥門,腔內遺留強度試驗時留下的冷凝液體,如閥門處于關閉狀態(tài),殘留液體被加熱后,腔內就充滿壓力,這種情況是可能發(fā)生的,這時,買方需要提出,或者應被告知,供方應該設計或者設置或者提供一個操作程序,來保證閥腔中的壓力升高不會超過相應溫度下標準規(guī)定的壓力額定值。,“雙活塞效應”管線球閥,在石油、化工、天然氣工業(yè)的長輸管線中,常用的管線球閥提供了兩種可供選擇的密封結構。一種是具有自泄壓
4、功能的密封設計,就是無論閥門是處于全開或全關狀態(tài),任何閥腔內壓力升高,閥座能自動地將壓力泄放至下游端的管道中。另一種結構是雙隔離的密封座設計,通常稱之謂“雙活塞效應”或者說是雙隔離閥座的管線球閥,閥體上就要設置一只壓力泄放閥,這只閥將提供防止閥腔中因液體膨脹而產(chǎn)生異常升壓帶來的危險。,在API6D第7.8節(jié)中規(guī)定,閥腔壓力如果需要泄放,腔體中的泄壓裝置應避免腔體內壓力超過最高操作溫度下,壓力額定值的1.33倍。外接的泄壓閥口徑應大于或者
5、等于DN15(NPS 1/2)。,閥門的壓力邊界可能失效,例如:一只Class 600磅級的閥門,在正常溫度38℃下,腔體充滿介質水,設定的泄放壓力是該溫度下額定壓力的1.1-1.33倍(API6D11.4.5),為112-135 Bar。但閥門處于失火狀態(tài)時,如設定閥體溫度為425℃,該溫度下額定的壓力值只有57.5Bar,大大低于112-135 Bar的泄放壓力值。沒有達到泄壓閥泄放壓力,閥門的壓力邊界可能已經(jīng)失效。這就是雙隔離閥座
6、管線球閥存在的潛在危險。 57.5Bar < 112—135Bar Body pressure rate < relive valve set pressure,為什么會發(fā)生這一情況?,閥門腔體壓力的異常升高是一種非正常工況下發(fā)生的一種現(xiàn)象。API按照閥門在正常工況運行條件,制訂出的一個泄放壓力值,去避免腔體異常超壓的發(fā)生,是不合理的。這就是存在這種潛在危險的原因。,向API 6D建
7、議,雙隔離閥座的管線球閥,或者通常稱作為“雙活塞效應” 管線球閥,不能用作API6D所定義的閥門。同樣,這種結構的閥門不能按照API607做火燒試驗,以免發(fā)生意外危險。,ASTM A694材料不是API 6D管線球閥的閥體材料,問題的提出,焊接端管線球閥閥體用低強度ASTM A105或ASTM 350 LF2材料。長輸管線采用高強度API 5L X70或API 5L X80管線材料,中間需要過度段材料給予強度匹配。國外一些閥門供應商采用
8、ASTM A694《高壓傳送設施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造碳鋼和合金鋼材料》F52或F60作為過渡段材料,有的甚至直接用F52或F60作為閥體材料或閥體材料的一部分,筆者對此提出質疑。,ASME B31.8標準解讀,美國工程師協(xié)會ASME B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》是長輸管線設計的主要標準。該標準有二個附錄: 附錄A是該標準的“引用規(guī)范”。 另一附錄C是“在本規(guī)范或附錄A中未出現(xiàn)的出物”。 美國試驗和材料協(xié)會的A
9、STM A694《高壓傳送設施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造碳鋼和低合金鋼》材料標準并未被ASME B31.8納入引用規(guī)范A,而是歸入于未引用標準附錄C。,ASME B31.8標準解讀,ASME B31.8標準第Ⅰ章“材料與設備”中把材料和設備分為六類,其中[811.1(a)]即為符合本規(guī)范引用的標準和技術條件的產(chǎn)品(附錄A引用規(guī)范),并在第811.21節(jié)中明確指出,符合本規(guī)范引用的標準或技術條件的產(chǎn)品[811.1(a)],可按本規(guī)范
10、規(guī)定和限定的范圍合理使用,無需進一步評定。,ASME B31.8標準解讀,第814節(jié)中指出,“所有引用的標準見附錄A,未引用的標準見附錄C”。第811.22節(jié)中指出“不符合本規(guī)范引用的標準或技術條件的重要的產(chǎn)品和管子,閥門和法蘭器材[811.1(b)]應按811.222中規(guī)定評定。811.222節(jié)中規(guī)定,“當提交專業(yè)委員會批準時,應滿足以下要求:若可能,應用可比材料進行驗證,并宜說明該材料符合可比材料的技術要求,同時還應向專業(yè)委員會
11、提供有關化學成分和物理性能等方面的完整資料,且應在批準后方可使用”。,結 論,(1)ASTM A694《高壓傳送設施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造碳鋼和合金鋼材料》材料標準不是ASME B31.8標準附錄A所引用的標準。(2)ASTM A694材料標準是ASME B31.8標準未被引用的其他常用標準,在附錄C中。(3)ASTM A694材料標準如要使用,應按ASMEB31.8[811.222]規(guī)定提交專業(yè)委員會批準,并應在批準
12、后方可使用。,向美國工程師協(xié)會提問:,問題1:ASTM A694/A694M-2000中的碳鋼和低合金鋼的材料是否可以用作ASME/ANSI B16.34閥門的閥體和閥蓋的材料?問題2:如果供需雙方同意采用ASTM694 F52或F60作為閥體或閥蓋的材料,這一閥門是否滿足ASME/ANSI B16.34的要求。,美國工程師協(xié)會的答復,主題:B16.34-2004的問題,使用ASTM A694作為閥門部件的材料 日期:200
13、9年1月15日 編號:09-107 答復:你的提問歸納后答復如下: 問題:如果材料不是ASME B16.34-2004,表1中的材料,但是其化學成分和機械性能能滿足要求,該閥門是否是一個ASME B16.34標準所定義的閥門? 回答:否。唯一的例外是ASME鍋爐壓力容器第Ⅱ卷第Para5.1所列的材料可能可以使用。,向美國試驗和材料協(xié)會提問,問題:ASTM A694/A694M-2000中的碳鋼和低合
14、金鋼的材料,如F52和F60是否可以用于-46℃的場合。,美國試驗和材料協(xié)會答復,答復; ASTM A694/A694M標準只是高強度輸送領域的一部分,并不適用于低溫場合,用于低溫場合推薦使用ASTM A707標準。,ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析,標準的適用范圍ASTM A105標準明確規(guī)定其適用范圍為:“本標準適用于室溫和高溫下工作的壓力系統(tǒng)的鍛制碳素鋼構件,它包括符合規(guī)定尺寸、或
15、符合第2節(jié)中的引用標準,諸如ANSI/ASME標準及API標準一類的尺寸標準的法蘭、管配件、閥門和類似零件?!?就是ASTM A105材料鋼種為ANSI/ASME標準和API標準的室溫和高溫下使用的閥門鍛件而設計的。,ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析,標準的適用范圍ASTM A350標準明確規(guī)定其適用范圍為:“本標準適用于在低溫下使用并要求缺口韌性試驗的幾個級別的,碳鋼和低合金鋼的鍛造
16、或環(huán)形軋制法蘭,鍛造管道配件及閥門。它們是按規(guī)定尺寸,或按第2節(jié)中的引用像ANSI/ASME和API尺寸標準制造的法蘭、管配件、閥門和類似零件?!本褪茿STM A350材料鋼種為ANSI標準和API標準的室溫和高溫下使用的閥門鍛件而設計的。,ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析,標準的適用范圍ASTM A694標準規(guī)定其適用范圍為:“本規(guī)范包括適用于高強度輸送管路中鍛制或軋制的管法蘭,管件
17、和閥門零件?!盇STM A694材料只適用于普通高壓管道用的法蘭、管件和閥門,或者說只適用于普通液壓系統(tǒng)中用的高壓鍛制或軋制的管法蘭管件和閥門,而并不是專為ASME和API標準所定義的閥門而設計的。,ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析,結論美國試驗和材料協(xié)會ASTM A694《高壓傳送設施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造碳鋼和低合金鋼》的材料標準不能用作API 6D《管線閥門》和ASME/
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