管線球閥設(shè)計的重大變革

1、從標準從標準ASME B16.34ASME B16.34引言談起引言談起管線球閥設(shè)計的重大變革管線球閥設(shè)計的重大變革第五版第五版20132013引言引言一、一、ASME B16.34ASME B16.342一. B 16.34引言 美國國家標準旨在為制造商、用戶，以及公眾之間提供一個雙方約定的基礎(chǔ)。美國國家標準的存在本身并不排除不符合該標準產(chǎn)品的制造，銷售或產(chǎn)品的使用。只有在引用本標準，作為產(chǎn)品的指定標準、規(guī)范、銷售合同或公共法規(guī)時，才確定強制遵守。 3引言第一段說了三個內(nèi)容：1.B16.34標準是供需雙方約定的基礎(chǔ)；2.標準本身不排除不符合本標準的產(chǎn)品制造、銷售和使用；3.引用本標準作為產(chǎn)品

2、標準，要強制遵守。4一. B 16.34引言 本標準必須指出，標準是反映各行業(yè)閥門通用的某些要求，這些要求可能不適合于某些已知用途的閥門，它可能包含某些令人滿意的成功經(jīng)驗證實的產(chǎn)品特性。油、氣產(chǎn)品管道中開發(fā)和使用的相關(guān)閥門就是恰當?shù)睦?。這些閥門符合現(xiàn)有的API 6DAPI 6D標準，其自身就可滿足聯(lián)邦法規(guī)和管道安全運行局輸送部所制定的規(guī)則要求。5一. B 16.34引言 標準明確指出，標準反映閥門的通用要求，這一要求不適合已經(jīng)使用的API 6D管線球閥。6一. B 16.34引言 這一引言從1978年第一版至2013年第五版沒有變化，唯一的變更是：1978版1998版，引言中含有“本引本引言

3、不是言不是B16.34XXB16.34XX版的一部分版的一部分”。2013新版，取消了引言中“本引言不本引言不是是B16.34XXB16.34XX版的一部分版的一部分”。7一. B 16.34引言二、二、ASME ASME B16.34B16.34與與API 6DAPI 6D發(fā)展的歷史發(fā)展的歷史8 API(美國石油學會)作為美國貿(mào)易協(xié)會下屬的一個機構(gòu)成立于1991年。其任務(wù)是，向政府提供稅務(wù)建議，所屬工業(yè)領(lǐng)域的統(tǒng)計，制訂行業(yè)標準。9二、ASME B16.34與API6D發(fā)展的歷史 第一個標準是有關(guān)螺紋的標準，發(fā)行于1924年，至今已有500個標準，覆蓋石油工業(yè)的所有領(lǐng)域。API標準是：學會的技

4、術(shù)權(quán)威，是一個技術(shù)中心，代表行業(yè)的水平和提供最佳范例，促進規(guī)程合理化，在全世界石油領(lǐng)域中運行，API是美國國家標準學會(ANSI)認可10二、ASME B16.34與API6D發(fā)展的歷史API 6D的前身是API 5GI，發(fā)行于1936年九月經(jīng)五次修訂，于1947年第五版發(fā)行時正式更名為API 6D。至今已出版第24版。11二、ASME B16.34與API6D發(fā)展的歷史B16.34的發(fā)展與演變 1969年12月，美國國家標準 B 16委員會的名稱從“管道法蘭和管件標準化委員會”改為“閥門、管件和墊片標準化委員會”，該委員會批準成立一個分委會來制定不同于法蘭連接端的鋼制閥門的新標準的方案。12

5、B16.34的發(fā)展歷史 1977年6月16日，由美國國家標準學會（ANSI）批準發(fā)布 B16.34“法蘭端、螺紋端、焊接端鋼制閥門”技術(shù)標準。 提出“壓力溫度等級”來規(guī)范承壓殼體邊界力學性能與壓力、溫度材料的函數(shù)關(guān)系。13B16.34的發(fā)展歷史u1981年8月14日，美國國家標準學會批準B 16.34第二版。擴大了材料的應(yīng)用范圍，增加了鎳基合金。u1985年，增加了承插焊和螺紋端閥門的要求。u1994年，采用適用于ASME鍋爐壓力容器規(guī)范的最新材料數(shù)據(jù)，按照附錄F重新計算壓力溫度等級表。并與1996年10月3日由美國國家標準學會（ANSI）批準。14B16.34的發(fā)展歷史 1999年，修訂該標

6、準，包括公制單位作為主要的參考單位。采用最新版的ASME鍋爐壓力容器規(guī)范，第卷D部分的數(shù)據(jù)，重新計算所有的壓力溫度等級。即20042004版版于2004年2月20日由美國國家標準學會（ANSI）批準。15B16.34的發(fā)展歷史u1999年，修訂該標準，包括公制單位作為主要的參考單位。采用最新版的ASME鍋爐壓力容器規(guī)范，第卷D部分的數(shù)據(jù)，重新計算所有的壓力溫度等級。即20042004版版于2004年2月20日由美國國家標準學會（ANSI）批準。u2007年開始修訂，修改壓力溫度等級，增加新材料，所有的應(yīng)符合最新版的ASME鍋爐壓力容器規(guī)范，第卷，D部分的材料性能。即20092009版版于200

7、9年6月18日由美國國家標準學會（ANSI）批準。16 API 6D發(fā)行于1936年九月B16.34發(fā)行于1977年元月從歷史上二者沒有血緣關(guān)系，設(shè)計標準在產(chǎn)品標準之后，API 6D標準產(chǎn)品已有40年歷史。B16.34的發(fā)展歷史 一直到2008年API 6D-22版，API 6D將B16.34,ASME8(1),(2)并列的列入API 6D的設(shè)計標準。這是經(jīng)過近40年兩個標準的相互影響、滲透，形成的一個新的認識，形成一個新的標準條款B16.34的發(fā)展歷史ASME B16.34是由美國機械工程師學會（ASME）制定，并由美國國家標準學會（ANSI）批準；API 6D是美國石油學會（API）制定，

8、并由美國國家標準學會（ANSI）批準；19B16.34的發(fā)展歷史三、三、B16.34B16.34標準對閥門制造業(yè)貢獻標準對閥門制造業(yè)貢獻20歷史上閥門的設(shè)計，輸入：通徑D，工作壓力P，工作溫度t，工作介質(zhì)（決定材料），閥門類別，閥門結(jié)構(gòu)，外部載荷等B16.34對閥門制造業(yè)的貢獻：B16.34對閥門制造業(yè)的貢獻： 用表格形式建立閥體壓力邊界完整性與材料、壓力、溫度的關(guān)系，提出閥門磅級Class概念，按Class來設(shè)計閥門的理念。22 定義了一個閥門的壓力等級，Class150，Class300，Class600等，然后對于某一閥門材料組別，給出一個閥門壓力等級與閥門的工作壓力、工作溫度關(guān)系圖表。

9、這樣，閥門制造廠按閥門的壓力等級來設(shè)計制造閥門，從而使閥門容易實現(xiàn)標準化，系列化設(shè)計。 ClassF（材料，壓力，溫度）23B16.34對閥門制造業(yè)的貢獻： 為進一步簡化閥門的設(shè)計，ASME B16.34給出閥門最小壁厚與閥門通徑、壓力等級的函數(shù)關(guān)系圖表，閥門殼體的強度設(shè)計只需查表即可，無須進行繁瑣的計算。這樣，給閥門制造業(yè)帶來了很大方便，對保障閥門的安全服役做出重要的貢獻。 t=f(Class,NPS）24B16.34對閥門制造業(yè)的貢獻： 用函數(shù)表達來解讀： 閥體強度（壁厚）=f（材料，壓力，溫度，口徑，結(jié)構(gòu)形式，閥門類別，外部載荷） 閥體的壁厚=F（Class，口徑）。 閥門的設(shè)計，制造按

10、Class（磅級）和口徑來分類。閥門標準化設(shè)計。 25 但是，問題有它的兩面性。這樣一個不考慮閥門種類，閥體的結(jié)構(gòu)型式，一個組別內(nèi)材料的不同強度給出的最小壁厚，是一個“保守上限值”。這一值對中小閥門影響不大，隨著口徑增大，壓力等級提高，材料的消耗增加很大。26提供了一個保守的“上限值” 忽略閥門種類，閥門結(jié)構(gòu)型式對強度的影響，所以標準是保守的。 對閥體局部應(yīng)力的考慮，包含在材料的安全系數(shù)，所以標準是保守的。27提供了一個保守的“上限值” 對于同組別材料中不同材料，不同機械性能對閥體強度影響未予考慮，所以標準是保守的。28提供了一個保守的“上限值” B16.34的最大貢獻是簡化了閥門的設(shè)計，提供

11、了一個全球標準化的閥門產(chǎn)品。29B16.34在2008年之前不是API 6D的設(shè)計標準；B16.34在2008年以后是可選的設(shè)計標準之一。四、四、ASME B16.34ASME B16.34與與API 6DAPI 6D的關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)與存在問題與存在問題30B16.34與API 6D不存在緊密的關(guān)聯(lián)。uAPI 6D標準與API 6D的閥門在B 16.34，1978年正式頒布之前，已經(jīng)使用了三十年。u1978年以后，B 16.34作為API 6D的一個引用標準。u2008年之前的API 6D標準中，沒有具體指出引用B 16.34的具體章節(jié)。uB16.34引言中提出，本標準可能不適合于已經(jīng)使用的閥門，

12、例如，API 6D閥門。31開孔補強中頻繁出現(xiàn)。，在。是應(yīng)力集中的衰減半徑ASMEBdtdtmm34.161 . 1開孔處應(yīng)力集中理論，閥頸壁厚的規(guī)定是基于32 例如： API 6D的閥門結(jié)構(gòu)：上裝式球閥和三段式管線球閥（無閥頸閥門），它的設(shè)計不符合B 16.34B 16.34中6.1.36.1.3閥體頸部閥體頸部中的要求，即： 33343536存在的問題是：(1)管線球閥是一個無閥頸的閥門；上裝式閥門的閥頸很短；不符合B16.34的相關(guān)規(guī)定。(2)B16.34提供的是一個保守的上限值，在大口徑產(chǎn)品設(shè)計中偏于保守而增加閥門制造成本。為協(xié)調(diào)API 6D-2008版對壁厚作出變更：在6.1.1壁厚

13、節(jié)中提出“對于多件閥體結(jié)構(gòu)，如三片式的壁厚要求”。（C）對于多件閥體結(jié)構(gòu)的閥門，如三片式球閥，其中閥體是由主閥體和附屬于它的兩個左、右閥體構(gòu)成的，其內(nèi)徑d值確定為：（1）對于兩個左、右閥體，d值應(yīng)符合6.1.2節(jié)（a）的要求。（2）對于主閥體，d值應(yīng)是主閥體的內(nèi)徑。如果主閥體壁有軸向孔，無論是直通的還是部分螺紋連接的，內(nèi)外管間隙也應(yīng)滿足圖2中f和g的尺寸要求。38 例如一個Class900，NPS 48的球閥，德國舒克公司按AD 2000設(shè)計的重量為為19噸，而按B16.34設(shè)計的重量為28.5噸。所以閥門制造業(yè)按ASME第卷鍋爐壓力容器建造規(guī)則設(shè)計勢在必行。39國外管線球閥著名公司對B16.

14、34標準在樣本中的表述：美國 CameronAPI 6D，ANSI相關(guān)標準意大利 GroveB16.34，API 6D德國 ShuckAD 2000，API 6D捷克 MSAB16.34，ASME -（1）（2）,API 6D日本 TIXASME , API 6D401.Cameron，舒克，日本TIX的閥體不滿足B16.34；2.B16.34不考慮筒形和球狀壁厚的不同。412008第23版API 6D的重要性 承壓元件的設(shè)計和計算方法應(yīng)按照國承壓元件的設(shè)計和計算方法應(yīng)按照國際上認可的設(shè)計規(guī)范或標準的規(guī)定，同時際上認可的設(shè)計規(guī)范或標準的規(guī)定，同時考慮到管子負荷，操作力等等。標準的選考慮到管子負

15、荷，操作力等等。標準的選用按協(xié)議規(guī)定。用按協(xié)議規(guī)定。注注1 1：國際上認可的設(shè)計規(guī)范或標準，例如：國際上認可的設(shè)計規(guī)范或標準，例如ASMEASME第第卷第卷第1 1篇或第篇或第2 2篇，篇，ASME B16.34ASME B16.34，EN 12516-1EN 12516-1和和EN 13445-3EN 13445-3。uB 16.34B 16.34是作為是作為API 6DAPI 6D閥門供選用的設(shè)計閥門供選用的設(shè)計標準之一，但不是唯一的設(shè)計標準。標準之一，但不是唯一的設(shè)計標準。4220092009版版B16.34B16.34作了相應(yīng)的調(diào)整作了相應(yīng)的調(diào)整 在B 16.34-2009版中，為了滿

16、足API 6D-2008版的要求，修改了6.1.2（C）章節(jié)，增加了三段式閥門的壁厚。即： （C）對于多件閥體結(jié)構(gòu)的閥門，如三片式球閥，其中閥體是由主閥體和附屬于它的兩個左、右閥體構(gòu)成的，其內(nèi)徑d值確定為：（1）對于兩個左、右閥體，d值應(yīng)符合6.1.2節(jié)（a）的要求。（2）對于主閥體，d值應(yīng)是主閥體的內(nèi)徑。如果主閥體壁有軸向孔，無論是直通的還是部分螺紋連接的，內(nèi)外管間隙也應(yīng)滿足圖2中f和g的尺寸要求。43問題（問題（1 1）：根據(jù)）：根據(jù)ASME B16.34-2009ASME B16.34-2009版版6.1.26.1.2（C C），），兩片式球閥設(shè)計是否可以看作是多件閥體結(jié)構(gòu)？兩片式球閥設(shè)

17、計是否可以看作是多件閥體結(jié)構(gòu)？答：答： 不是。不是。44某些國外的閥門制造商把B16.34作為產(chǎn)品的設(shè)計標準，不準確的引用B16.34的某些章節(jié)。國內(nèi)的閥門制造業(yè)，全面執(zhí)行B16.34的設(shè)計標準，并在某些標準中把B16.34的最小壁厚作為強制執(zhí)行的標準。列入TS認證。 B16.34 B16.34是是API 608API 608的設(shè)計、制造標的設(shè)計、制造標準準五、五、ASME B16.34ASME B16.34與與API 608API 608的的關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)46 API 608，第五版-2012標準前言中指出，API標準旨在為煉油、石化、化工的終端用戶確定ASME B16.34（法蘭、螺紋連接、焊接

18、端閥門）要求之外的附加的對于設(shè)計、操作、及性能要求。 如同以下API標準為其他類型閥門提供附加要求，API 608旨在為鋼制及合金鋼球閥提供ASME B16.34要求之外的類似上述附加要求。 API 598,API 599,API 600,API 602,API 603,API 60947在API 608中明確規(guī)定：u4.2 殼體額定值閥門殼體壓力溫度額定值應(yīng)依照ASME B16.34中標準等級列出的值對殼體材料評定額定值。u5.1 通則按照本標準設(shè)計制造的閥門應(yīng)符合ASME B16.34標準等級的要求和本標準的附加要求。u5.3 閥體5.3.1 閥體壁厚（見注解）應(yīng)按符合ASME B16.3

19、4對標準等級的要求。ASME壁厚基于閥門的標準等級而非4.1中的壓力溫度額定值。注解 閥體可能由多部件組成，如：閥體、閥蓋等。48 API 608與B16.34緊密相關(guān)。 B16.34是API 608閥門設(shè)計、制造、驗收基礎(chǔ)標準，另外增加一些附加要求。49六、關(guān)于六、關(guān)于ASME B16.34ASME B16.34標準標準適用范圍的解讀適用范圍的解讀50B16.34是API 608的設(shè)計、制造、銷售標準，是API 608閥門，供需雙方的一個規(guī)范性約定；B16.34在API 6D-2008版之前，標準沒有規(guī)定API 6D的設(shè)計標準，只是一個被引用的標準；在1978年B16.34分布之前，API

20、6D閥門已在油、氣管線應(yīng)用了近30年；51標準API 6D-23-2008，規(guī)定了B16.34是國際上認可的設(shè)計標準之一?？梢宰鳛樵O(shè)計標準，但不是唯一的標準。其他的國際上認可的標準是ASME -(1)(2)鍋爐壓力容器標準，或BS XXX；由于API 6D把B16.34作為設(shè)計標準之一。B16.34對兩個標準之間的不協(xié)調(diào)，作為修正。增加了三段式球閥壁厚的新規(guī)定，使分體式管線球閥壁厚增加1.5倍。52行業(yè)中存在的問題1.標準不翻譯前言和引言，使閥門界對B16.34存在長期的誤讀；2.將B16.34看作為所有閥門的唯一設(shè)計標準；53行業(yè)中存在的問題3. 在國際等同標準制訂中，沒有考慮B16.34的

21、引言重要提示；4. 直接影響閥門制造業(yè)的TS取證，閥門監(jiān)理，閥門試驗、驗收。54七、管線球閥設(shè)計的重大變革七、管線球閥設(shè)計的重大變革55學習學習ASME ASME ，使用，使用ASME ASME 。1. 中國的管線球閥如果采用B16.34新標準進行設(shè)計，其重量將是國外管線球閥重量的1.21.35倍，將失去商業(yè)競爭的優(yōu)勢。 例如，Class900/NPS48按B16.34設(shè)計，筒形全焊接球閥重量是28.5噸，而按ASME -(1)(2)設(shè)計的球形全焊接球閥重量為19噸。 因此，采用ASME -(1)(2)進行設(shè)計是管線球閥產(chǎn)品的必由之路。 562. 在國際招標中正式把ASME -(1)作為閥門的設(shè)計標準。 壓力邊界設(shè)計和計算，包括螺栓連接，應(yīng)滿足壓力邊界設(shè)計和計算，包括螺栓連接，應(yīng)滿足ASME -1ASME -1的要求，并考慮管道載荷（在操作和安裝狀態(tài)下）和操