雙活塞不適于6D和A694過渡段材料鄔佑靖

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1 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。2 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

2、，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(shè)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(nèi)充滿液體介質(zhì)，并會由于溫度升高導(dǎo)致腔體內(nèi)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(nèi)遺留強度試驗時留下的冷凝液體，如閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，殘留液體被加熱后，腔內(nèi)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(yīng)被告知，供方應(yīng)該設(shè)計或者設(shè)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(yīng)溫度下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓力額定值。 3 “雙活塞效應(yīng)”管線球閥 在石油、化工、天然氣工業(yè)的長

3、輸管線中，常用的管線球閥提供了兩種可供選擇的密封結(jié)構(gòu)。一種是具有自泄壓功能的密封設(shè)計，就是無論閥門是處于全開或全關(guān)狀態(tài)，任何閥腔內(nèi)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(jié)構(gòu)是雙隔離的密封座設(shè)計，通常稱之謂“雙活塞效應(yīng)”或者說是雙隔離閥座的管線球閥，閥體上就要設(shè)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。4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(yīng)避免腔體內(nèi)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(yīng)大于或者等于DN15（NPS 1/2）。5 閥門的壓力邊界可能失效 例如:一只Class 600磅級

4、的閥門，在正常溫度38下，腔體充滿介質(zhì)水，設(shè)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(shè)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(dá)到泄壓閥泄放壓力，閥門的壓力邊界可能已經(jīng)失效。這就是雙隔離閥座管線球閥存在的潛在危險。 57.5Bar 112135Bar Body pressure rate relive valve set pressure 6 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

5、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。7 向API 6D建議雙隔離閥座的管線球閥，或者通常稱作為“雙活塞效應(yīng)” 管線球閥，不能用作API6D所定義的閥門。同樣，這種結(jié)構(gòu)的閥門不能按照API607做火燒試驗，以免發(fā)生意外危險。8ASTM A694材料不是API 6D管線球閥的閥體材料9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(yīng)商采用ASTM A694高壓傳送設(shè)施管法蘭、

6、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(zhì)疑。10ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計的主要標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)有二個附錄： 附錄A是該標(biāo)準(zhǔn)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ASTM A694高壓傳送設(shè)施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造碳鋼和低合金鋼材料標(biāo)準(zhǔn)并未被ASME B31.8納入引用規(guī)范A，而是歸入于未引用標(biāo)準(zhǔn)附錄C。11ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)解讀 ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)第章“材料與

7、設(shè)備”中把材料和設(shè)備分為六類，其中811.1（a）即為符合本規(guī)范引用的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的產(chǎn)品811.1（a），可按本規(guī)范規(guī)定和限定的范圍合理使用，無需進(jìn)一步評定。12ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)解讀 第814節(jié)中指出，“所有引用的標(biāo)準(zhǔn)見附錄A，未引用的標(biāo)準(zhǔn)見附錄C”。第811.22節(jié)中指出“不符合本規(guī)范引用的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的重要的產(chǎn)品和管子，閥門和法蘭器材811.1（b）應(yīng)按811.222中規(guī)定評定。811.222節(jié)中規(guī)定，“當(dāng)提交專業(yè)委員會批準(zhǔn)時，應(yīng)滿足以下要求：若可能，應(yīng)用可比材料進(jìn)行驗證，并宜說明該材料符合

8、可比材料的技術(shù)要求，同時還應(yīng)向?qū)I(yè)委員會提供有關(guān)化學(xué)成分和物理性能等方面的完整資料，且應(yīng)在批準(zhǔn)后方可使用”。13結(jié) 論（1）ASTM A694高壓傳送設(shè)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(biāo)準(zhǔn)不是ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)附錄A所引用的標(biāo)準(zhǔn)。（2）ASTM A694材料標(biāo)準(zhǔn)是ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)未被引用的其他常用標(biāo)準(zhǔn)，在附錄C中。（3）ASTM A694材料標(biāo)準(zhǔn)如要使用，應(yīng)按ASMEB31.8811.222規(guī)定提交專業(yè)委員會批準(zhǔn)，并應(yīng)在批準(zhǔn)后方可使用。14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/ANS

9、I 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。15美國工程師協(xié)會的答復(fù) 主題：B16.34-2004的問題，使用ASTM A694作為閥門部件的材料 日期：2009年1月15日 編號：09-107 答復(fù)：你的提問歸納后答復(fù)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(xué)成分和機(jī)械性能能滿足要求，該閥門是否是一個ASME B16.34標(biāo)準(zhǔn)所定義的閥門？ 回答：否。唯一的例外是ASME鍋爐壓力容器第卷第Para5.1所列的材料可能可以

10、使用。16向美國試驗和材料協(xié)會提問問題：ASTM A694/A694M-2000中的碳鋼和低合金鋼的材料,如F52和F60是否可以用于-46的場合。17美國試驗和材料協(xié)會答復(fù) 答復(fù)； ASTM A694/A694M標(biāo)準(zhǔn)只是高強度輸送領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)。18 ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍ASTM A105標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其適用范圍為：“本標(biāo)準(zhǔn)適用于室溫和高溫下工作的壓力系統(tǒng)的鍛制碳素鋼構(gòu)件，它包括符合規(guī)定尺寸、或符合第2節(jié)中的引用標(biāo)準(zhǔn)，諸如ANSI/ASME標(biāo)準(zhǔn)及API標(biāo)準(zhǔn)一類

11、的尺寸標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和API標(biāo)準(zhǔn)的室溫和高溫下使用的閥門鍛件而設(shè)計的。19ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍ASTM A350標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其適用范圍為：“本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和API標(biāo)準(zhǔn)的室溫和高溫下使用的閥門鍛件而設(shè)計的。20ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍ASTM A694標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)所定義的閥門而設(shè)計的。21ASTM A105、ASTM 350 LF2與 ASTM A694材料比較分析 結(jié)論美國試驗和材料協(xié)會ASTM A694高壓傳送設(shè)施管法蘭、管件、閥門和零件用鍛造