安全閥API標(biāo)準(zhǔn)ASME規(guī)范教材

安全閥API標(biāo)準(zhǔn)ASME規(guī)范教材標(biāo)準(zhǔn)目錄APIRP520煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝PartI定徑和選擇（第7版2000年1月）PartⅡ安裝（第5版2003年1月）APIStd526鋼制法蘭泄壓閥（第5版2002年6月）APIStd527泄壓閥閥座的密封性（第3版1991年7月重新確認(rèn)1996年5月）APIRP576泄壓裝置的檢查（第2版2000年12月）ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范（2004年）第Ⅰ卷動力鍋爐安全閥和安全泄放閥第Ⅷ卷第一冊壓力容器泄壓裝置ASMEPTC25泄壓裝置—性能試驗規(guī)范（2001年）2007/04/05of200API標(biāo)準(zhǔn)、ASME規(guī)范的內(nèi)容APIRP520、576介紹了各種類型安全閥的結(jié)構(gòu)及其特點APIRP520PartⅠ列出各種流體介質(zhì)（氣體、蒸汽、液體及兩相流）排量下所需流道面積的計算方法，并給出相關(guān)修正系數(shù)APIStd526規(guī)定了14種流道直徑（喉徑）在不同溫度和壓力下的各種規(guī)格、壓力級及基本材料要求，并規(guī)定必須執(zhí)行ASME規(guī)范的相應(yīng)制造和試驗要求

APIStd527規(guī)定了泄壓閥的密封性試驗方法和要求APIRP520PartⅡ列出有關(guān)安裝方面的一些要求ASMEPTC25為泄壓裝置的試驗裝置、試驗方法和試驗報告提供了標(biāo)準(zhǔn)APIRP576列出泄壓裝置的檢查和維修要求2007/04/05of200API標(biāo)準(zhǔn)、ASME規(guī)范的特點對安全閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計、排量計算、規(guī)格、壓力級、材料、制造、試驗、運(yùn)輸、安裝、檢查、使用和維修，均有完整的、全面的基本要求安全閥的規(guī)格、品種多——便于選擇合理規(guī)格的安全閥

14種（D~T）流道直徑（Do=9.5~146)

6種壓力級（150~2500lb）

25種規(guī)格

-268oC~+538oC安全閥的溫度-壓力級選擇明確2007/04/05of200APIRECOMMENDEDPRACTICE520Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevicesinRefineries煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝第Ⅰ部分定徑和選擇第7版2000年1月2007/04/05of200前言

APIRP520是石油工業(yè)部門的工程技術(shù)人員數(shù)年工作經(jīng)驗的總結(jié)。

本推薦方法是對《ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范》第Ⅷ卷《壓力容器》相關(guān)內(nèi)容的補(bǔ)充，而并非是取代這些適用的法律和法規(guī)。

本推薦方法的采用者務(wù)必注意：此類出版物并非十全十美，任何書面的文字規(guī)定均不能取代合格的工程分析。

APIRP520PartI2007/04/05of200引言泄壓裝置定徑程序參考文獻(xiàn)附錄APIRP520PartI2007/04/05of200適用于煉油廠和相關(guān)工業(yè)最大允許工作壓力≥15psig（0.103MPa）無火壓力容器和相關(guān)設(shè)備的泄壓裝置APIRP520PartI引言引言

1.1范圍2007/04/05of2001.2.114條是關(guān)于泄壓裝置1.2.29條是關(guān)于泄壓裝置的尺寸特性1.2.329條是關(guān)于操作特性APIRP520PartI引言1.2術(shù)語2007/04/05of200APIRP520PartI引言泄壓裝置pressurereliefdevice

泄壓裝置是靠進(jìn)口靜壓驅(qū)動，在出現(xiàn)事故或工況不正常時開啟，以防止內(nèi)部流體壓力的上升超過規(guī)定數(shù)值。該裝置也能設(shè)計成防止過量的內(nèi)部真空?！箟洪ypressurereliefvalve

—非重新閉合泄壓裝置

non-reclosingpressurereliefdevice

—真空泄放閥vacuumreliefvalve2007/04/05of200泄壓閥pressurereliefvalve—泄放閥reliefvalve

比例式，不可壓縮流體—安全閥safetyvalve快開特性或突跳動作，可壓縮流體—安全泄放閥safetyreliefvalve依用途可用作安全閥或泄放閥APIRP520PartI引言2007/04/05of200常規(guī)式泄壓閥

conventionalpressurereliefvalve平衡式泄壓閥

balancedpressurereliefvalve先導(dǎo)式泄壓閥

pilotoperatedpressurereliefvalveAPIRP520PartI引言2007/04/05of200

有效排量系數(shù)

effective

coefficientofdischarge額定排量系數(shù)

ratedcoefficientofdischarge額定排量

ratingrelievingcapacityAPIRP520PartI引言2007/04/05of200整定壓力setpressure開啟壓力openingpressure冷態(tài)試驗差壓力

colddifferencetestpressure背壓backpressure附加背壓

superimposedbackpressure排放背壓

built-upbackpressure

APIRP520PartI引言2007/04/05of200關(guān)閉壓力closingpressure啟閉壓差blowdown前泄simmer泄漏試驗壓力leak-testpressure超過壓力overpressure積聚accumulationAPIRP520PartI引言2007/04/05of200APIRP520PartI引言2007/04/05of2002泄壓裝置本章闡述了單獨(dú)或組合使用的泄壓裝置—基本原理—操作特性—應(yīng)用場合—選擇APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200常規(guī)式泄壓閥APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置熱膨脹泄壓閥結(jié)構(gòu)2007/04/05of200用于可壓縮介質(zhì)的動作過程的力分析APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200

用于液體的彈簧載荷式泄壓閥

超壓10%—

ASME（1986年開始）和其它國際標(biāo)準(zhǔn)要求

≤10%—額定排量超壓25%—

不要求排量鑒定（歷史）≤25%—

全開、穩(wěn)定工作APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置用于不可壓縮介質(zhì)的動作過程的力分析2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置先導(dǎo)式泄壓閥2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of200控制主閥的導(dǎo)閥按動作特性，分為：突開作用式和調(diào)制作用式APIRP520PartI泄壓裝置按開啟后介質(zhì)是否流過導(dǎo)閥的情況，分為：流動型和非流動型按上述分類情況，常見的先導(dǎo)閥有：突開動作流動型先導(dǎo)閥突開動作非流動型先導(dǎo)閥調(diào)節(jié)動作流動型先導(dǎo)閥調(diào)節(jié)動作非流動型先導(dǎo)閥2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置先導(dǎo)式泄壓閥一個工作循環(huán)的動畫演示突開動作型調(diào)節(jié)動作型2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置爆破片裝置—非重新閉合泄壓裝置2007/04/05of200工作特點：APIRP520PartI泄壓裝置—動作反應(yīng)快，足以泄放有些類型的壓力脈沖—爆破壓力可隨著爆破片裝置的溫度不同而有很大的變化。隨著爆破片溫度的增加，爆破壓力通常減小

爆破片裝置—非重新閉合泄壓裝置2007/04/05of200爆破片裝置的應(yīng)用：APIRP520PartI泄壓裝置—安裝在泄壓閥進(jìn)口—安裝在泄壓閥出口—強(qiáng)腐蝕性環(huán)境—高黏性環(huán)境中2007/04/05of200爆破片的類型：APIRP520PartI泄壓裝置1）正拱型，承受拉伸載荷。正拱型實心金屬爆破片正拱型刻痕爆破片正拱型復(fù)合爆破片2）反拱型，承受壓縮載荷。3）石墨型，承受剪切載荷。2007/04/05of200安裝要求：APIRP520PartI泄壓裝置爆破片裝置—非重新閉合泄壓裝置2007/04/05of200APIRP520PartI泄壓裝置安裝在泄壓閥進(jìn)口2007/04/05of200銷動式裝置—非重新閉合泄壓裝置APIRP520PartI泄壓裝置2007/04/05of2003定徑程序3.1確定排放要求3.2API有效排放面積和有效排量系數(shù)3.3背壓3.4冷態(tài)試驗差壓力3.5排放壓力3.6氣體和蒸氣排放的定徑3.7蒸汽排放的定徑3.8液體泄放的定徑：泄壓閥要求排量認(rèn)證3.9液體泄放的定徑：泄壓閥不要求排量認(rèn)證3.10液/氣兩相的定徑3.11爆破片裝置的定徑APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.1確定排放要求APIRP520PartI定徑程序在確定某一用途的泄壓裝置的口徑和設(shè)計方案前，必須首先確定需要提供超壓保護(hù)的各種工況。

APIRP521中列出了許多通?？赡苄枰瑝罕Ｗo(hù)的工況。

2007/04/05of2003.2有效排放面積和有效排量系數(shù)APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.3背壓背壓：泄壓閥出口存在的壓力。附加背壓：泄壓閥在線運(yùn)行時出口存在的背壓，恒定的或變動的。排放背壓：泄壓閥開啟后排放系統(tǒng)中產(chǎn)生的背壓。

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200背壓對泄壓閥操作的影響：開啟壓力變化排量下降動作不穩(wěn)定或同時出現(xiàn)以上三種情況APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200附加背壓對泄壓閥開啟的影響：1.對于常規(guī)式泄壓閥，如果附加背壓是恒定的，彈簧的實際設(shè)定值應(yīng)減去附加背壓的數(shù)值，作為補(bǔ)償。2.如果附加背壓是變動的，應(yīng)該使用平衡式泄壓閥或先導(dǎo)式泄壓閥。3.如果變動附加背壓的數(shù)值很小，也可以使用常規(guī)式泄壓閥，但是要注意：對于正常存在的所有附加背壓，要對整定壓力進(jìn)行補(bǔ)償；b.排放時的最大壓力不能超過規(guī)范允許的被保護(hù)設(shè)備的積聚壓力。APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200背壓對常規(guī)式泄壓閥工作和排量的影響：1.過大的排放背壓可能導(dǎo)致閥門處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)—頻跳、顫振、開高不夠2.使用常規(guī)式泄壓閥，排放背壓不能超過允許超過壓力。如果背壓預(yù)計要超過此規(guī)定的限制，則應(yīng)采用平衡式或先導(dǎo)式泄壓閥。

3.平衡式閥門尤其適用于總背壓近似不超過整定壓力的50%的工況下。4.對于平衡式閥門，高的背壓將在閥瓣的不平衡區(qū)產(chǎn)生一個關(guān)閉。這個力將導(dǎo)致開高減小，排放量也將隨之減小。因此，針對排量的下降，制造商要提供排量修正系數(shù)（稱為背壓修正系數(shù)）。APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.4冷態(tài)試驗差壓力（CDTP）1.泄壓閥的實際工況與在試驗臺上設(shè)定時的工況可能是不同的。為了補(bǔ)償這一影響，在試驗臺上要按CDTP調(diào)整閥門的整定壓力。CDTP可能包括對實際工況下背壓和/或溫度的修正。2.當(dāng)排放溫度超過121℃時，考慮到閥門零件熱膨脹和彈簧材料性能改變而引起的彈簧力的變化，需要有溫度修正系數(shù)。當(dāng)溫度低于-59℃時，也需要補(bǔ)償。3.常規(guī)式泄壓閥，工作時如果存在一個恒定的附加背壓，則通常需要一個修正系數(shù)以補(bǔ)償背壓。4.如果CDTP包括對背壓和溫度的修正，則應(yīng)計算差壓，并乘上溫度修正，以確定CDTP。APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.5排放壓力

排放壓力=整定壓力+超過壓力

允許超過壓力是根據(jù)適用規(guī)范所允許的積聚壓力確定的。APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.6氣體和蒸氣排放的定徑噴嘴流動的臨界流動特性APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200理想氣體的臨界流動壓力比噴嘴下游的壓力低于或等于臨界流動壓力，則會發(fā)生臨界流動；超過臨界流動壓力，則會發(fā)生亞臨界流動。

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200臨界流動的定徑APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200常規(guī)式泄壓閥（僅適用蒸氣和氣體）的恒定背壓修正系數(shù),Kb

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200圖30—平衡波紋管式泄壓閥（蒸氣和氣體）的背壓修正系數(shù)，Kb

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200常規(guī)式和先導(dǎo)式泄壓閥亞臨界流動的定徑第一種方法APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200常規(guī)式和先導(dǎo)式泄壓閥亞臨界流動的定徑另一種方法APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200平衡式泄壓閥亞臨界流動的定徑平衡式泄壓閥應(yīng)采用臨界流動的公式定徑。在這種情況下使用背壓修正系數(shù)是考慮流速為亞臨界，且閥瓣有下落到低于全開啟高度的趨勢（僅當(dāng)達(dá)到全開啟高度的情況才適合使用亞臨界流動的公式）。背壓修正系數(shù)Kb應(yīng)由制造商提供。APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.7蒸汽排放的定徑APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.8液體泄放的定徑：泄壓閥要求排量認(rèn)證APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200圖31用于液體的平衡波紋管式泄壓閥因背壓導(dǎo)致的修正系數(shù)，Kw

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200圖36—粘度的排量修正系數(shù),Kv

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.9液體泄放的定徑：泄壓閥不要求排量認(rèn)證APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200圖37未取得排量認(rèn)證的泄壓閥用于液體時針對超壓的排量修正系數(shù)，Kp

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of2003.10液/氣兩相泄放的定徑

如果泄壓裝置的介質(zhì)是處于氣液平衡的液體或多相的流體，則當(dāng)流體流過裝置時，將發(fā)生閃蒸，并產(chǎn)生氣體。氣體的生成，會降低裝置的有效排量。

附錄D中給出了一種推薦的兩相流工況泄壓裝置的定徑方法。但應(yīng)該知道的是，現(xiàn)今還沒有任何泄壓裝置獲得兩相流排量認(rèn)證，因為還沒有認(rèn)證的試驗方法。

有關(guān)飽和水的內(nèi)容，見ASME規(guī)范第Ⅷ卷附錄11。

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200

閃蒸和兩相流工況會導(dǎo)致背壓的增加，如果增加值過高或無法準(zhǔn)確預(yù)測，則必須選用平衡式或先導(dǎo)式泄壓閥。如果在噴嘴（閥座）處沒有達(dá)到平衡，則裝置的實際流量將增大數(shù)倍。

設(shè)計者還應(yīng)研究在液體閃蒸時可能發(fā)生的任何自冷作用所造成的影響。結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)適用于出口溫度。

此外，安裝必須排除因水合物或可能的固體生成而發(fā)生流動阻塞的可能性。

APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200是否有軟件幫助選型？APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200需要完成閥門的規(guī)格書APIRP520PartI定徑程序2007/04/05of200附錄A爆破片裝置規(guī)格清單

附錄B用于氣體或蒸氣介質(zhì)的泄壓閥定徑

流量公式的評述

附錄C泄壓閥規(guī)格清單

附錄D氣、液兩相流泄放的定徑

附錄E爆破片及100%蒸汽流、恒管徑的

管道系統(tǒng)的流量評估

APIRP520PartI附錄2007/04/05of200APIRP520PartI附錄B附錄B用于氣體或蒸氣介質(zhì)的泄壓閥定徑流量公式的評述

公式基本上是基于泄壓閥噴嘴附近流體的質(zhì)量平衡和能量平衡，主要假設(shè)條件為：理想氣體噴嘴與外界沒有熱量交換（即是絕熱流動）蒸汽膨脹是等熵過程

2007/04/05of200附錄D氣、液兩相流泄放的定徑本附錄中介紹的兩相流定徑方法，是若干現(xiàn)在正在應(yīng)用的技術(shù)和隨著時代的前進(jìn)還在逐步發(fā)展的新方法之中的一種方法。要強(qiáng)調(diào)的是，兩相流計算需要使用特殊的方法，這一問題已經(jīng)為人們完全認(rèn)識。要指出的是，本附錄中介紹的方法還沒有通過試驗驗證，現(xiàn)在也沒有一個被承認(rèn)的泄壓閥兩相流排量的驗證程序。氣/液兩相流排放有許多不同的情況，要采用不同的方法。APIRP520PartI附錄D2007/04/05of200

APIRECOMMENDEDPRACTICE520Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevicesinRefineries煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝第Ⅱ部分─安裝第5版2003年8月2007/04/05of200

1范圍本推薦方法為最大允許工作壓力（MAWP）≥15psig（1.03barg或103kPA)的設(shè)備用泄壓裝置的安裝提供了指導(dǎo)方法。

2參考標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語定義—按APIRP520

第Ⅰ部分

APIRP520PartII2007/04/05of200

4泄壓裝置的進(jìn)口管線4.1一般要求

需考慮到流動、應(yīng)力以及振動等的影響。4.2進(jìn)口管線壓降的限制和管線的結(jié)構(gòu)—泄壓閥進(jìn)口過大的壓力損失將導(dǎo)致閥門快速的開啟、關(guān)閉甚至頻跳—在被保護(hù)設(shè)備和泄壓閥之間的總的不可恢復(fù)的壓力損失不應(yīng)超過閥門整定壓力的3%

—壓力損失應(yīng)按泄壓閥的額定排量來計算—進(jìn)口管線的名義尺寸必須大于等于泄壓閥進(jìn)口連接的名義尺寸APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

—先導(dǎo)式泄壓閥的遠(yuǎn)程感應(yīng)先導(dǎo)式泄壓閥的遠(yuǎn)程感應(yīng)可以使用在進(jìn)口管線壓力損失過大，或者由于主閥所限使得主閥安裝的壓力源和導(dǎo)閥感應(yīng)點必須分開的情況下。對于流動式導(dǎo)閥，遠(yuǎn)程感應(yīng)管線的尺寸應(yīng)保證在110%整定壓力、流過導(dǎo)閥的流量為最大的情況下，其壓力損失為不大于整定壓力的3%。對于非流動式導(dǎo)閥，由于主閥開啟和排放時沒有系統(tǒng)介質(zhì)流過導(dǎo)閥，所以遠(yuǎn)程感應(yīng)管線的過流面積為0.07in2(45mm2)就足夠了。APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of2004.3在排放管線內(nèi)的靜負(fù)荷產(chǎn)生的進(jìn)口應(yīng)力這些應(yīng)力可以導(dǎo)致泄壓閥的泄漏、故障—熱應(yīng)力—機(jī)械應(yīng)力APIRP520PartII2007/04/05of200

4.4排放反力產(chǎn)生的進(jìn)口應(yīng)力確定敞開排放系統(tǒng)中的排放反力APIRP520PartII2007/04/05of200

—確定敞開排放系統(tǒng)中的排放反力蒸氣排放兩相排放APIRP520PartII2007/04/05of200

—確定封閉排放系統(tǒng)中的排放反力

泄壓裝置在穩(wěn)定流動狀態(tài)排放向一個封閉系統(tǒng)的情況下，通常不會對入口管線產(chǎn)生大的反力和彎矩，因為在封閉系統(tǒng)內(nèi)壓力和流速的變化是小的。

僅僅是在那些突然膨脹的地點存在著排放反力的計算。對于封閉排放系統(tǒng)，無法提供簡化分析方法。4.5進(jìn)口管線中的隔離閥設(shè)置按第6章的指南APIRP520PartII2007/04/05of200

4.6與泄壓閥組合使用的爆破片裝置

APIRP520PartII2007/04/05of200

當(dāng)爆破片裝置使用在泄壓閥和被保護(hù)容器之間時，在爆破片和泄壓閥之間應(yīng)有一個泄出孔、壓力表、試驗用旋塞閥或其他適當(dāng)?shù)膱缶甘酒鳌?/p>

在泄壓閥前面只能采用無碎片型爆破片裝置。5泄壓裝置的排放管線5.1一般要求排放管線的安裝必須保證泄壓裝置正常的性能和足夠的泄出。

5.2排放流體的安全處置APIRP520PartII2007/04/05of200

5.3背壓限制和管線的尺寸

在進(jìn)行泄壓閥排放管線的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)考慮到附加背壓和排放背壓對于泄壓閥動作特性的共同影響。排放管線的設(shè)計應(yīng)使得系統(tǒng)中任何泄壓裝置的背壓都不超過允許值。

5.4對于先導(dǎo)式泄壓閥的注意事項當(dāng)先導(dǎo)式泄壓閥的附加背壓超過入口壓力時，能夠?qū)е轮鏖y的開啟產(chǎn)生回流。需要使用特殊的附件（回流保護(hù)器）來防止這種回流。APIRP520PartII2007/04/05of2005.5泄放過程中的排放管線應(yīng)力

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)管線突然擴(kuò)張或當(dāng)泄壓裝置剛開始動作而產(chǎn)生了不穩(wěn)定流動時，會產(chǎn)生較大的作用力。

5.6排放管線中的隔離閥

按第6章的指南

5.7安裝在泄壓閥出口的爆破片

進(jìn)行泄壓閥的設(shè)計時，應(yīng)考慮到即使有背壓積聚在泄壓閥和爆破片之間時，閥門也應(yīng)在正確的定壓值開啟。APIRP520PartII2007/04/05of2006壓力排放管線中的隔離（截斷）閥

APIRP520PartII2007/04/05of2006.1概述隔離閥的設(shè)計、安裝和管理必須認(rèn)真對待，以確保工廠安全。6.2應(yīng)用如果泄壓裝置存在著泄漏、堵塞或其他嚴(yán)重影響動作性能的問題，就要提供泄壓裝置的隔離和備份。這樣設(shè)計的目的就是在工藝裝置不停車的情況下能對泄壓裝置進(jìn)行檢測、維護(hù)和修理。然而，隔離閥的使用存在著潛在的危險因素。APIRP520PartII2007/04/05of200

6.3隔離閥的要求

1，閥門應(yīng)為全孔流道式。隔離閥的最小流通面積應(yīng)等于或大于泄壓閥的進(jìn)口面積；為了將出口