双活塞不适于6D和A694过渡段材料邬佑靖

1、例一：双隔离阀座管线球阀的 潜在危险例二：ASTM A694材料不是API 6D管线球阀的阀体材料1 双隔离阀座管线球阀的潜在危险 给API & ISO的一封信摘要：本文提出一个观点：双隔离阀座管线球阀存在潜在的危险。按照API6D-2008第7.8节的规定，一只双隔离阀座的管线球阀，腔体泄放压力不得超过最高操作温度下额定工作压力的1.33倍。如果阀门在非正常工况下工作，例如处于失火状态，这一泄放压力已大大超过在失火状态下。按照ASME B16.34规定的额定压力许用值。这样，阀门的压力边界可能失效，阀门存在潜在的危险。2 ASMEB16.34第2.2.3节警示双密封阀座的阀门，由于液体的膨胀

2、，腔体中的压力可能异常升高，从而发生危险。ASMEB16.34第2.2.3节警示；在某些工况下，设计成两个密封座的阀门，它的两个阀座同时双向隔离了上、下游管道与阀腔之间的压力差。有一种情况，是腔体内充满液体介质，并会由于温度升高导致腔体内压力的异常升高。例如一个高温系统，一只双隔离阀座的阀门，腔内遗留强度试验时留下的冷凝液体，如阀门处于关闭状态，残留液体被加热后，腔内就充满压力，这种情况是可能发生的，这时，买方需要提出，或者应被告知，供方应该设计或者设置或者提供一个操作程序，来保证阀腔中的压力升高不会超过相应温度下标准规定的压力额定值。 3 “双活塞效应”管线球阀 在石油、化工、天然气工业的长

3、输管线中，常用的管线球阀提供了两种可供选择的密封结构。一种是具有自泄压功能的密封设计，就是无论阀门是处于全开或全关状态，任何阀腔内压力升高，阀座能自动地将压力泄放至下游端的管道中。另一种结构是双隔离的密封座设计，通常称之谓“双活塞效应”或者说是双隔离阀座的管线球阀，阀体上就要设置一只压力泄放阀，这只阀将提供防止阀腔中因液体膨胀而产生异常升压带来的危险。4在API6D第7.8节中规定阀腔压力如果需要泄放，腔体中的泄压装置应避免腔体内压力超过最高操作温度下，压力额定值的1.33倍。外接的泄压阀口径应大于或者等于DN15（NPS 1/2）。5 阀门的压力边界可能失效 例如:一只Class 600磅级

4、的阀门，在正常温度38下，腔体充满介质水，设定的泄放压力是该温度下额定压力的1.1-1.33倍（API6D11.4.5），为112-135 Bar。但阀门处于失火状态时，如设定阀体温度为425，该温度下额定的压力值只有57.5Bar，大大低于112-135 Bar的泄放压力值。没有达到泄压阀泄放压力，阀门的压力边界可能已经失效。这就是双隔离阀座管线球阀存在的潜在危险。 57.5Bar 112135Bar Body pressure rate relive valve set pressure 6 为什么会发生这一情况？阀门腔体压力的异常升高是一种非正常工况下发生的一种现象。API按照阀门在正常

5、工况运行条件，制订出的一个泄放压力值，去避免腔体异常超压的发生，是不合理的。这就是存在这种潜在危险的原因。7 向API 6D建议双隔离阀座的管线球阀，或者通常称作为“双活塞效应” 管线球阀，不能用作API6D所定义的阀门。同样，这种结构的阀门不能按照API607做火烧试验，以免发生意外危险。8ASTM A694材料不是API 6D管线球阀的阀体材料9问题的提出焊接端管线球阀阀体用低强度ASTM A105或ASTM 350 LF2材料。长输管线采用高强度API 5L X70或API 5L X80管线材料，中间需要过度段材料给予强度匹配。国外一些阀门供应商采用ASTM A694高压传送设施管法兰、

6、管件、阀门和零件用锻造碳钢和合金钢材料F52或F60作为过渡段材料，有的甚至直接用F52或F60作为阀体材料或阀体材料的一部分，笔者对此提出质疑。10ASME B31.8标准解读美国工程师协会ASME B31.8输气和配气管道系统是长输管线设计的主要标准。该标准有二个附录： 附录A是该标准的“引用规范”。 另一附录C是“在本规范或附录A中未出现的出物”。 美国试验和材料协会的ASTM A694高压传送设施管法兰、管件、阀门和零件用锻造碳钢和低合金钢材料标准并未被ASME B31.8纳入引用规范A，而是归入于未引用标准附录C。11ASME B31.8标准解读 ASME B31.8标准第章“材料与

7、设备”中把材料和设备分为六类，其中811.1（a）即为符合本规范引用的标准和技术条件的产品（附录A引用规范），并在第811.21节中明确指出，符合本规范引用的标准或技术条件的产品811.1（a），可按本规范规定和限定的范围合理使用，无需进一步评定。12ASME B31.8标准解读 第814节中指出，“所有引用的标准见附录A，未引用的标准见附录C”。第811.22节中指出“不符合本规范引用的标准或技术条件的重要的产品和管子，阀门和法兰器材811.1（b）应按811.222中规定评定。811.222节中规定，“当提交专业委员会批准时，应满足以下要求：若可能，应用可比材料进行验证，并宜说明该材料符合

8、可比材料的技术要求，同时还应向专业委员会提供有关化学成分和物理性能等方面的完整资料，且应在批准后方可使用”。13结 论（1）ASTM A694高压传送设施管法兰、管件、阀门和零件用锻造碳钢和合金钢材料材料标准不是ASME B31.8标准附录A所引用的标准。（2）ASTM A694材料标准是ASME B31.8标准未被引用的其他常用标准，在附录C中。（3）ASTM A694材料标准如要使用，应按ASMEB31.8811.222规定提交专业委员会批准，并应在批准后方可使用。14向美国工程师协会提问：问题1：ASTM A694/A694M-2000中的碳钢和低合金钢的材料是否可以用作ASME/ANS

9、I B16.34阀门的阀体和阀盖的材料？问题2：如果供需双方同意采用ASTM694 F52或F60作为阀体或阀盖的材料，这一阀门是否满足ASME/ANSI B16.34的要求。15美国工程师协会的答复 主题：B16.34-2004的问题，使用ASTM A694作为阀门部件的材料 日期：2009年1月15日 编号：09-107 答复：你的提问归纳后答复如下： 问题：如果材料不是ASME B16.34-2004，表1中的材料，但是其化学成分和机械性能能满足要求，该阀门是否是一个ASME B16.34标准所定义的阀门？ 回答：否。唯一的例外是ASME锅炉压力容器第卷第Para5.1所列的材料可能可以

10、使用。16向美国试验和材料协会提问问题：ASTM A694/A694M-2000中的碳钢和低合金钢的材料,如F52和F60是否可以用于-46的场合。17美国试验和材料协会答复 答复； ASTM A694/A694M标准只是高强度输送领域的一部分，并不适用于低温场合，用于低温场合推荐使用ASTM A707标准。18 ASTM A105、ASTM 350 LF2与 ASTM A694材料比较分析 标准的适用范围ASTM A105标准明确规定其适用范围为：“本标准适用于室温和高温下工作的压力系统的锻制碳素钢构件，它包括符合规定尺寸、或符合第2节中的引用标准，诸如ANSI/ASME标准及API标准一类

11、的尺寸标准的法兰、管配件、阀门和类似零件。” 就是ASTM A105材料钢种为ANSI/ASME标准和API标准的室温和高温下使用的阀门锻件而设计的。19ASTM A105、ASTM 350 LF2与 ASTM A694材料比较分析 标准的适用范围ASTM A350标准明确规定其适用范围为：“本标准适用于在低温下使用并要求缺口韧性试验的几个级别的，碳钢和低合金钢的锻造或环形轧制法兰，锻造管道配件及阀门。它们是按规定尺寸，或按第2节中的引用像ANSI/ASME和API尺寸标准制造的法兰、管配件、阀门和类似零件。”就是ASTM A350材料钢种为ANSI标准和API标准的室温和高温下使用的阀门锻件而设计的。20ASTM A105、ASTM 350 LF2与 ASTM A694材料比较分析 标准的适用范围ASTM A694标准规定其适用范围为：“本规范包括适用于高强度输送管路中锻制或轧制的管法兰，管件和阀门零件。”ASTM A694材料只适用于普通高压管道用的法兰、管件和阀门，或者说只适用于普通液压系统中用的高压锻制或轧制的管法兰管件和阀门，而并不是专为ASME和API标准所定义的阀门而设计的。21ASTM A105、ASTM 350 LF2与 ASTM A694材料比较分析 结论美国试验和材料协会ASTM A694高压传送设施管法兰、管件、阀门和零件用锻造