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1、 双隔离阀座管线球阀的潜在危险双隔离阀座管线球阀的潜在危险 给给API&ISOAPI&ISO的一封信的一封信摘要摘要：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。 ASMEB16.34第2.2.3节警示双密封阀座的阀门，由于液体的膨胀，腔体中的压双密封阀座的阀门，由于液体的膨胀，腔体
2、中的压力可能异常升高，从而发生危险。力可能异常升高，从而发生危险。ASMEB16.34ASMEB16.34第第2.2.32.2.3节警示；在某些工况下，设计成两个密封座的节警示；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，
3、如阀门门，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，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。应温度下标准规定的压力额定值。 “双活塞效应”管线球阀 在石油、化工、天然气工业的长输管线中，常在石油、化工、天然气工业的长输管线中，常用的管线球阀提供了两种可供选
4、择的密封结构。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，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，通常称之谓一种结构是双隔离的密封座设计，通常称之谓“ “双活塞效应双活塞效应” ”或者说是双隔离阀座的管线球阀，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
5、压带来的危防止阀腔中因液体膨胀而产生异常升压带来的危险。险。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）。 阀门的压力边界可能失效 例如例如: :一只一只Class 600Class 600磅级的阀门，在正常温度磅级的阀门，在正常温度3838下，腔体充满介质水，设定的泄放压力是该温度下下，腔体充满介质水，设定的泄放压力是该温度下额定压力的额定压力的1.1-1.331.1-1.33倍（倍（API6D11.4.5API6D11.4.5），为），为112-112-
6、135 Bar135 Bar。但阀门处于失火状态时，如设定阀体温。但阀门处于失火状态时，如设定阀体温度为度为425425，该温度下额定的压力值只有，该温度下额定的压力值只有57.5Bar57.5Bar，大大低于大大低于112-135 Bar112-135 Bar的泄放压力值。没有达到泄的泄放压力值。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。就是双隔离阀座管线球阀存在的潜在危险。57.5Bar112135Bar57.5Bar112135BarBodypressureraterelivevalvesetp
7、ressureBodypressureraterelivevalvesetpressure 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按按照阀门在正常工况运行条件，制订照阀门在正常工况运行条件，制订出的一个泄放压力值，去避免腔体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就是存在这种潜在危险的原因。 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。AS
8、TMA694ASTMA694材料不是材料不是API6DAPI6D管管线球球阀的的阀体体材料材料问题的提出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、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。ASME B31.8ASME B31.8标准解读标准解读美国工程师协会美国工程师协会ASME B31.
9、8ASME B31.8输气和配气管道系输气和配气管道系统统是长输管线设计的主要标准。该标准有二个是长输管线设计的主要标准。该标准有二个附录：附录： 附录附录A A是该标准的是该标准的“引用规范引用规范”。 另一附录另一附录C C是是“在本规范或附录在本规范或附录A A中未出现的出物中未出现的出物”。 美国试验和材料协会的美国试验和材料协会的ASTM A694ASTM A694高压传送设施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管法兰、管件、阀门和零件用锻造碳钢和低合金钢钢材料标准并未被材料标准并未被ASME B31.8ASME B31.8纳入引用规范纳入引用规范A A，而是归入于
10、未引用标准附录而是归入于未引用标准附录C C。ASME B31.8ASME B31.8标准解读标准解读 ASME B31.8标准第章“材料与设备”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。ASME B31.8ASME B31.8标准解读标准解读 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
11、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”。结 论（1 1）ASTM A694ASTM A694高压传送设施管法兰、管件、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阀门和零件用锻造碳钢和合金钢材料材料标准材料标准不是不是ASME B31.8ASME B31.8标准附录标准附录A A所引用的标准。所引用的标准。（2 2）ASTM A694ASTM A694
12、材料标准是材料标准是ASME B31.8ASME B31.8标准未被标准未被引用的其他常用标准，在附录引用的其他常用标准，在附录C C中。中。（3 3）ASTM A694ASTM A694材料标准如要使用，应按材料标准如要使用，应按ASMEB31.8811.222ASMEB31.8811.222规定提交专业委员会批准，规定提交专业委员会批准，并应在批准后方可使用。并应在批准后方可使用。向美国工程师协会提问：向美国工程师协会提问：问题问题1 1：ASTM A694/A694M-2000ASTM A694/A694M-2000中的碳钢和低合金中的碳钢和低合金钢的材料是否可以用作钢的材料是否可以用作
13、ASME/ANSI B16.34ASME/ANSI B16.34阀门的阀门的阀体和阀盖的材料？阀体和阀盖的材料？问题问题2 2：如果供需双方同意采用：如果供需双方同意采用ASTM694 F52ASTM694 F52或或F60F60作为阀体或阀盖的材料，这一阀门是否满足作为阀体或阀盖的材料，这一阀门是否满足ASME/ANSI B16.34ASME/ANSI B16.34的要求。的要求。美国工程师协会的答复 主题：主题：B16.34-2004B16.34-2004的问题，使用的问题，使用ASTM A694ASTM A694作为阀门部件的材料作为阀门部件的材料 日期：日期：20092009年年1 1
14、月月1515日日 编号：编号：09-10709-107 答复：你的提问归纳后答复如下：答复：你的提问归纳后答复如下： 问题：如果材料不是问题：如果材料不是ASME B16.34-2004ASME B16.34-2004，表，表1 1中中的材料，但是其化学成分和机械性能能满足要求，该的材料，但是其化学成分和机械性能能满足要求，该阀门是否是一个阀门是否是一个ASME B16.34ASME B16.34标准所定义的阀门？标准所定义的阀门？ 回答：否。唯一的例外是回答：否。唯一的例外是ASMEASME锅炉压力容器第锅炉压力容器第卷第卷第Para5.1Para5.1所列的材料可能可以使用。所列的材料可能
15、可以使用。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。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。 ASTM A105ASTM A105、ASTM 350 LF2ASTM 350 LF2与与 ASTM A694ASTM A694材料比较分析材料比较分析 标准的适用范围标准的适用范围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
16、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。ASTM A105ASTM A105、ASTM 350 LF2ASTM 350 LF2与与 ASTM A694ASTM A694材料比较分析材料比较分析 标准的适用范围标准的适用范围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
17、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。ASTM A105ASTM A105、ASTM 350 LF2ASTM 350 LF2与与 ASTM A694ASTM A694材料比较分析材料比较分析 标准的适用范围标准的适用范围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
18、并不是专为ASME和API标准所定义的阀门而设计的。ASTM A105ASTM A105、ASTM 350 LF2ASTM 350 LF2与与 ASTM A694ASTM A694材料比较分析材料比较分析 结论结论结论结论美国试验和材料协会美国试验和材料协会ASTM A694ASTM A694高压传送设施管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法兰、管件、阀门和零件用锻造碳钢和低合金钢的材料标准不能用作的材料标准不能用作API 6DAPI 6D管线阀门管线阀门和和ASME/ANSI B16.34ASME/ANSI B16.34法兰端，焊接端钢制阀门法兰端，焊接端钢制阀门的阀体材料。的阀体材料。美国试验和材料协会美国试验和材料协会ASTM A694ASTM A694高压传送设施管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法兰、管件、阀门和零件用锻造碳钢和合金钢材料料的材料不是的材料不是ASME B31.8ASME B31.8输气和配气管道系输气和配气管道系统统所引用的标准规范，不能用作管线阀和长输所引用的标准规范，不能用作管线阀和长输管线间的过渡段材料，除非这种材料已经得到美管线间的过渡段材料，除非这种材料已经得到美国工程师协会专业委员会的批准。国工程师协会专业委员会的批准。
