1、采用API標(biāo)準(zhǔn)的儀表一次取源閥選型及應(yīng)用
1.1 定義
根據(jù)SH/T3104-2016《石油化工儀表安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》定義： 儀表一次取源閥(primary block valve)是測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入儀表導(dǎo)壓管或儀表的第一個(gè)閥門(mén)，又稱(chēng)根部閥(root valve)，用于需要時(shí)隔離、切斷測(cè)量介質(zhì)與儀表導(dǎo)壓管或儀表之間的聯(lián)系。
1.2 結(jié)構(gòu)形式
由于應(yīng)用場(chǎng)所及閥門(mén)接觸介質(zhì)條件不同，儀表一次取源閥(下稱(chēng)根部閥)結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不同行業(yè)及專(zhuān)業(yè)都有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，下面僅介紹石油化工行業(yè)中采用API602和API600標(biāo)準(zhǔn)的儀表一次取源根部閥。
1)連接在工藝管道或設(shè)備上的根部閥一般采用閘閥、截止閥或球閥，也可以用其他形式的閥門(mén)。
2)閘閥主要用于石油化工工藝裝置或輔助生產(chǎn)裝置中，特別是高溫(T>300℃)、高壓、有腐蝕、含可燃性或有毒介質(zhì)存在的重要場(chǎng)所。
3)截止閥可用于特殊用途，如采樣閥，排放閥或有調(diào)節(jié)要求或介質(zhì)特別干凈等場(chǎng)合。
4)球閥僅用于壓力和溫度較低(T≤300℃)，介質(zhì)無(wú)易燃性或無(wú)毒性的氣體、水溶液等場(chǎng)合。
1.3 閘閥作為儀表一次取源根部閥
根部閥按其所處場(chǎng)所的管道壓力等級(jí)只采用兩種閥體壓力等級(jí)： API602 Class 800和API600 Class 2500。
1)壓力等級(jí)為Class 600及以下的工況，根部閥采用單閥時(shí)，壓力等級(jí)采用Class 800，承插焊(SW)連接，螺栓連接閥蓋-螺栓連接壓蓋-明桿支架式(BB-BG-OS&Y，bolted bonnet-bolted gland-OS&Y)，兩端帶60mm(保溫時(shí)，靠近管道或設(shè)備一端120mm)短管，且由制造廠在工廠或在施工現(xiàn)場(chǎng)加工成組合件。
除了BB-BG-OS&Y式外，還有下螺紋明桿(ISRS)式，其規(guī)格為DN8≤公稱(chēng)通徑≤DN65，壓力等級(jí)≤Class 800，工程設(shè)計(jì)可視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及需要確定。
明桿支架式(OS&Y)，用于DN8≤公稱(chēng)通徑≤DN100，API602中全系列壓力等級(jí)(包括Class 800)。
API602標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有Class 800法蘭端連接結(jié)構(gòu)。
2)壓力等級(jí)為Class 900及以上的工況，根部閥采用雙閥時(shí)，閥體壓力等級(jí)都采用Class 2500，承插焊(SW)或?qū)?BW)連接，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，兩端帶100mm焊后熱處理(PWHT)短管，并由制造廠在工廠或在施工現(xiàn)場(chǎng)加工成組合件。
3)單閥根部閥和雙閥根部閥的閥體材質(zhì)和連接短管的材質(zhì)、尺寸、壁厚等，視工藝介質(zhì)和操作工況確定，材質(zhì)可選擇碳素鋼、合金鋼及不銹鋼等。
4)無(wú)論根部閥是碳素鋼A105、合金鋼A182-P11、不銹鋼A182-F321等都采用鍛造，由于儀表導(dǎo)壓配管尺寸較小，根部閥可采用承插焊(SW)連接方式。視根部閥所處位置的溫度和壓力等級(jí)及介質(zhì)條件也可采用螺紋連接，為安全可靠，防止泄漏，可將工藝管道或設(shè)備一側(cè)的螺紋焊死。
1.4 雙閥根部閥的材質(zhì)及技術(shù)要求
1)ASTM A105(管道部件用碳鋼鍛件)的應(yīng)用示例如下，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)所的條件和具體要求，以及設(shè)計(jì)項(xiàng)目中相關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定確定標(biāo)準(zhǔn)的選用及材料組合。
a)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質(zhì)： 20# GB/T 9948 SMLS(石油裂化用無(wú)縫鋼管)，SH/T 3405-2017中壁厚代號(hào)為SCH160，壁厚介于超強(qiáng)XS和雙超強(qiáng)XXS之間。
b)ASTM A105 ANTI-H2S S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質(zhì)：20# GB/T9948 SMLS(石油裂化用無(wú)縫鋼管)，SH/T 3405-2017，管表號(hào)XXS(雙超強(qiáng))。
c)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質(zhì)： ASTM A106-B SMLS(高溫用無(wú)縫碳鋼管B級(jí))，ASME B36.10M，壁厚代號(hào)SCH160(介于超強(qiáng)XS和雙超強(qiáng)XXS之間)。
d)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，兩端帶100 mm PWHT短管，短管材質(zhì)： ASTM A106-B SMLS(高溫用無(wú)縫碳鋼管B級(jí))，ASME B36.10M，管表號(hào)XXS(雙超強(qiáng))。
2)ASTM A182-P11(合金鋼)高溫用鍛制或軋制合金鋼和不銹鋼法蘭、鍛制管件、閥門(mén)和部件。
3) ASTM A182-F321(不銹鋼)高溫用鍛制或軋制合金鋼和不銹鋼法蘭、鍛制管件、閥門(mén)和部件。
以上兩種材質(zhì)的技術(shù)要求與ASTM A105相同，僅是材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)差別。
2、閘閥作為儀表導(dǎo)壓管道連接閥(管線閥門(mén))的選型及應(yīng)用
1)以下內(nèi)容適用于小尺寸(≤DN65)的儀表導(dǎo)壓管道連接閥(下稱(chēng)管線閥門(mén))。
2)當(dāng)工藝介質(zhì)溫度T>300℃時(shí)，一般采用閘閥(Z)；T≤300℃時(shí)，可采用球閥(Q)。閘閥作為一般用途管線閥門(mén)時(shí)，其選型及應(yīng)用方案如下：
a)管道壓力等級(jí)為Class 150時(shí)，閥體壓力等級(jí)及連接： Class 800時(shí)，NPT連接；也可SW連接；Class 150時(shí)，RF連接。
b)管道壓力等級(jí)為Class 300時(shí)，閥體壓力等級(jí)及連接： Class 800時(shí)，SW連接；Class 300時(shí)，RF連接。
c)管道壓力等級(jí)為Class 600時(shí)，閥體壓力等級(jí)及連接： Class 800時(shí)，SW連接(碳鋼)；Class 600時(shí)，SW連接(合金鋼，不銹鋼)；Class 600時(shí)，RF連接。
上述a)中Class 150等級(jí)，b)中Class 300等級(jí)和c)中Class 600等級(jí)閥門(mén)是否都采用明桿支架式結(jié)構(gòu)(OS&Y)，視工程項(xiàng)目具體要求確定。
d)管道壓力等級(jí)為Class 900，Class 1500時(shí)，閥體壓力等級(jí)： 采用Class 1500，SW連接，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，也可采用法蘭或?qū)高B接，需要時(shí)，兩端可帶100 mm短管構(gòu)成組合件。
e)管道壓力等級(jí)為Class 2500時(shí)，由于API602標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有Class 2500的閥門(mén)，故應(yīng)采用API600標(biāo)準(zhǔn)，Class 2500，SW或BW連接，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)，需要時(shí)，閥門(mén)兩端可帶100mm短管構(gòu)成組合件。
API600標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的閥體連接形式為法蘭和對(duì)焊連接，特殊需要時(shí)，可提供承插焊連接。
3、API602和API600標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)簡(jiǎn)介
API600和API602標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍見(jiàn)表1所列。
4、采用API602標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)選型重點(diǎn)說(shuō)明
采用API602標(biāo)準(zhǔn)的閥門(mén)選型重點(diǎn)如下。
1)Class 800閥門(mén)雖然沒(méi)有列入壓力等級(jí)的系列范圍，但它作為中間壓力等級(jí)被廣泛用于API602標(biāo)準(zhǔn)的承插焊和螺紋端緊湊型閥門(mén)中。
2)API602標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有Class 900等級(jí)，也沒(méi)有Class 2500等級(jí)。
3)API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的閥門(mén)適用的壓力/溫度額定值應(yīng)與ASME B16.34表中相應(yīng)材料規(guī)范和壓力等級(jí)代號(hào)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)下的壓力/溫度額定值一致。
4)Class 800等級(jí)閥門(mén)的壓力/溫度額定值是根據(jù)ASME B16.34中列出的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)Class 600和Class 900相應(yīng)的閥門(mén)材料的壓力/溫度額定值的插值法計(jì)算得出的額定值。
5)可提供標(biāo)準(zhǔn)和全通徑閥座孔口閥門(mén)。
6)承插焊和螺紋端閥門(mén)的端-端結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度應(yīng)由制造廠規(guī)定；對(duì)焊端閥門(mén)的端-端結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度應(yīng)符合ASME B16.10規(guī)定，Class 800等級(jí)應(yīng)由制造廠規(guī)定除外；Class 150，Class 300，Class 600，Class 1500等級(jí)法蘭端閥門(mén)的端-端結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度應(yīng)符合ASME B16.10規(guī)定，API602標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有Class 800等級(jí)法蘭端規(guī)定。
7) 閥體和閥蓋及止回閥閥蓋的最小壁厚值： DN8≤公稱(chēng)通徑≤DN100的Class 150，Class 300，Class 600和Class 800等級(jí)閘閥、截止閥和止回閥，其最小壁厚值相同，是Class 800等級(jí)閥門(mén)所必須具有的最小厚度值。
8)在工程設(shè)計(jì)中，即使所在場(chǎng)所的管道壓力等級(jí)為Class 150，Class 300，Class 600，仍采用Class 800閥門(mén)，以減少閥門(mén)規(guī)格及品種，當(dāng)管道等級(jí)為Class 2500時(shí)，仍應(yīng)采用API600 Class 2500標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)，且采用法蘭端、對(duì)焊端(或承插焊端)連接。
9)加長(zhǎng)閥體： DN15≤公稱(chēng)通徑≤DN50時(shí)，壓力等級(jí)包括Class 800和Class 1500。
10)波紋管閥桿密封，DN8≤公稱(chēng)通徑≤DN50時(shí)，壓力等級(jí)為不大于Class 1500。
11)在重要場(chǎng)合的閥門(mén)應(yīng)采用螺栓連接閥蓋(BB)，螺栓連接壓蓋(BG)，明桿支架，即BB-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)。
12)Class 2500的閥門(mén)應(yīng)采用壓力密封閥蓋(PS)，螺栓連接壓蓋(BG)，PS-BG-OS&Y結(jié)構(gòu)。
13)API602/602M為英制和公制兩種單位制，API602M表示公制單位。
14)API602/602M閥門(mén)滿足NACE要求，即與NACE MR0103的要求保持一致性。
15) API602可廣泛用于各類(lèi)工藝管道的儀表導(dǎo)壓配管連接閥門(mén)及各種儀表輔助工藝系統(tǒng)(如空氣、氮?dú)?、燃料氣、水蒸氣、反吹氣或沖洗液等)中間連接或切斷用閥門(mén)。
作者：趙永登(中石化洛陽(yáng)工程有限公司)
