国内压力管道常用的标准体系_沧州五森管道有限公司
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国内压力管道常用的标准体系

  

    目前,国内的压力管道及其元件的应用标准很多,又均不完整。以管法兰标准为例,常用的标准就有国家标准(GB)、机械行业标准(JB)、石化行业标准(SH)和化工行业标准(HG)等。这些标准各有各自的温度-压力表、密封面尺寸和接管尺寸,相互之间互换性差,有些甚至不能配套使用。这给压力管道的设计乃至安全管理和监察都带来了困难。然而要想在短时间内理顺和统一这些标准是不现实的,因为它涉及到多行业、多部门、以及各企业过去的应用事实、应用经验和改变后的基础投资等问题。鉴于这种情况,有必要对目前国内常用的压力管道应用标准体系做进一步了解,以便能很好地应用这些标准。
 
    一、石化行业应用标准体系
1、管子尺寸系列标准(SH3405)
石化行业应用标准体系的管子尺寸系列标准(SH3405)等效采用了ISO4200标准,故当DN£1100mm时,它能与ANSI B36.10/36.19管子标准配套使用,基本上属于“大外径系列”。详见附录F2-1。
SH3405标准的直径范围和壁厚分级共包括四部分,见表2-2:
 
表2-2   SH3405标准的直径范围和壁厚分级
 
公称直径范围,mm
壁   厚   分   级
奥氏体不锈钢无缝钢管
10~400
Sch5s、Sch10s、Sch20s、Sch40s、Sch80s
碳素钢、合金钢无缝钢管
10~600
Sch20、Sch30、Sch40、Sch60、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS
奥氏体不锈钢焊接钢管
80~1000
2.0mm~12mm
碳素钢、合金钢焊接钢管
150~2000
4.0mm~18mm
 
    2、法兰标准(SH3406)
    石化行业应用标准体系的法兰标准(SH3406)等效采用了ANSI B16.5和API605标准,属于“美式法兰”。SH3406在结构尺寸和密封面型式上与ANSI B16.5/API605有着很好的互换性,因此它能与ANSI、API、MSS等标准的管道元件配套使用。但因为SH3406采用了我国材料标准而不是美国材料标准(ASTM),故二者的温度-压力表有少许偏差,故在考虑二者互换时,应注意并核对它们的温度-压力对应允许值。
SH3406标准的公称压力等级共包括PN1.0、PN2.0(CL150)、PN5.0(CL300)、PN6.8(CL400)、PN10.0(CL600),PN15.0(CL900)、PN25.0(CL1500)、PN42.0(CL2500)八个等级,公称直径范围为(DN15~DN1500)mm。
法兰型式:当DN≤600mm时,有对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹等五种;当DN≥650mm时,仅有对焊型式一种。
    密封面型式:当DN≤600mm时,有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种;当DN≥650mm时,仅有凸台面一种。
石化行业应用标准体系中共包含了十项基本标准,除管子尺寸系列和法兰标准外,还包括对焊无缝管件、钢板制对焊管件、锻制承插焊管件、非金属垫片、缠绕式垫片、金属环垫片、螺栓/螺母等标准,它们都相应等效采用了ANSI标准。
石化行业应用标准体系属于一个比较完整的应用标准体系。因为它等效采用了ANSI标准,因此代表着先进和发展方向。又由于它的法兰(SH3406)能与API标准阀门匹配使用,因而避开了使用结构不合理、性能较差的JB阀门,因此有效地提高了压力管道的可靠性,延长了生产装置的生产周期,减少了因阀门的“跑、冒、滴、漏”而造成的停车和污染等。通过近几年的应用实践证明,这套应用标准体系是一个科学的、先进的、同时又是可操作性好的标准体系。
    3、石化行业应用标准体系中的常用标准
    SH3401               管法兰用用石棉橡胶板垫片
    SH3402               管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片
    SH3403               管法兰用金属环垫片
    SH3404               管法兰用紧固件
SH3405               石油化工企业钢管尺寸系列
    SH3406               石油化工钢制管法兰
    SH3407               管法兰用缠绕式垫片
    SH3408               钢制对焊无缝管件
    SH3409               钢板制对焊管件
    SH3410               锻钢制承插焊管件
 
    二、化工行业应用标准体系
    1、管子尺寸系列标准(HG20553)
    化工行业应用标准体系的管子尺寸系列标准(HG20553)同时包含了A、B两个系列,其中A系列基本上等同采用了ANSI B36.10/ANSI B36.19标准,属于“大外径系列”。B系列则为“小外径系列”。详见附录F2-1。
    2、法兰标准(HG20592~HG20605和HG20615~HG20626)
化工行业应用标准体系的管法兰标准参照了ISO7005-1标准的编写模式,即同时包含了“欧式法兰”和“美式法兰”两个体系。
其欧式法兰标准(HG20592~HG20605)的公称压力等级共包括PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN25.0等10个压力等级,公称直径范围为(DN10~DN2000)mm,法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体式、承插焊、螺纹、对焊环松套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种,密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。它可以与我国的JB阀门配套使用。
    其美式法兰标准(HG20615~HG20626)基本上等效采用了ANSI标准。其中,对于DN≤600mm的法兰则等效采用了ANSI B16.5标准,而对DN≥650mm的法兰则等效采用API605标准。法兰的公称压力等级共包括PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0和PN42.0等6个压力等级,公称直径范围为(DN15~DN1500)mm,法兰型式有带颈平焊、带颈对焊、整体法兰、承插焊、螺纹、松套等5种,密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种型式。
    化工行业压力管道应用标准体系也是一个相对比较完整的标准体系,而且经历了若干年的生产实践检验,具有成熟的使用经验。由于它同时具有“大外径系列”和“小外径系列”、“欧式法兰”和“美式法兰”两个系列,故其使用面比较广,它既可以与国外的ANSI、DIN、ISO等标准配合使用,又可以与国内的GB、SH、JB等标准配合使用。
    3、化工行业应用标准体系中的常用标准
    HG20537.1           奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定
    HG20553             化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列
    HGJ10               锻钢制承插焊管件
    HGJ514              碳钢、低合金钢无缝对焊管件
    HGJ528              钢制有缝对焊管件
    HGJ529              锻钢制承插焊、螺纹和对焊接管台
    HGJ532              化工管道过滤器
    HG/T21577           快速特种接头
    HG20592~20605     钢制管法兰(欧洲体系)
    HG20615~20626     钢制管法兰(美洲体系)
    HG20606~20612     钢制管法兰用垫片(欧洲体系)
    HG20627~20633     钢制管法兰用垫片(美洲体系)
    HG20613             钢制管法兰紧固件(欧洲体系)
    HG20634             钢制管法兰紧固件(美洲体系)
 
    三、机械行业应用标准体系
机械行业应用标准体系(JB)没有相应的管子尺寸系列标准,其接管尺寸由管法兰的接管外径进行定义,属于典型的“小外径系列”。
    机械行业应用标准体系中的法兰标准JB/T74~JB/T90属于欧洲标准体系,其公称压力等级共包括PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN20.0等10个压力等级,公称直径范围为(DN15~DN1600)mm。法兰型式有整体、板式平焊、对焊、平焊环板式松套、对焊环板式松套、翻边板式松套和法兰盖等7种型式,密封面型式有平面、凸面、凹凸面、榫槽面、环连接面等5种型式。
该应用标准体系中没有相应的管件标准,体系很不完善,需要GB体系的一些标准作支持,而且时常碰到一些不能很好匹配的问题。另外,JB法兰标准把不同等级的材料列入同一温度-压力表中,甚为不合理,以至失去了其科学性;JB阀门标准以有限的型号给出选用系列(从各产品汇编中体现出来),既限制了其使用范围,又失去了其灵活性。从许多生产装置的应用情况来看,JB阀门的使用性能也不尽人意;JB阀门不能与ANSI体系配伍使用,不便于与世界接轨;等等。由于这些原因,许多设计及操作人员已不再愿意用JB标准体系。但是,JB法兰标准是我国多年来应用的主要标准,以前建设的大多数石油化工生产装置都采用了该标准,现在仍有许多标准设备或定型设备如机泵、换热器、阀门等仍采用它。因此,该标准体系目前尚不能马上放弃,尤其是老装置的改造,为了能与原有的设备和管道匹配,或者是利旧,或者是解决库存问题,还需要在一定时间内应用该标准体系。值得一提的是,新的JB法兰标准设置了两个密封面系列,其中1系列可以与GB法兰匹配(但不能互换),因此增加了它的使用灵活性。
机械行业应用标准体系中的常用标准有:
    JB/T74              管路法兰技术条件
    JB/T75              管路法兰类型
    JB/T79.1~79.4       整体铸钢管法兰
    JB/T81              板式平焊钢制管法兰
    JB/T82.1~82.4       对焊钢制管法兰
    JB/T83              0.25、0.6、1.0、1.6、2.5MPa平焊环式松套钢制管法兰
    JB/T84              4.0、6.3、10.0MPa凹凸面对焊环板式松套钢制管法兰
    JB/T85              0.25、0.6MPa翻边式松套钢制管法兰
    JB/T86.1~86.2       钢制管法兰盖
    JB4700~4703        压力容器用法兰
    JB/T87~90           管路法兰用垫片
    JB4704~4706        压力容器用垫片
 
    四、中国国家应用标准体系
    1、管子尺寸系列标准
    多年来,中国国家应用标准体系中一直没有相应的管子尺寸系列标准,它的接管尺寸由法兰的接管外径进行定义。直到1998年,国家应用标准体系中才给出了管子尺寸系列标准,即GB17395,其尺寸系列见附录F2-1。GB17395基本上等同采用了ISO4200标准的管子尺寸系列,因此属于“大外径系列”。正如ISO与ANSI标准的差异那样,GB标准的接管外径尺寸与ANSI标准在DN>1100mm的情况下是不一致的,故在应用时应加以注意。
    2、法兰标准
    中国国家应用标准体系的法兰标准GB9112~GB9123-88等效采用了ISO7005-1标准,因此它同时包括了“欧式法兰”和“美式法兰”两个体系。其公称直径范围、法兰结构及密封面型式等与ISO标准基本相同,其中,公称压力有两个系列:其一是以PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0共6个等级组成的I系列,属于“欧式法兰”;其二是以PN2.0、PN5.0、PN10.0、PN15.0、PN25.0、PN42.0共6个等级组成的II系列,属于“美式法兰”。法兰的公称直径范围因公称压力不同而异,当PN=0.25MPa时,DNmax=4000mm,当PN=42.0MPa时,DNmax=300mm。法兰结构型式有整体式、螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、对焊环松套板式、平焊环松套板式、板式翻边松套、法兰盖共9种。密封面型式有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种。
值得一提的是,该法兰标准于1998年进行了修订,因为修订后的标准尚未正式发布,不便详细介绍。但是该标准很快就要发布,一旦发布,对整个压力管道应用标准体系的统一会起到一个有力的推动作用。为了先读为快,作者根据两次征求意见稿的内容在这里介绍一些该标准的修订情况,以飨读者。
此次的修订是根据该标准的使用经验,并参照最新国际标准ISO7005-1《金属法兰  第一部分  钢法兰》进行的。相对于对原标准而言,修改后的标准已有较大的变动,并将标准定为推荐性标准。重要的修改内容包括下列一些方面:
    a、修改后的标准为一种法兰型式、一种密封面型式和相应的所有压力等级构成一个标准。这样修改后,将原来的165个法兰尺寸标准压缩到了29个,更有利于标准的使用和管理;
    b、对原标准中II(美式)系列的公称压力等级按ISO7005-1的做法进行了调整,即将PN10.0调整为PN11.0,将PN25.0调整为PN26.0,目的是避免与欧式法兰中具有相同公称压力数字的法兰相混淆;
    c、对原标准中的某些尺寸,如法兰厚度、螺栓规格和螺栓孔直径等尺寸按ISO7005-1做了适当的修改;
    d、参照ISO7005-1标准的做法,将GB9124-88《钢制管法兰对焊端部》和GB9131-88《钢制管法兰  压力温度等级》两个标准的内容纳入GB/T9125《钢制管法兰  技术条件》的附录中;
    e、参照ISO7005-1扩大了整体、对焊、螺纹等法兰的使用范围,如扩充尺寸系列、扩大压力等级范围、增加新的密封面形式等。同时增加了“欧式法兰”的压力等级系列,使它基本上能含盖JB标准和HG标准的“欧洲体系”标准,为取代这两个标准创造了条件;
f、法兰温度-压力等级的确定原则:对“欧式法兰”系列,其温度-压力等级值的确定依然是将我国法兰材料与ISO7005-1中的材料进行性能对比,并根据两类材料的强度比例分析确定;对“美式法兰”系列,其温度-压力等级值是按ANSI B16.5中提出的温度-压力等级值确定方法,利用我国的材料性能数据计算求得。所不同的是,法兰的温度-压力等级由原来列在正文中改为列在提示性附录中(GB/T9125附录B),目的是仅供使用者参考;
g、增加了标准的使用要求,明确了标准的适用范围。如PN0.25~PN4.0法兰的温度-压力等级值,仅适用于DN≤600mm的某几种类型的法兰;修改了16Mn、15MnV一组材料的温度-压力等级值;增加了1Cr5Mo材料在400℃以上的温度-压力等级值;增加了一些铸件材料的温度-压力等级值,为确定阀门的温度-压力等级值奠定了基础。
压力管道国家标准体系也是一个比较完整的标准体系。它的管件标准分为A、B两个系列,其中A系为“大外径系列”,以期能与SH标准等匹配使用;B系列为“小外径系列”,以期能与JB标准等匹配使用。
3、中国国家应用标准体系中的常用标准
    GB1079              压力容器波形膨胀节
    GB12459             钢制对焊无缝管件
    GB/T13401           钢板制对焊管件
    GB/T14626           锻钢制螺纹管件
    GB/T14382           管道用三通过滤器
    GB/T14383           锻钢制承插焊管件
    GB/T9112~9125      钢制管法兰
    GB4622.1~3         管法兰用缠绕式垫片
    GB9126. 1~4        管法兰用石棉橡胶垫片
    GB9128.1~2         管法兰用金属环垫片
    GB/T13404           管法兰用聚四氯乙烯包覆垫片
    GB/T15601           管法兰用金属包覆垫片
    GB30                六角螺栓
    GB52                六角螺母
    GB56                六角厚螺母
    GB901               等长双头螺柱  B级
    GB6170              I型六角螺母  A和B级
    GB6171              I型六角螺母  细牙A和B级
    GB6175              II型六角螺母  A和B级
    GB6176              II型六角螺母  细牙A和B级
    GB12220             通用阀门  标志
    GB12221             法兰连接金属阀门  结构长度
    GB12224             钢制阀门  一般要求
    GB12234             通用阀门  法兰和对焊连接钢制闸阀
    GB12235             通用阀门  法兰连接钢制截止阀和升降式止回阀
    GB12236             通用阀门  法兰连接钢制旋启式止回阀
    GB12237             通用阀门  法兰和对焊连接钢制球阀
    GB12238             通用阀门  法兰和对夹连接蝶阀
    GB12239             通用阀门  隔膜阀
    GB12244~12246     减压阀
    GB12247~12251     蒸汽疏水阀
    GB/T13927           通用阀门  压力试验
 
  思考题:
  1、试述石化行业应用标准体系的特点?
  2、常用的石化行业压力管道应用标准有哪些?
  3、试述化工行业应用标准体系的特点?
  4、常用的化工行业管件应用标准有哪些?
  5、试述机械行业应用标准体系的特点?
  6、试述中国国家应用标准体系的特点?
  7、常用的中国国家管件应用标准有哪些?
  8、常用的中国国家阀门应用标准有哪些?

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