國際上較為常見的管道應(yīng)用標準體系有:美國應(yīng)用標準體系(ANSI/ASME)、日本應(yīng)用標準體系(JIS)、國際標準化組織的應(yīng)用標準體系(ISO)、德國應(yīng)用標準體系(DIN)、前蘇聯(lián)應(yīng)用標準體系(TOTC)、英國應(yīng)用標準體系(BS)和法國應(yīng)用標準體系(NF)等。其中美國國家應(yīng)用標準體系(ANSI/ASME)是一個比較完整、比較成熟同時也是國際上比較流行、比較通用的先進標準,廣泛為各個國家所接受,我國的石化行業(yè)應(yīng)用標準體系基本上等效采用了該標準體系的應(yīng)用標準。
我國國內(nèi)常用的管道應(yīng)用標準體系包括:石化行業(yè)應(yīng)用標準體系、化工行業(yè)應(yīng)用標準體系、機械行業(yè)應(yīng)用標準體系和中國國家應(yīng)用標準體系等。
下面將最為常用的美國國家應(yīng)用標準體系和我國各行業(yè)應(yīng)用標準體系作以簡單介紹。
1. 美國應(yīng)用標準體系(ANSI)
美國國家標準ANSI B16.5《管法蘭與法蘭連接件》是一個比較完整、比較成熟同時也是國際上比較流行、比較通用的先進標準。該標準與其他相關(guān)的ANSI、API、ASTM、MSS組成的壓力管道應(yīng)用標準體系是一個比較科學(xué)、先進的標準,廣泛為各個國家所接受。
①. 管子系列標準
美國的管子系列(ANSI B36.10和ANSI B36.19)為典型的“大外徑系列”,公稱尺寸范圍為DN6~DN2000mm.其壁厚表示方法有以下兩種。
一是以管子標號“SCH”表示壁厚。管子標號是管子設(shè)計壓力與設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力的比值乘以1000,并經(jīng)過圓整后的數(shù)值。即:
SCH=1000p/[σ]t
式中 p--設(shè)計壓力,MPa;
[σ]t--設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力,MPa..
ANSI B36.10標準中包括了SCH10、SCH20、SCH30、SCH40、SCH60、SCH80、SCH100、SCH120、SCH140、SCH160十個等級;ANSI B36.19標準中包括了SCH5s、SCH10s、SCH40s、SCH80s四個等級。
二是以管子重量表示管壁厚度,它將管子壁厚分為三種:
標準重量管,以STD表示;
加厚管,以XS表示;
特厚管,以XXS表示。
②. 法蘭標準
美國的法蘭標準為典型的“美式法蘭”,其公稱尺寸范圍為DN15~DN600mm。該標準包括的公稱壓力等級有150psi(1psi-6.89x103Pa)(常標記為CL150)、300psi(CL300)、400psi(CL400)、600psi(CL.600)、900psi(CL900)、1500psi(CL1500)、2500psi(CL2500)共七個等級。法蘭形式有平焊式、承插焊式、對焊式、螺紋連接式、松套式及法蘭蓋共六種。法蘭密封面形式有凸臺面、(大小)凹凸面、(大小)榫槽面、金屬環(huán)連接面共四種。
2. 石化行業(yè)應(yīng)用標準體系(SH)
①. 管子尺寸系列標準(SH 3405)
石化行業(yè)應(yīng)用標準體系的管子尺寸系列標準(SH3405),基本上屬于“大外徑系列”,當(dāng)DN≤1100mm時,它能與ANSI B36.10/36.19管子標準配套使用。
SH 3405標準的直徑范圍和壁厚分級共包括四部分,如表1-11所示。
②. 法蘭標準(SH 3406)
石化行業(yè)應(yīng)用標準體系的法蘭標準(SH 3406)等效采用了ANSI B16.5和API605標準,屬于“美式法蘭”。SH 3406在結(jié)構(gòu)尺寸和密封面形式上與ANSI B16.5/API605有著很好的互換性,因此,它能與ANSI、API、MSS等標準管道元件配套使用。但因為SH3406采用了我國的材料標準而不是美國的材料標準(ASTM),故兩者的溫度-壓力表有少許偏差,在考慮兩者互換時,應(yīng)注意并核對它們的溫度-壓力對應(yīng)允許值。
SH 3406 標準的公稱壓力等級共包括PN1.0、PN2.0(CL150)、PN5.0(CL300)、PN6.8(CL400)、PN10.0(CL600)、PN15.0(CL900)、PN25.0(CL1500)、PN42.0(CL2500)八個等級,公稱尺寸范圍DN15~DN1500mm。
法蘭連接形式:當(dāng)DN≤600mm時,有對焊、平焊、承插焊、松套、螺紋五種;當(dāng)DN≥650mm時,僅有對焊形式一種。
法蘭密封面形式:當(dāng)DN≤600mm時,有凸臺面、榫槽面、環(huán)槽面、凹凸面和全平面五種;當(dāng)DN≥650mm時,僅有凸臺面一種。
石化行業(yè)應(yīng)用標準體系中共包含了十項基本標準,除管子尺寸系列和法蘭標準外,還包括對焊無縫管件、鋼板制對焊管件、鍛制承插焊管件、非金屬墊片、纏繞式墊片、金屬環(huán)墊片、螺栓/螺母等標準,這些標準都等效采用ANSI標準,它能與API閥門匹配使用,代表著國內(nèi)管道標準體系的先進性和發(fā)展方向。實踐證明,這套應(yīng)用標準體系是一個科學(xué)、先進、操作性好的標準體系。
3. 化工行業(yè)應(yīng)用標準體系(HG)
①. 化工行業(yè)管子尺寸系列
化工行業(yè)應(yīng)用標準體系的管子尺寸系列標準HG20553同時包含了A、B兩個系列,其中A系列基本上等同ANSI B36.10/36.19標準,屬于“大外徑系列”。B系列則為“小外徑系列”。
②. 法蘭標準
HG 20592~HG 20605和HG 20615~HG 20626 化工行業(yè)應(yīng)用標準體系的管法蘭標準同時包含了“歐式法蘭”和“美式法蘭”兩個體系。
歐式法蘭標準HG 20592~HG 20605的公稱壓力等級共包括PN 0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN25.0十個等級,公稱尺寸范圍為DN10~DN2000mm,法蘭形式有板式平焊、帶頸平焊、帶頸對焊、整體式、承插焊、螺紋、對焊環(huán)、松套、法蘭蓋、襯里法蘭十種,密封面形式有凸面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面、全平面五種形式,它可以與JB閥門配套使用。
美式法蘭標準 HG 20615~HG 20626 基本上采用了ANSI標準。其中,對于DN≤600mm的法蘭,等效采用了ANSI B16.5標準,而對DN≥650mm的法蘭,則等效采用API605標準。法蘭的公稱壓力等級共包括PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0和PN42.0.六個等級,公稱尺寸范圍為DN15~DN1500mm,法蘭形式有帶頸平焊、帶頸對焊、整體法蘭、承插焊、螺紋、松套六種,密封面形式有凸面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面、全平面五種形式。
化工行業(yè)壓力管道的應(yīng)用標準體系也是一個相對比較完整的標準體系,具有成熟的使用經(jīng)驗。由于它同時具有“大外徑系列”和“小外徑系列”、“歐式法蘭”和“美式法蘭”兩種系列,故其使用面較廣,它既可與國外的ANSI、DIN、ISO等標準配套使用,又可與國內(nèi)的GB、SH、JB等標準配合使用。
4. 機械行業(yè)應(yīng)用標準體系
機械行業(yè)應(yīng)用標準體系JB沒有相應(yīng)的管子尺寸系列標準,其接管尺寸由管法蘭的接管外徑進行定義,屬于典型的“小外徑系列”。
機械行業(yè)應(yīng)用標準體系中的法蘭標準JB/T 74~JB/T90屬于歐洲標準體系,其公稱壓力等級共包括PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN20.0十個壓力等級,公稱尺寸范圍為DN15~DN1600mm.法蘭形式有整體、板式平焊、對焊、平焊環(huán)板式松套、對焊環(huán)板式松套、翻邊板式松套和法蘭蓋七種形式,密封面形式有平面、凸面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面五種形式。JB法蘭標準是我國應(yīng)用多年的主要標準,以前建設(shè)的大多數(shù)石油化工裝置都采用了該標準,現(xiàn)在有許多標準設(shè)備或定型設(shè)備如機泵、換熱器、閥門等仍采用它。
機械行業(yè)應(yīng)用標準體系中沒有相應(yīng)的管件標準,體系很不完善,需要中國國家標準(GB)體系的一些標準作支持,而且實際中經(jīng)常碰到一些不能很好匹配的問題,因此,設(shè)計人員一般不再使用該標準體系。
5. 中國國家應(yīng)用標準體系
①. 管子尺寸系列標準
多年來,中國國家應(yīng)用標準體系中一直沒有相應(yīng)的管子尺寸系列標準,它的接管尺寸由法蘭的接管外徑尺寸進行定義。直到1998年GB 17395的出現(xiàn),國家應(yīng)用標準體系中才給出了管子尺寸系列標準。GB 17395屬于“大外徑系列”。其接管外徑尺寸與ANSI標準在DN>1100mm的情況下是不一致的,在應(yīng)用時應(yīng)注意。
②. 法蘭標準
中國國家應(yīng)用標準體系的法蘭標準GB 9112~GB 9119-2000和GB9120~9124-2000等效采用了ISO7005-1標準。因此,它同時包括了“歐式法蘭”和“美式法蘭”兩個體系。其公稱尺寸范圍、法蘭結(jié)構(gòu)及密封面形式與ISO標準基本相同。其中公稱壓力有兩個系列:一是以PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0共六個等級組成的I系列,屬于“歐式法蘭”;二是以PN2.0、PN5.0、PN10.0、PN15.0、PN25.0、PN42.0共六個等級組成的II系列,屬于“美式法蘭”。法蘭的公稱尺寸范圍因公稱壓力不同而異,當(dāng)PN=0.25MPa時,DNmax=4000mm,當(dāng)PN=42.0MPa時,DNmax=300mm,法蘭結(jié)構(gòu)形式有整體式、螺紋、對焊、帶頸平焊、帶頸承插焊、對焊環(huán)松套板式、平焊環(huán)松套板式、板式翻邊松套、法蘭蓋共九種。密封面形式有凸臺面、榫槽面、環(huán)槽面、凹凸面和全平面五種。
壓力管道國家標準體系是一個比較完整的標準體系。它的管件分為A、B兩個系列,其中A系列為“大外徑系列”,以期能與SH標準等匹配使用;B系列為“小外徑系列”,以期能與JB標準等配套使用。