美國API準簡介

1、美國API及相關標準簡介和API 6D閥門設計1. 各標準編制機構簡介 APIThe American Petroleum Institute美國石油學會 ASMEThe American Society of Mechanical Engineers美國機械工程師學會 ASTM美國材料和試驗學會 ANSI美國國家標準化委員會 AWS美國焊接學會 ASNT美國無損檢測學會 ISO國際標準化組織1.1 API 美國石油學會 成立于1924年，設有多個標準分委員會，共有50多個產品的規(guī)范標準出版。負責石油開采及有關設備的標準規(guī)定、頒發(fā)證書、學術交流、技術檢驗等活動。是美國國家認可的一個專業(yè)學會。其

2、標準可作為法律的依據(jù)。 API 6D 標準由API閥門和井口設備標準分委員會（API C1/SC6）管轄。 API 6D標準與ISO14313：1999完全等同。ISO14313由石油天然氣工業(yè)SC2管線輸送系統(tǒng)的材料、設備和海上結構件的ISO/TC67技術委員會編制。 API標準每5年審查一次，進行修改/重新批準或者撤消，可延長2年的審查周期。 全世界約1400個取得API證書的廠家，約65是美國以外的取證廠家。近幾年亞洲發(fā)展最快。 現(xiàn)在全世界有4500余個有證檢驗師，其中15來自于非美國本土的檢驗師。1.2 ASME 美國機械工程師學會ASME成立于1880年，是一個教育及技術的機構工程學

3、會，在1915年頒發(fā)了第一個規(guī)范，即現(xiàn)在的第一卷動力鍋爐的前身，是ASME創(chuàng)造者梅爾(E. D. MEIER)先生組織建立鍋爐及壓力容器規(guī)則的委員會頒發(fā)的。ASME是一個綜合性的機構，由地區(qū)、區(qū)域、技術部及分部、委員會、管理總部及理事會、董事會組成。我們正在積極爭取早日成立ASME中國地區(qū)分會，由中國石油設備協(xié)會的ASME協(xié)作網(wǎng)牽頭聯(lián)系。目前已經和ASME總部多次接觸商談，ASME總部連續(xù)三年均派執(zhí)委來我國進行了交流。每年ASME組織許多國內和國際性會議、國際研討會和展覽會等，研討國際最新技術和展示新的成果。參加人員還包括出版社、信息服務、技術合作、政府機構、實驗室、設備公司、工程、科學技術機

4、構。ASME是世界上最大的技術出版機構，有“機械工程雜志”、“ASME新聞報”等月刊發(fā)給ASME會員，共有17種刊物，如應力機械雜志、熱交換雜志、工程材料及技術、流體工程、氣體透平及動力工程、壓力容器技術、WRC焊接學會公報，包括焊接設計和制造的要求等。ASME規(guī)范由各專業(yè)委員會負責編制，通過理論研究、實驗分析及應用效果將結果反映到規(guī)范中。ASME規(guī)范有11卷，具體如下：I卷 動力鍋爐II卷材料，分A篇鐵基材料、B篇非鐵基材料、C篇焊條焊絲及填充金屬、D篇性能III卷 核動力裝置設備IV卷采暖鍋爐V卷無損檢驗VI卷采暖鍋爐維護和運行的推薦規(guī)則；VII卷動力鍋爐維護的推薦規(guī)則VIII卷壓力容器，

5、分三冊，第一冊為一般的壓力容器；第二冊為另一規(guī)則(應力分析設計)的壓力容器；第三冊為超高壓容器IX卷焊接及釬焊評定X卷玻璃纖維增強塑料壓力容器XI卷核動力裝置設備在役檢查規(guī)則1.3 各學會的相互關系 是平等的各學術團體，但又互相合作，在各自的領域中發(fā)揮作用。 采用拿來主義。如在本領域中有特殊要求，則在自己的規(guī)范中加以補充規(guī)定。如ASME對無損檢測的驗收標準、檢測方法、檢測范圍等均作了詳細的補充規(guī)定。而對檢測人員的資格確認等完全采用ASNT的規(guī)定。一般對同樣的內容不再另搞一套體系。 中國的體制。2. 美國材料標準2.1 材料表示方法統(tǒng)一以美國ASTM的表示方法。鐵金屬，前面冠A如：A105，A1

6、82-F22，A216-WCA，A355-P11等等。非鐵金屬，前面冠B如：B164 N04400（后面的稱為合金代號）（棒材鍛件NiCu合金）B466 C71500（后面的稱為合金代號）（無縫管70Cu, 30Ni合金）焊接材料：采用AWS標準，ASME II卷C篇中前面冠SFA。如：SFA-5.1, SFA-5.9, SFA-5.20等。2.2 材料分類號P-No.Parents No. 母材分類F-No.Filler No.填充金屬分類A-No.Analyst No. 焊縫金屬化學成份分類S-No.Supplemental No. 用于ASME B31壓力管道選用或鍋爐壓力容器的規(guī)范實例

7、選用。是ASME第II卷中未例入的材料，S-No和P-No有一定的對應關系，但要單獨做評定。2.3 ASME材料在ASME規(guī)范中列出的允許使用的ASTM材料、表示方法在ASTM材料的標準號前面冠S，SA105，SA182F22，SA216-WCA等等。ASME選用的ASTM標準完全等同，但ASME規(guī)定了ASTM材料的適用版本號。2.4 涉及到的相關標準ASME規(guī)范第V卷 無損檢測 規(guī)定了RT、UT、PT、MT的操作方法方面的要求ASME第VIII卷第一冊 壓力容器 規(guī)定了無損檢測的范圍和驗收標準 壓力容器的圓筒計算公式（閥體計算參照此公式） 壓力容器的法蘭計算公式（閥門的法蘭參照此公式） 焊接

8、的一般要求 焊后熱處理（PWHT）的一般要求ASME第IX焊接評定 規(guī)定了焊接評定的具體方法、要求和驗收標準 SNT-TC-1A無損檢測人員資格評定和發(fā)證的規(guī)程 無損檢測人員的資格評定及發(fā)證（閥門無損檢測人員按此規(guī)定評定其資格）3. API閥門設計人員的基本要求3.1 概述 觀念及分工差別3.2 知識面的要求 熟悉相關標準 材料知識 制造工藝知識（焊接、熱處理、無損檢測、機械加工、檢驗與試驗等） CAD出圖能力包括圖面布置等 計算能力（規(guī)范公式要求、一般力學知識、解決特殊受力零件計算的能力）3.3 設計管理方面的知識 文件清單 版次和修改號 尺寸公差 設計修改 文件發(fā)放和存檔4. 強度計算4.

9、1 格式基本要求 目錄 基本參數(shù)和設計依據(jù) 具體的計算和步驟4.2 閥體計算公式 內壓圓筒按UG-27，外壓圓筒按UG-28公式計算。4.3 法蘭計算公式按附錄2計算。4.4 閥蓋計算公式按UG-34計算。4.5 材料許用應力按ASME第II卷D篇的相關的表查取。4.6 其它零部件計算沒有現(xiàn)成的計算公式可按材料力學的知識或參照中國的有關閥門設計計算手冊進行。5. 設計示例5.1 旋啟式閘閥強度計算。5.2 回轉式止回閥強度計算。旋啟式閘閥強度計算書Design Calculation for Gate Valve編 制日 期Prepared byDate批 準日 期Approved by Da

10、te圖 號版本號0DWG. No. Rev. No.頁 次1/8版本號圖號90513A00P2修改號編制日期批準日期0計 算 內 容1. 閥體厚度計算2. 中法蘭強度計算3. 閥瓣厚度計算4. 閥蓋強度計算5. 閥桿(暗桿)強度驗算6. 頭部強度驗算7. 閥桿穩(wěn)定性驗算設計參數(shù)和設計依據(jù)API 6D-4300lb閥門的設計參數(shù)：設計壓力P5MPa設計溫度T-28+37.8材料和許用應力：閥 體SA216-WCBS20000psi138MPaASME第II卷D篇表1閥 瓣SA216-WCBS20000psi138MPaASME第II卷D篇表1螺 栓SA193-B7Sb25000psi172.5M

11、PaASME第II卷D篇表3閥 蓋SA216-WCBS20000psi138MPaASME第II卷D篇表1閥 桿 SA182-F6a cl2設計依據(jù)：ASME第VIII卷第一冊閥門設計計算手冊1. 閥體厚度計算(ASME第VIII卷第一冊)1.1 參數(shù)閥體計算壁厚t閥體設計壓力P5 MPa閥體半徑R53.8 mm在設計溫度下材料的許用應力S138 MPa鑄造系數(shù)E0.8 UG-24腐蝕裕量c3 mm1.2 計算公式UG-271.3 計算結果實際選取t13mm頁 次2/8版本號圖號90513A00P2修改號編制日期批準日期012-5/8g0 =10B=152C=219183156A=254t=3

12、0h=20g1=14圖A2. 中法蘭強度計算 2.1 參數(shù)計算壓力P5 MPa設計溫度-28+37.8法蘭材料SA216-WCB螺栓材料SA193-B7墊片外徑183 mm墊片內徑156 mm墊片寬度N13.5 mmb06.75 mm墊片比壓力Y4500 psi31.05 Mpa墊片系數(shù)m3常溫下螺栓許用應力Sa25000 psi172.5 MPa設計溫度下螺栓許用應力Sb25000 psi72.5 MPa設計溫度下法蘭許用應力Sf20000 psi138 MPa墊片作用處的直徑G183-2b169.86 mm螺栓圓直徑C219 mm法蘭頸部直邊厚度g010 mmg114 mm法蘭外徑A254

13、 mm法蘭內徑B152 mm取法蘭盤厚t30 mm注：上述厚度已去除3mm腐蝕裕量。2.2 螺栓強度計算Wm1H+Hp0.785G2P+2b3.14Gmp0.785169.8625+26.573.14169.8635218371 NWm23.14bGy3.146.57169.8631.05108804.7 NA m1Wm1/Sb218371/172.51265.9 mm2A m2Wm2/Sa108804.7/172.5630.75 mm2Am取二者中較大值，Am1265.9 mm2取螺栓根徑12.918 mm，12個螺栓AbAm，OK！頁 次3/8版本號圖號90513A00P2修改號編制日期批

14、準日期02.3 載荷計算H0.785G2P0.785169.8625113245.7 NHD0.785B2P0.7851522590683.2 NHP2b3.14GmP26.573.14169.8635105125.3 NHTH-H D113245.7-90683.222562.5 NHGW-H244768.9-113245.7131523.2 N查圖2-7.1得T1.7Z1.85Y4.0U4.3查圖2-7.2F0.856查圖2-7.3V0.363查圖2-7.6f1 2.4 應力校核頁 次4/8版本號圖號90513A00P2修改號編制日期批準日期0計算通過，OK！3. 閥蓋強度計算(ASME第

15、VIII卷第一冊UG-34)3.1 參數(shù)設計壓力P5 MPa墊片作用處直徑d169.86 mm力臂hG24.57 mm載荷W244768.9 mm設計溫度下閥蓋許用應力S138 MPa系數(shù)C0.3圖UG-34(j)腐蝕裕量c3 mm3.2 平板法蘭計算取實際厚度32 mm，OK！4. 閥瓣厚度計算4.1 參數(shù)密封面外徑A118 mm密封面內徑B106 mm密封面寬度b6 mm密封面平均直徑D112 mm設計壓力P=5 MPa要求的密封比壓yR(35+P)/16.33 MPa (表4-10)許用密封比壓y250 MPa(表4-11)閥瓣球面半徑R23 mm閥瓣設計溫度下許用應力S138 MPa腐

16、蝕裕量c3 mm頁 次5/8版本號圖號90513A00P2修改號編制日期批準日期04.2 密封力計算(閥門設計計算手冊)密封面處介質壓力最小密封力密封面上總作用力密封面計算比壓結果驗證yR yCAm，OK！頁 次3/5版本號圖號90713A00M3修改號編制日期批準日期02.3 載荷計算H0.785G2P0.785153.862592916 NHD0.785B2P0.7851382574748 NHP2b3.14GmP26.573.14153.863595223 NHTH-H D92916-7474818168 NHGW-H207086-92916114170 N查圖2-7.1得T1.70Z1.85Y3.7U4.05查圖2-7.2 F0.84 查圖2-7.3 V0.36 查圖2-7.6 f0.35 2.4 應力校核頁 次4/5版本號圖號90713A00M3修改號編制日期批準日期0計算通過，OK！3. 閥蓋強度計算(ASME第VIII卷第一冊UG-34)3.1 參數(shù)設計壓力P5 MPa墊片作用處直徑d153.86 mm力臂hG26.07 mm載荷W207086 N設計溫度下閥蓋許用應力S138 MPa系數(shù)C0.3圖UG-34(j)腐蝕裕量c3 mm3.2 平板法蘭計算取實際厚度32 mm，OK！4. 閥瓣厚度計算4.1 參數(shù)密封面外徑A118