美国API准简介.doc

1美国 API 及相关标准简介和 API 6D 阀门设计1. 各标准编制机构简介● API The American Petroleum Institute 美国石油学会● ASME The American Society of Mechanical Engineers 美国机械工程师学会● ASTM 美国材料和试验学会● ANSI 美国国家标准化委员会● AWS 美国焊接学会● ASNT 美国无损检测学会● ISO 国际标准化组织1.1 API 美国石油学会● 成立于 1924 年，设有多个标准分委员会，共有 50 多个产品的规范标准出版负责石油开采及有关设备的标准规定、颁发证书、学术交流、技术检验等活动是美国国家认可的一个专业学会其标准可作为法律的依据● API 6D 标准由 API 阀门和井口设备标准分委员会（API C1/SC6）管辖● API 6D 标准与 ISO14313：1999 完全等同ISO14313 由石油天然气工业 SC2 管线输送系统的材料、设备和海上结构件的 ISO/TC67 技术委员会编制● API 标准每 5 年审查一次，进行修改/重新批准或者撤消，可延长 2 年的审查周期。

● 全世界约 1400 个取得 API 证书的厂家，约 65％是美国以外的取证厂家近几年亚洲发展最快● 现在全世界有 4500 余个有证检验师，其中 15％来自于非美国本土的检验师1.2 ASME 美国机械工程师学会ASME 成立于 1880 年，是一个教育及技术的机构工程学会，在 1915 年颁发了第一个规范，即现在的第一卷《动力锅炉》的前身，是 ASME 创造者梅尔(E. D. MEIER)先生组织建立锅炉及压力容器规则的委员会颁发的ASME 是一个综合性的机构，由地区、区域、技术部及分部、委员会、管理总部及理事会、董事会组成我们正在积极争取早日成立 ASME 中国地区分会，由中国石油设备协会的 ASME 协作网牵头联系目前已经和 ASME 总部多次接触商谈，ASME 总部连续三年均派执委来我国进行了交流每年 ASME 组织许多国内和国际性会议、国际研讨会和展览会等，研讨国际最新技术和展示新的成果参加人员还包括出版社、信息服务、技术合作、政府机构、实验室、设备公司、工程、科学技术机构2ASME 是世界上最大的技术出版机构，有“机械工程杂志”、“ASME 新闻报”等月刊发给 ASME 会员，共有 17 种刊物，如应力机械杂志、热交换杂志、工程材料及技术、流体工程、气体透平及动力工程、压力容器技术、WRC 焊接学会公报，包括焊接设计和制造的要求等。

ASME 规范由各专业委员会负责编制，通过理论研究、实验分析及应用效果将结果反映到规范中ASME 规范有 11 卷，具体如下：I 卷 动力锅炉II 卷 材 料 ， 分 A 篇 铁 基 材 料 、 B 篇 非 铁 基 材 料 、 C 篇 焊 条 焊 丝 及 填 充 金 属 、 D 篇 性能III 卷 核动力装置设备IV 卷 采暖锅炉V 卷 无损检验VI 卷 采暖锅炉维护和运行的推荐规则；VII 卷 动力锅炉维护的推荐规则VIII 卷 压力容器，分三册，第一册为一般的压力容器；第二册为另一规则(应力分析设计) 的压力容器；第三册为超高压容器IX 卷 焊接及钎焊评定X 卷 玻璃纤维增强塑料压力容器XI 卷核动力装置设备在役检查规则1.3 各学会的相互关系● 是平等的各学术团体，但又互相合作，在各自的领域中发挥作用● 采用拿来主义如在本领域中有特殊要求，则在自己的规范中加以补充规定如ASME 对无损检测的验收标准、检测方法、检测范围等均作了详细的补充规定而对检测人员的资格确认等完全采用 ASNT 的规定一般对同样的内容不再另搞一套体系● 中国的体制2. 美国材料标准2.1 材料表示方法统一以美国 ASTM 的表示方法。

铁金属，前面冠 A如：A105，A182-F22，A216-WCA，A355-P11 等等非铁金属，前面冠 B如：B164 N04400（后面的称为合金代号）（棒材锻件 NiCu 合金）3B466 C71500（后面的称为合金代号）（无缝管 70％Cu, 30％Ni 合金）焊接材料：采用 AWS 标准，ASME II 卷 C 篇中前面冠 SFA如：SFA-5.1, SFA-5.9, SFA-5.20 等2.2 材料分类号P-No.——Parents No. 母材分类F-No.——Filler No.填充金属分类A-No.——Analyst No. 焊缝金属化学成份分类S-No.——Supplemental No. 用于 ASME B31 压力管道选用或锅炉压力容器的规范实例选用是 ASME 第 II 卷中未例入的材料，S-No 和 P-No 有一定的对应关系，但要单独做评定2.3 ASME 材料在 ASME 规范中列出的允许使用的 ASTM 材料、表示方法在 ASTM 材料的标准号前面冠 S，SA105，SA182F22 ，SA216-WCA 等等ASME 选用的 ASTM 标准完全等同，但 ASME 规定了 ASTM 材料的适用版本号。

2.4 涉及到的相关标准ASME 规范第 V 卷 无损检测● 规定了 RT、UT、PT、MT 的操作方法方面的要求ASME 第 VIII 卷第一册 压力容器● 规定了无损检测的范围和验收标准● 压力容器的圆筒计算公式（阀体计算参照此公式）● 压力容器的法兰计算公式（阀门的法兰参照此公式）● 焊接的一般要求● 焊后热处理（PWHT）的一般要求ASME 第 IX 焊接评定● 规定了焊接评定的具体方法、要求和验收标准● SNT-TC-1A 无损检测人员资格评定和发证的规程● 无损检测人员的资格评定及发证（阀门无损检测人员按此规定评定其资格）3. API 阀门设计人员的基本要求3.1 概述● 观念及分工差别3.2 知识面的要求● 熟悉相关标准4● 材料知识● 制造工艺知识（焊接、热处理、无损检测、机械加工、检验与试验等）● CAD 出图能力包括图面布置等● 计算能力（规范公式要求、一般力学知识、解决特殊受力零件计算的能力）3.3 设计管理方面的知识● 文件清单● 版次和修改号● 尺寸公差● 设计修改● 文件发放和存档4. 强度计算4.1 格式基本要求● 目录● 基本参数和设计依据● 具体的计算和步骤4.2 阀体计算公式 内压圆筒按 UG-27，外压圆筒按 UG-28 公式计算。

4.3 法兰计算公式按附录 2 计算4.4 阀盖计算公式按 UG-34 计算4.5 材料许用应力按 ASME 第 II 卷 D 篇的相关的表查取4.6 其它零部件计算 没有现成的计算公式可按材料力学的知识或参照中国的有关阀门设计计算手册进行5. 设计示例5.1 旋启式闸阀强度计算5.2 回转式止回阀强度计算旋启式闸阀强度计算书Design Calculation for Gate Valve编 制 ______________日 期 ___________Prepared by Date批 准 ______________日 期 ___________Approved by Date图 号 版本号 0DWG. No. Rev. No.页 次1/8版 本 号图号 90513A00P2 修 改 号 编 制 日 期 批 准 日 期 0计 算 内 容1. 阀体厚度计算2. 中法兰强度计算3. 阀瓣厚度计算4. 阀盖强度计算5. 阀杆(暗杆)强度验算6. 头部强度验算7. 阀杆稳定性验算设计参数和设计依据API 6D-4300lb 阀门的设计参数：设计压力 P＝5MPa设计温度 T＝-28~+37.8℃材料和许用应力：阀 体 SA216-WCB S＝20000psi＝138MPa ASME 第 II 卷 D 篇表 1阀 瓣 SA216-WCB S＝20000psi＝138MPa ASME 第 II 卷 D 篇表 1螺 栓 SA193-B7 Sb＝25000psi＝172.5MPa ASME 第 II 卷 D 篇表 3阀 盖 SA216-WCB S＝20000psi＝138MPa ASME 第 II 卷 D 篇表 1阀 杆 SA182-F6a cl2设计依据：ASME 第 VIII 卷第一册阀门设计计算手册1. 阀体厚度计算(ASME 第 VIII 卷第一册)1.1 参数阀体计算壁厚 t阀体设计压力 P＝5 MPa阀体半径 R＝53.8 mm在设计温度下材料的许用应力 S＝138 MPa铸造系数 E＝0.8 UG-24腐蚀裕量 c＝3 mm1.2 计算公式 UG-27cP.t1.3 计算结果 m..实际选取 t＝13mm页 次2/8版 本 号图号 90513A00P2 修 改 号 编 制 日 期 批 准 日 期 02. 中法兰强度计算 第 Ⅷ 卷 第 一 册 附 录ASME2.1 参 数计 算 压 力 P＝ 5 MPa设 计 温 度 -28~+37.8℃法 兰 材 料 SA216-WCB螺 栓 材 料 SA193-B7垫 片 外 径 183 mm垫 片 内 径 156 mm垫 片 宽 度 N＝ 13.5 mmb0＝ 6.75 mm ..垫 片 比 压 力 Y＝ 4500 psi＝ 31.05 Mpa垫 片 系 数 m＝ 3常 温 下 螺 栓 许 用 应 力 Sa＝ 25000 psi＝ 172.5 MPa设 计 温 度 下 螺 栓 许 用 应 力 Sb＝ 25000 psi＝ 72.5 MPa设 计 温 度 下 法 兰 许 用 应 力 Sf＝ 20000 psi＝ 138 MPa垫 片 作 用 处 的 直 径 G＝ 183-2b＝ 169.86 mm螺 栓 圆 直 径 C＝ 219 mm法 兰 颈 部 直 边 厚 度 g0＝ 10 mmg1＝ 14 mm法 兰 外 径 A＝ 254 mm法 兰 内 径 B＝ 152 mm取 法 兰 盘 厚 t＝ 30 mm注 ： 上 述 厚 度 已 去 除 3mm 腐 蚀 裕 量 。

2.2 螺 栓 强 度 计 算Wm1＝H+H p＝0.785G 2P+2b3.14Gmp＝0.785169.86 25+26.573.14169.8635＝218371 NWm2＝3.14bGy＝3.146.57169.86 31.05＝108804.7 NA m1＝W m1/Sb＝218371/172.5＝1265.9 mm 2A m2＝W m2/Sa＝108804.7/172.5＝630.75 mm 2Am 取二者中较大值，A m＝1265.9 mm 2取螺栓根径 12.918 mm，12 个螺栓 .πb＝Ab>Am，OK！图 A12-5/8g0 =10B=152C=219183156A=254t=30h=20g1=14页 次3/8版 本 号图号 90513A00P2 修 改 号 编 制 日 期 批 准 日 期 02.3 载荷计算  NSAWabm 9.247685.12)79.165(2H＝0.785G 2P＝0.785 169.8625＝113245.7 NHD＝0.785B 2P＝ 0.78515225＝90683.2 NHP＝2b3.14GmP＝26.573.14 169.8635＝105125.3 NHT＝ H-H D＝113245.7-90683.2＝22562.5 NHG＝W-H＝244768.9-113245.7＝131523.2 NmhgRBCghmRGTGD 035.297.415.9230.86.521459. .92101NMhHTGDTG。