本章所介绍的美国管件标准主要为美国机械工程师协会(即ASME)近期发布的最新标准,这些管件标准主要为:灰铸铁螺纹管件(ASME B16.4-1998)、可锻铸铁螺纹管件(ASME B16.3-1998)、承插焊和螺纹连接锻钢制管件(ASME B16.11-2005)、工厂制造的锻钢对焊管件及锻钢制对焊短半径弯头和180°弯头等。


  工厂制造的锻钢对焊管件 ASME B16.9-2003 标准


一、适用范围


 1. 总则


   ASME B16.9-2003标准适用于规格为NPS1/2~NPS 48(DN 15~DN1200)的工厂制造的锻制对焊管件的总体尺寸、公差、压力等级、试验及标志。


 2. 特殊管件


   根据制造厂和使用方双方协议,可以制造特殊尺寸、规格、形状及公差的管件。


 3. 管件制品


   采用环焊缝或交叉焊缝制造的分支管件和其他管件均属管件制品,并不属于该标准的范围。


   搭接短节制品不受以上限制,只要其材料符合20.4.4条所规定的可适用的ASTM材料规范的所有要求。


 4. 标准计量单位


   无论以米制为单位或以美国惯用单位(即英制单位)表示的数值都分别视为标准值。


   在该标准的正文中英制单位在括号内示出。由于两种单位制所规定的数值不能做到精确地相等,因此,必须独立地分别使用每一种单位制。两种单位制使用的混合数值,将导致与该标准的不一致。


   无论是米制单位尺寸的管件或是英制单位尺寸的管件,其规格的标志都为NPS。管件压力等级与相应规格和材料的管子的连接壁厚有关。


 5. 使用条件


   适合于特定流体使用条件的管件型式和材料的选择标准,不属于本标准的范围。


 6. 焊接


   安装焊接要求不属于本标准的范围。


 7. 质量体系


   按ASME B16.9标准制造的产品应按质量体系程序生产,该程序应遵循 ISO 9000系列的某一适合的标准的原则制定。制造厂有责任确定是否需要由一个独立的组织机构对产品制造厂的质量体系进行注册/或认证。采购方在制造厂的场所应能得到演示程序符合性的详细文件。应采购方的请求,采购方可以得到产品制造厂提供的其所使用的该质量体系程序的书面概括说明。所谓产品制造厂是指按本标准标志或识别要求显示在产品上的完整厂名和商标。


 8. 修约


   为了确定符合于本标准的目的,确定有效数字值(最大极限值或最小极限值)的修约,规定应按ASTME29予以“圆整”。十进制的小数值和公差并不包含特殊的测量方法。


 9. 压力等级标志


   磅级(后面紧跟尺寸数字)是压力-温度等级的标志。对于本标准中所引用的ASME B16.5法兰的标准,其标志为磅级150、300、900、1500及2500。



二、 压力等级


 1. 等级的基准

 

   按本标准所规定的管件的允许压力等级,可以根据ASME B31《压力管道规范》中所规定的规程,按等同材料(按相应材料规范的化学成分和机械性能比较所得出的)的直无缝管来计算。为了计算,应使用与管件相当的管子规格、壁厚及材料的应用数据。管件上的管子规格、壁厚(或壁厚系列号)和材料标志与压力等级标志有关。


 2. 管件的设计


   管件的设计应按美国全国范围内公认的压力容器或管道规范中所包含的数学分析方法(例如,对弯头按ASME B16.49)来确定,或按制造厂的意见,根据本标准的第9章采用验证试验方法进行。为了满足设计或制造要求,可以预料,成型管件某些部分的壁厚可能需要比打算使用该管件的管子壁厚要厚。如果使用,数学分析可以考虑这些较厚部分。在制造的现场应能得到数学分析和/或合格的验证试验结果的记录以供采购方检查。



三、规格


   公称管件规格的代号是NPS后跟无因次的数字。NPS与国际标准中所使用的标准公称通径DN有关,它们之间的关系见表20-40。


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四、材料


   本标准所包括的锻制管件应遵循 ASTM A234、A403、A420、A815、B361、B363和B366或ASME 锅炉和压力容器规范第II卷中所列出的相应标准。术语“锻制”是指管件是由管子、管材、板材或锻件制造的。由锻坯制造的管件只能根据制造厂和采购方的协议供货。这种管件不需要符合20.4.7条表面轮廓的要求。



五、尺寸


 1. 标准尺寸


  本标准为管件的焊接端提供了固定位置,不论是相对于管件的中心线还是总尺寸,其位置都不变。


  管件尺寸分米制和英制两个系列。


   a. 米制尺寸的长半径弯头型式见图20-33,尺寸见表20-41;英制尺寸的长半径弯头型式见图20-33,尺寸见表20-42。


   b. 米制尺寸的长半径异径弯头型式见图20-34,尺寸见表20-43;英制尺寸的长半径异径弯头型式见图20-34,尺寸见表20-44。



   c. 米制尺寸的长半径180°弯头型式见图20-35,尺寸见表20-45;英制尺寸的长半径180°弯头型式见图20-35,尺寸见表20-46。


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   d. 米制尺寸的短半径弯头型式见图20-36,尺寸见表20-47;英制尺寸的短半径弯头型式见图20-36,尺寸见表20-48。


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   e. 米制尺寸的短半径180°弯头型式见图20-37,尺寸见表20-49;英制尺寸的短半径180°弯头型式见图20-37,尺寸见表20-50。


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   f. 米制尺寸等径三通和四通型式见图20-38,尺寸见表20-51;英制尺寸等径三通和四通型式见图20-38,尺寸见表20-52。


   g. 米制尺寸异径出口三通和异径出口四通型式见图20-39,尺寸见表20-53;英制尺寸异径出口三通和异径出口四通型式见图20-39,尺寸见表20-54。



   h. 米制搭接短节型式见图20-40,尺寸见表20-55;英制搭接短节型式见图20-40,尺寸见表20-56。



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    ①. 当短形短节用300磅级和600磅级的较大法兰及大于等于900磅级的大部分规格法兰时;当长形短节用1500磅级和2500磅级的较大法兰时,为了避免法兰可能覆盖焊缝,可能需要增加搭接长度。长度的增加量由制造厂与采购方双方协商。

    ②. 当采用榫槽面,凹凸面特殊端面时,必须增加搭接边的厚度,增加厚度应在基本长度F之外(不包括在基本长度内)。

    ③. 这些尺寸应与ASME B16.5《管道法兰和法兰管配件》中搭接法兰的规定半径相符。

    ④. 该尺寸与ASMEB16.5中表示的标准机加工面一致。折边的背面应进行机加工,使与其安装表面一致。当采用环连接密封面时,使用ASME B16.5中给出的尺寸K。

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    ①. 当短形短节用300磅级和600磅级的较大法兰及大于等于900磅级的大部分规格法兰时;当长形短节用1500磅级和2500磅级的较大法兰时,为了避免法兰可能覆盖焊缝,可能需要增加搭接管的长度。长度的增加量由制造厂与采购方双方协商。

    ②. 当采用如榫槽面,凹凸面特殊端面时,必须增加搭接边的厚度,增加厚度应在基本长度F之外(不包括在基本长度内)。

    ③. 这些尺寸应与ASME B16.5《管道法兰和法兰管配件》中塔接法兰的规定半径相符。

    ④. 该尺寸与ASME B16.5中表示的标准机加工面一致。折边的背面应进行机加工,使与其安装表面一致。当采用环连接密封面时,使用ASMEB16.5中给出的尺寸K。


   i. 米制管盖型式见图20-41,尺寸见表20-57;英制管盖型式见图20-41,尺寸见表20-58。


   j. 米制异径接头型式见图20-42,尺寸见表20-59;英制异径接头见图20-42,尺寸见表20-60。



 2. 特殊尺寸


  a. 疲劳载荷


    对于涉及疲劳载荷的应用情况,采购方应提供所要求的最小尺寸。


  b. 钻孔直径


    不在端部的钻孔直径不作规定。如果需要特殊的流程要求,采购方应规定钻孔尺寸。


  C. 短节


    使用条件和接头结构通常支配短节长度要求。因此,在订购时,采购方必须规定是长形还是短形管件。



六、公差


  管件公差有米制尺寸公差及英制尺寸公差两种。米制管件公差见图20-43及表20-61;英制管件公差见图20-43及表20-62。


    ①. 端部内径和公称壁厚由采购方规定。

    ②. 除非采购方规定各种壁厚公差否则就采用公称壁厚的87.5%,见图20-45的脚注1)(a)。

    ③. 不圆度为正偏差和负偏差绝对值之和。

    ④. 当需要增加壁厚以满足20.4.2.2条的设计要求时,该公差可能不适用于成型管件的固定区域。

    ⑤. 除非采购方另有规定,否则这些公差适用于公称内径等于公称外径减去两倍公称壁厚的场合。

    ⑥. 筒部外径的极限尺寸见表20-55。


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    ①. 端部内径和公称壁厚由采购方规定。

    ②. 除非采购方规定各种壁厚公差否则就采用公称壁厚的87.5%。见图20-45的脚注1)(a)。

    ③. 不圆度为正偏差和负偏差绝对值之和。

    ④. 当需要增加壁厚以满足20.4.2.2条的设计要求时,该公差可能不适用于成型管件的固定区域。

    ⑤. 除非采购方另有规定,这些公差适用于公称内径(等于公称外径减去两倍公称壁厚)的场合。

    ⑥. 筒部外径的极限尺寸见表20-56。



七、表面轮廓线


   当管件上相邻的开孔不在平行平面上,应用一段圆弧或半径将外表面连接上。圆弧或半径可以终止在切点处。除作为锻坯提供的管件外(见20.4.4条),管件外表面的设计轮廓应无尖锐的横断圆弧及/或折叠圆弧。



八、端部制备


  除非另有规定,管件焊接端部的制备(包括焊接端部坡口形状及尺寸以及焊接端部过渡部分的最大包络线)按以下规定:


   a. 焊接端部坡口形状及尺寸见图20-44,焊接坡口和钝边见表20-63。


   b. 焊接端部过渡部分的最大包络线见图20-45。


   除图20-45(焊接端部过渡段的最大包络线)脚注5)所包括情况或除非特殊订货外,在图20-45所示的最大包络线的范围内,由焊接坡口到管件的外表面、以及由钝边到管件的内表面的过渡,由制造厂自定。





九、设计验证试验


 1. 要求的试验


   当制造厂选择验证试验以考核管件设计质量时,应按本标准的规定进行验证试验。除非制造厂和采购方之间另有协议,验证试验应是依据管件及其他连接管道的计算爆破压力进行的一种试验。


   搭接短节免做验证试验。因为搭接短节在法兰组件中使用,它有着不同的压力等级,并取决于操作要求。


 2. 试验组装件


   a.样品件 作为产品样品并已经被选来作试验的管件,应验明材料、等级和批量,包括热处理。管件应经过尺寸检验,并符合本标准的要求。


   b. 其他零件应将计算爆破压力至少与按20.4.9.3条规定计算得出的验证试验压力同样大小的直无缝管或焊接管的管段焊接到待试验的管件各端。任何内圆不圆度大于1.5 mm(0.06 in.)的管子都应采用斜度不大于1:3的镗削加工,减少其不圆度。这些管段的截止长度按以下规定:


    对于NPS 14(DN 350)及以下的管件,管子的最小长度应与管子的外径相等。


    对于大于NPS 14(DN 350)的管件,管子的最小长度应为管子外径的一半。


 3. 试验方法


   水压试验用的试验流体应为水或其他液体。应对试验组装件施加水压。当试验组装件能经受住按下式计算得到的验证试验压力的105%而不发生破裂时,即满足验证试验要求。


      P=2 St/D


      式中:D-管子的公称外径;


     P-管子的最小计算验证试验压力;


     S-试验管件的实测抗拉强度,该抗拉强度从试验管件的有代表性的样品上测出。试验管件的实测抗拉强度应满足20.4.4条中所规定的适用材料的抗拉强度要求。


     t一管件标志识别的公称管壁厚度。


     注:可使用任何一种和尺寸上相符合的单位制。


 4. 试验结果的可用性


  不需要对规格、壁厚及材料的所有组合管件进行逐一试验。在一个代表性管件上得出的合格验证试验可代表以下所述范围内的其他相同形式的管件。


  a. 规格范围


   一个试验管件可用来评定或考核规格为试验管件规格的0.5倍到2倍的类似比例的管件。非异径管件试验可用以对相同模型的等径管件进行评定或考核。


  b. 厚度范围


   一个试验管件可以用来对t/D比值为试验管件的0.5倍到3倍的类似比例的管件进行评定或考核。


  c. 材料等级


   由各种级别钢材制造的几何尺寸相同的管件,其承压能力直接与各种级别材料的抗拉强度成正比,见20.4.2.1条。因此,只需试验单一材料级别的样品管件以验证该管件的设计。



十、产品试验


   本标准不要求对锻钢管件进行水压试验。所有管件都应能承受与该管件的NPS、壁厚及标志在管件上的材料级别相当的无缝钢管适用规范所要求的水压试验压力,而无泄漏或有损使用性能的缺陷。



十一、标志


 1. 标准标志


  每个管件都应作永久性标志以表明以下内容:


   a. 制造厂的名称或商标;


   b. 材料标识,ASTM或ASME级别符号;


   c. 壁厚序列号或以mm为单位的公称壁厚;


   d. 规格一一应使用与端部连接有关的管子公称规格(NPS)识别号;


   e. 符合性一一对于标准管件和特殊管件标志见20.4.11.4条。


  制造厂可采用包括DN规格符号等其他标志来补充强制性标志,但是应避免与要求的标志混淆。


  注:壁厚系列号是在订购管子和管件时使用的一种方便的代号,是一个无尺寸单位的数字。它通常与一组标准管壁厚有联系。对于管子的壁厚系列号的整个细节见 ASME B36.10M及ASME B36.19M。


 2. 例外情况


  当管件的规格不允许进行完整标志时,可逆上述内容顺序省略识别标识。


 3. 钢印深度


   在使用钢印处,应注意钢印不要过深或太尖而产生裂纹或使管件的壁厚减少到小于允许的最小壁厚。


 4. 符合性


  a. 标准管件


   按符合本标准制造的管件,包括所有尺寸在内,在材料级别号标志中加“WP”前缀进行识别。


  b. 特殊管件


   按符合本标准制造的管件,除了尺寸要求是按采购方和制造厂之间的协议外,用补充后缀至如下材料级别号标志中来进行识别:


   对于符合 ASTM A234、A403、A420及A815的管件,采用“S9”标志;


   对于符合ASTM B361、B363及B366的管件,采用“SPLD”标志。




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