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。
锻钢制对焊短半径弯头和180°弯头 ASME B16.28 标准
一、适用范围
1. 总则
ASME B16.28-1994标准规定了锻轧制碳素钢及合金钢对焊短半径弯头和短半径180°弯头的等级、总体尺寸、试验、公差以及标记。术语“锻制的”(wrought)是指由管材(钢管和管子)、板材或锻件制成的管件。
2. 管件制品
本标准没有规定采用交叉焊接的管件制品。这种管件的设计,包括在ASME B31《压力管道规范》中或ASME锅炉和压力容器规范中。
3. 使用条件
选择适合于特定流体使用条件的管件形式和材料不属于本标准的范围。
4. 焊接
安装焊接要求已超出本标准的范围。安装焊接应按适用的管道规范或包括安装该管件的管道系统在内的规程进行。
二、设计和压力等级
1. 管件的设计
管件设计应按美国国内公认的压力容器或管道规范中所包含的数学分析方法确定,或按制造厂的意见,依据20.5.9条,采用验证方法进行。为了满足设计要求,可以预料,成型管件某些部分的壁厚可能需要比准备使用该管件的管道壁厚要厚。
2. 等级基准
按本标准设计的管件的许用压力等级应是按相同规格和材料的无缝直管的压力。相同规格和材料是指:管子公称规格(NPS),壁厚或壁厚序列号以及包括与相应材料标准的化学成分及力学性能的比较。
3. 记录的保存
在制造厂的现场就能得到数学分析和/或合格的验证试验结果的记录,供采购方检查。按与制造厂达成的协议,采购方应能得到这些数据的合格证书的复印件。
三、规格
表20-64~表20-69中管件的规格采用ANSI/ASME B36.10《焊接和无缝轧制钢管》定义的管子公称规格(NPS)表示。
四、材料
本标准所包含的锻钢制管件材料应与ASTM A234《中高温用锻制碳钢和合金钢管件》、ASTM A403《锻制奥氏体不锈钢管件》、ASTM A420《低温用锻制碳钢和合金钢管件》或相应的ASME锅炉和压力容器规范第II卷,材料A篇,铁基材料规范相一致。
五、结构型式与尺寸
由于米制单位和英制单位不能做到精确的等同,因此使用者必须分别采用两种单位制。
1. 短半径弯头
米制短半径弯头的型式见图20-46,尺寸见表20-64,英制短半径弯头型式见图20-46,尺寸见表20-65。
2. 短半径180°弯头
米制短半径180°弯头的型式见图20-47,尺寸见表20-66;英制短半径180°弯头型式见图20-47,尺寸见表20-67。
六、公差
米制管件公差见图20-48,尺寸见表20-68;英制管件公差 见图20-48,尺寸见表20-69。
注:除注明者外,公差指正偏差和负偏差。
1. 不圆度为正偏差与负偏差绝对值之和。
2. 在需要增加壁厚以满足20.5.2.1条设计要求处,这个公差在成型管件的局部区域可以超出。
3. 端部的内径和公称壁厚由买方规定,壁厚公差用于整个管件。
4. 除非买方另有规定,这些公差用于公称内径。公称内径等于公称外径与两倍公称壁厚之差。
注:除注明者外,公差指正偏差和负偏差。
1. 不圆度为正偏差与负偏差绝对值之和。
2. 在需要增加壁厚以满足20.5.2.1条设计要求处,这个公差在成型管件的局部区域可以超出。
3. 端部的内径和公称壁厚由买方规定。壁厚公差用于整个管件。
4. 除非买方另有规定,这些公差用于公称内径。公称内径等于公称外径与两倍公称壁厚之差。
七、端部制备
焊接端部应符合ASME B16.25《对接焊端》的规定。为方便起见,管件的焊接端部用图及表来表示。管件端部焊接坡口形状与尺寸见图20-49,管件焊接坡口和钝边见表20-70。管件的壁厚与同其焊接的管子壁厚相等,以避免使用焊接内衬环。除非另有规定,对于规定的管子壁厚,管件的焊接端按不用衬环的情况供应。
八、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试验压力,而不泄漏。
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弯头的设计质量时,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,惟一所需的验证试验是爆破强度试验。
2. 试验组装件
a. 样品管件 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 应将计算爆破强度至少与管件按20.5.9.3条计算得到的验证试验压力相等的直无缝管或有缝管段焊到试验管各端。任何内圆不圆度大于0.06 in(1.6mm)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。这些管段的最小截止长度应为:试件必须至少承受按20.5.9.3所计算压力110%的压力。
对于NPS14及以下的管子,其最小管段长度应与其外径相等;
对于大于NPS14的管子,其最小管段长度应为其外径的一半。
3. 试验程序和验收标准
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= 2St/D
式中:P---计算得到的验证试验压力;
S---在从管件上或试验管件的样件上取得的试样上测得试验管件的最大抗拉强度。试验管件应符合20.5.4条列出的某一种材料的所有要求;
t---管件标志识别的公称管壁厚度;
D---管件标志识别的管子的公称外径。
4. 试验结果的可用性
不需要对所有规格、壁厚和材料级别不同组合的管件进行逐一试验。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
试验管件可用来检验规格为试验管件规格的0.5倍到2倍的类似管件。
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. 材料级别
由各种级别钢材制造的几何尺寸相同的管件,其耐压能力直接与各个级别材料的抗拉强度成正比。因此,只需试验一个级别的代表性管件即可证明该管件的设计。
十、 标志
1. 标准标志(见注)
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. 材料的识别和类别(ASTM或ASME级别符号);炉号或制造厂的炉号识别标记;
c. 在级别符号前加前缀“WP”表示符合本标准;
d. 壁厚序列号或公称壁厚标识;
e. NPS(管子公称规格)。
注:管件的压力等级用NPS,壁厚(或序列号)及标志在管件上的材料(见20.5.2.2)表示。
2. 例外
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志。