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              新版ASME ANSI B16.5-2003管法蘭和法蘭管件標準的重大變化

              1、標題和計量單位的變化。  1996版(2003年版之前版)的標題為:“管法蘭和法蘭管件(NPS 1/2到NPS 24)”,而2003版的標題為:“管法蘭和法蘭管件,NPS 1/2到NPS 24公制/英制標準”,說明這一版是公制和英制單位并列,而把公制放在英制的前面,是以公制為主,英制(相當于美國習慣單位)為輔。實際上,2003版的正文是公制單位,另增加了一個附錄F,在附錄F里面把正文里面的所有圖和表中的計量單位都以美國習慣制單位表示。附錄里面的圖、表和正文一樣,號碼相同,只是在前面加一個F字樣。如正文的圖6(公制單位),附錄里面對應的就是圖F6(英制單位)。2003版決定以公制單位為主,是一個很大變化,其目的是為下一版全面推行公制做好準備,使ASME B16.5的國際性進一步增加,更加方便全球廣泛采用。這一版,由于增加了附錄F,故篇幅很大,與前版相比,大體增加一倍。  決定采取公制為主的標準,是ASME的重大決策。把美國習慣單位轉化為國際公制單位,決非簡單地把in.(英寸)改為mm(毫米)。其中一個最大難題是兩個符號系統的處理問題,一是額定壓力-溫度符號系統,二是管子(PIPE)的公稱直徑符號系統。前者是CLASS后面加數字,數字單位是psi(磅/平方英寸);后者是NPS后面加數字,數字單位是in,NPS和管標號(Schedule Number)結合才能確定管子的具體尺寸。我國把前者譯為“若干磅級”;把后者譯為“公稱管徑若干寸”。這種以美國習慣單位為基礎的符號系統,在公制單位里面是矛盾的。假如把這幾十年來習慣使用的符號系統全部去掉,換成嶄新的系統,一下子轉不過彎來,必將引起諸多麻煩。特別是將引起數以百計的關聯標準的修改。能否有一個兩全之法?ASME在本標準中做了一個微妙而重要的技術處理,即保留兩個符號系統的識別碼,而把計量單位全部去掉,變成無量綱的純數字符號。  例如NPS 2,原來表示公稱管徑2英寸,現在只是NPS 2,沒有單位;又如額定壓力級別,從150到2500有7 個等級,原來譯做“150磅級到2500磅級”,現在只能譯為“額定壓力級號150到2500”,或簡化為“額定級號150到2500”沒有計量單位。  在無量綱額定壓力等級概念的基礎上,在附錄B(相當于前版附錄D)“確定壓力-溫度額定值的方法”中新增法蘭螺栓總面積計算公式、修訂了法蘭管件壁厚計算公式、修訂了額定壓力計算公式(見附錄B的公式1、2、3)。  新版在公制化不徹底的方面有以下3條:  1)法蘭以兩種單位制表示,其中螺栓和螺栓孔仍保留美國習慣單位制;  

              2)額定壓力級號150和300的法蘭管件以兩種單位制表示,其中螺栓和螺栓孔仍保留美國習慣單位制;   3)額定壓力級號400、600、900、1500、2500法蘭的管件仍保留美國習慣單位制。<br> 本標準強調由于兩種單位制不是精確地對應,故不可混用;煊貌环媳緲藴剩菟ê吐菟ǹ诪槊绹晳T單位制除外)。由此可見,這個標準雖然向公制單位跨越了一大步,但仍然是一個不徹底的、過渡的、妥協的標準。  2、力-溫度額定值均以II-D最新版數據重新計算。    重新計算之后,允許工作壓力大為提高,特別是在高溫區域。例如(為比較方便,仍以美國習慣單位比較):對于1.1組材料,在1000oF下,400磅級的材料,前版允許工作壓力為70 psig,新版提高到115 psig,提高幅度64%。而現在的300磅級的材料在此溫度下其允許工作壓力可達到85 psig,比前版的400磅級的還要高。因此,材料可大為節省,提高了材料使用經濟性。 這一改變,對于已經按照本標準早期版本的壓力-溫度額定值進行安裝的法蘭和法蘭管件,由于它比本標準具有較大的保守性,故除了法規有特別要求外,當然是符合本標準的。對于庫存未用的法蘭和法蘭管件,是否符合本標準,則由制造商出具證明就可以了。針對這些問題,在總則里面特別增加了早期版本所沒有的一段,標題是“采購、制造和安裝時間對本標準的符合性”(Time of purchase, manufacture or installation),(注:這個標題原文的隱含意思還有“對本標準的符合性”,建議翻譯如上,這是采用了我國唐代玄奘大師組織翻譯佛經時立下“四不”標準之一的“依義不依語”的翻譯標準,義是義理,語是語言文字。)  3、加了引用標準,強調引用標準中有關規定是本標準的要求。  引用標準見附錄H?倓t里面強調:“本標準所引用的規范、標準和材料標準,含有被本標準所引用的規定,構成了本標準的要求! 因此,對引用標準必須給予足夠重視。這個標準的正文雖然篇幅不多(14頁),而由于引用標準甚多,故內涵相當豐富。引用標準有4大塊:    (1)ASME標準:含B系列等標準11個,其中新增2個:ASME B16.25-1997</strong>:對接焊坡口(Buttwelding ends); ASME PCC-1-2000壓力邊界螺栓法蘭連接裝配指南(Guidelines for pressure boundary bolted flange joint assembly)。還有ASME鍋爐壓力規范成套標準中的卷I、II、III、VIII-1,VIII-2、IX;   (2)ASTM材料標準。鐵基材料標準23個;非鐵基材料標準35個,其中新增一個B 668-1996;方法標準1個,合計39個標準;    (3)ISO 質量管理標準6個,其中新增一個ISO 9000-4:1993“質量管理和質量保證標準第4部分:可靠性程序管理指南”(Guide to Dependability Programme Management);    (4)MSS標準7個,其中新增2個: MSS SP-6 –2001 “管法蘭接觸面光潔度和閥門和管件連接端法蘭”(Finish for Contact Faces of Pipe Flanges and Connecting End Flanges of Valves and Fittings); MSS SP-55-2001: “閥門、法蘭和管件鑄鋼件質量標準”(Quality Standard for Steel casting for Valves, Flanges and Fittings )。  這里要特別指出的一是新增加的<strong>ASME PCC-1</strong>,二是關于<strong>MSS</strong>標準。  新版標準中指出:影響螺栓法蘭連接接頭泄漏的因素除法蘭、墊片和螺栓外,還有人的因素,即裝配螺栓法蘭連接的人(參見本標準2.2節),強調對這些因素必須加以控制。PCC-1-2000是一個指導實際操作的標準,主要內容有:評定法蘭螺栓接頭裝配者資格和所用裝配程序的主要要求;工作面的檢查,包括不同類型墊片接觸面光潔度和法蘭接觸面平直度公差要求;配對面(mating surfaces)的對準(找正);墊片的安裝;工作面潤滑;螺栓安裝;螺栓編號(numbering of bolts);螺栓扳緊(包括扳緊和荷載控制方法);扳緊螺栓的順序(包括螺栓數量等于和大于36時采取成組扳緊(group tightening)的技術);間隙測量;對于公稱直徑1/2到4英寸的有鍍膜和無鍍膜螺栓、按照測試證實的合適扭矩進行扳緊;螺栓法蘭接頭泄漏試驗;接頭拆卸程序和記錄等。   MSS是美國閥門和管件行業制造商標準化學會(the Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industry)的縮寫,該學會成立于1924年,已有80年歷史,從事于閥門、閥門操作機構、管件、法蘭、管子吊架和密封件行業標準、國家標準和國際標準的開發工作,下有24個技術委員會,F有標準74件,從MSS SP 6-1990到MSS SP 130-2003。我國閥門標準網公布收藏的MSS標準件數約占總件數的20%,且比較陳舊。B16.5新標準中引用了7個MSS標準,均與制造有關,是我國法蘭制造廠家,特別是法蘭出口企業應當認真研究和遵守的。            4、引入一些新材料,擴大了法蘭和法蘭管件的材料范圍,同時調整了一些材料的組別  材料分組的原則是許用應力相同或相近。如有差異,則取較低的值。新版中增加了1.11, 1.17, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 等6個新組,在已有分組中也增加了一些新的鋼號。主要在鉻鉬鋼、高鉻鎳鋼方面。  5、增加了一個法蘭型式。  法蘭的作用是通過螺栓對墊片施加足夠的預緊載荷,使在內壓作用下法蘭和墊片之間有足夠大的接觸應力,從而保持接頭密封不漏。除法蘭蓋或盲法蘭(blind flange)外,本標準原有5種法蘭與管子的連接型式,其中以焊接連接最為重要,有:帶頸對焊(welding neck)法蘭,承插焊(socket welding)法蘭,滑套角焊法蘭(slip-on welding flange,舊譯為平焊法蘭)等3種;另有螺紋連接1種,即螺紋法蘭(threaded flange);還有與管子不發生焊接連接的(weldless connection)1種:即活套法蘭(lapped flange),含于VIII-1的松式法蘭,即loose type flange之內。松式法蘭還包括承插焊法蘭、螺紋法蘭和滑套角焊法蘭。對焊法蘭為整體式法蘭,即integral type flange)。新版增加了另一種焊接連接的法蘭,即直頸對焊法蘭,或等厚頸對焊法蘭(straight hub welding flanges)。  為了對這個標準有清楚的認識,下面2個問題不得不加以澄清:   (1)焊接法蘭的譯名問題。由于新標準有4種焊接連接的法蘭,個別譯名有必要重新敲定。一是過去一直把“slip-on flange”譯為“平焊法蘭”,“平焊法蘭”一詞已經在我國多種標準中采用。作者認為“平焊”一詞是針對焊接位置而言,“平焊”是“平、立、橫、仰”四種常見焊接位置之一。如認為“平焊”是指的法蘭與管子裝配時管口與法蘭面齊平,也與事實不符;實際上為了留出角焊的空間,管口與法蘭面并不齊平。它與管子的連接有兩道角焊縫,如圖1所示。其次,這種法蘭的背面也是有“頸”的,不過頸很短,目的是為了焊接方便。根據“slip-on”的意思,如譯為“滑套角焊法蘭”,則比較確切!盎住迸c“活套” 的差別如下:  

               以NPS 2為例,管子外徑60.3 mm,根據本標準, NPS 2活套法蘭孔徑是62.5mm,與管子外徑之間的間隙兩邊平均1.1mm,套到管子外面很寬松;滑套角焊法蘭孔徑是61.9mm,與管子外徑之間的間隙兩邊平均0.8mm,就緊多了。  二是“帶頸對焊法蘭”一詞,在我國也已經被普遍認可,但由于新標準出現“直頸對焊法蘭,”,從而必須將“帶頸對焊法蘭”這個一般性的叫法分別改為更為確切的名稱,因為slip-on flange有頸,welding neck flange有頸,straight-hub flange也有頸,如都加以“帶頸”,則無法看出它們之間的差別所在。由于welding neck flange的“頸”其外徑是從法蘭背面逐漸圓滑減薄到與連接管子外徑一致,具有加強作用,而逐漸變薄的頸部有利于應力分布,故適合于高壓、高溫和低溫使用條件,建議改名為“錐頸對焊法蘭”,其余二種分別名為“滑套角焊法蘭”和“直頸對焊法蘭”,已如上述。  (2)變徑法蘭的問題。變徑法蘭的用途是改變管系中的直徑。錐頸對焊法蘭,直頸法蘭,滑套角焊法蘭和螺紋法蘭都有變徑法蘭。變頸法蘭或縮徑法蘭,在法蘭的一面是大孔,一面是小孔,除了頸部尺寸和大小孔徑外,變徑法蘭的其他尺寸同大孔法蘭相同。變徑法蘭必須有兩個加工面,一個在大孔面上,一個在小孔面上。而變徑法蘭的具體圖形和怎樣同管子連接的在本標準中無圖,F舉CRP公司的帶氟塑料耐腐蝕襯套的變徑法蘭圖示如(圖2)。遺憾的是在我國眾多法蘭專業制造廠家的網頁中還沒有找到變徑法蘭產品。


              圖1:(圖中說明滑套角焊法蘭的3個特點:(1)假如采用兩道角焊縫的話,則可以            消除間隙;(2)容易對準;(3)不能像加強頸對焊法蘭(WN = welding neck flange)和松套法蘭(LJ = lapped joint flange)那樣安置金屬墊片。)


              6、附錄編號和內容有所增刪。  2003版附錄數量同1996版一樣,都是8個,但2003版取消了1996版鋼管尺寸表兩個附錄,同時增加了兩個附錄,即附錄F和附錄G。對6個保留的附錄重新編號(見表1)  7、增加了一個附錄F,   列出以美國習慣單位表示的從額定壓力級號150到2500的法蘭,從額定壓力級號150到300的法蘭管件,篇幅近80頁。強調這個附錄是本標準的整體部分。  8、加了一個附錄G,   以美國習慣單位表示的400到2500級的法蘭管件,作為標準正文的參考。這個附錄不是強制性的。  本次由ASME授權翻譯出版、CACI組織譯、校、印刷、發行的ASME B 16.5-2003將在今年出版,它將以全新的面貌向我國百余家ASME持證廠家、廣大的工程設計單位以及數以千計的、成批大量生產的法蘭和法蘭管件的制造和出口廠家提供一本手頭必備的最新標準[注5] 。


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