API 526-2009與API 526-2002對比分析
分析了API526-2009與API526-2002之間的主要變化內容，對主要的變化內容進(jìn)行了歸納，分析了變化原因。
1、概述
安全閥是各種鍋爐、壓力容器和壓力管道等壓力系統中不可缺少的一種安全裝置，在石油、化工和電力等多個(gè)行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用，現有安全閥大部分是按照美國石油學(xué)會(huì )(American Petroleum Institute-API)的標準設計、制造、試驗和驗收。API標準編委會(huì )定期的根據標準在實(shí)際生產(chǎn)中使用情況對已有標準進(jìn)行更新再版，每個(gè)版本間都有變化。而API526-2009第6版與API526-2002第5版內容相比變動(dòng)較大，不僅包括了規則說(shuō)明的變化，附錄說(shuō)明的變化，還包括了壓力-溫度額定值的變化。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)發(fā)布此文的目的是介紹API526-2009與API526-2002的內容差異。
2、適用性
API526作為法蘭連接安全閥的采購標準，明確規定了安全閥買(mǎi)賣(mài)雙方的職責，安全閥買(mǎi)方若根據需求依照此標準確定安全閥的規格進(jìn)行采購，安全閥制造廠(chǎng)家必須嚴格按照此標準設計生產(chǎn)安全閥。作為采購環(huán)節中重要的依據標準，API526的變動(dòng)直接關(guān)系到閥門(mén)制造廠(chǎng)家關(guān)鍵參數的選取。
API526-2009版主要從概述、參考出版物、定義、職責、與標準不一致的要求、流道面積和代號、設計、材料、檢查和工廠(chǎng)試驗、標識和裝運準備、壓力-溫度表格等章節對安全閥的采購過(guò)程中涉及的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行了詳細的規定。其中壓力-溫度表格占主要內容，表格給出了彈簧載荷式安全閥和先導式安全閥兩種類(lèi)型，不同的流道類(lèi)型在不同溫度，不同進(jìn)、出口通徑和壓力級，不同基體材料下的最高整定壓力和最大出口壓力值等參數。
3、主要內容變化
3.1、彈簧選用規則
在A(yíng)PI526-2002版中，針對彈簧載荷式安全閥的彈簧選用要求是體現在壓力-溫度表中。在A(yíng)PI526-2009版第8節材料要求中，對彈簧的材料選用情況進(jìn)行了單獨的論述。其具體要求為彈簧材料應該根據系統介質(zhì)的工作溫度選擇(表1)，除非環(huán)境條件和排放工況指明需要彈簧選擇另一種材料。工作溫度大于450℉時(shí)，API526-2002版中規定使用的彈簧材料只有高溫合金鋼，而API526-2009版中又加入了鉻合金鋼。
表1 API526-2009版彈簧材料選用表格
3.2、壓力-溫度表格
3.2.1、數據來(lái)源
在A(yíng)PI526-2009版中，特別加入專(zhuān)為壓力-溫度表格說(shuō)明的一節內容，主要從材料、溫度、最大入口法蘭壓力值和最大出口法蘭壓力值4個(gè)方面對每項數據詳細說(shuō)明。其中關(guān)于最大入口法蘭壓力值提出了詳細的說(shuō)明。
(1)表中的最大入口法蘭壓力依照ASMEB16.34得到，加括號的數值比ASMEB16.34中規定的數值略低。
在A(yíng)PI526-2009版中壓力-溫度值出現了加括號的值，指明了在括號中的數值較ASMEB16.34規定的數值略低。API526標準編委會(huì )在新版本中對于壓力-溫度值進(jìn)行了明確的劃分，對有些無(wú)法確認的整定壓力數據做了更新，根據安全閥制造廠(chǎng)
商提供的實(shí)際整定壓力數據制定的，而非API526-2002版中完全按照ASMEB16.34中規定的壓力-溫度額定值，這樣使得新版本中的壓力-溫度表格比上一版更加細致，嚴謹。
(2)其他溫度的進(jìn)口法蘭壓力極限值使用附表B或者從ASMEB16.34的表格中的值插值計算，此值不能超過(guò)括號中的限制值，在溫度范圍內壓力極限值的變化可能是非線(xiàn)性的。
在A(yíng)PI526-2009版中新加入了附錄B壓力-溫度額定值曲線(xiàn)，根據ASMEB16.34-2004版提供的數據，列出了對于5種閥體材料碳鋼、奧氏體不銹鋼、鎳/銅合金和20號合金鋼在不同磅級下的壓力-溫度額定值曲線(xiàn)，對壓力-溫度表格中的數據來(lái)源給出了具體的說(shuō)明。尤其是為了說(shuō)明安全閥在低溫工況時(shí)對應的壓力-溫度值來(lái)源，閥體材料為奧氏體不銹鋼的壓力-溫度額定值曲線(xiàn)，溫度下限從原有-20℉擴展到-450℉。
3.2.2、數值說(shuō)明
關(guān)于最大出口法蘭壓力值同樣提出了詳細的說(shuō)明。
(1)最大出口法蘭壓力依照ASMEB16.34中100℉對應的壓力極限值得到，加括號的數值比ASMEB16.34中100℉對應的數值略低。
(2)其他溫度的進(jìn)口法蘭壓力極限值使用附表B或者從ASMEB16.34中得到，此值不能超過(guò)100℉對應的壓力極限值，在溫度范圍內壓力極限值的變化可能是非線(xiàn)性的。
(3)平衡波紋管式安全閥的波紋管設計壓力極限是對應100℉時(shí)的壓力-溫度值，對于其他溫度的波紋管設計壓力提出了補償方法。
3.2.3、數值變化
在閥體材料相同時(shí)，彈簧載荷式安全閥的壓力-溫度表格的變化見(jiàn)表2，先導式安全閥的壓力-溫度表格變化見(jiàn)表3。
表2 彈簧載荷式安全閥壓力-溫度表格變動(dòng)統計
通過(guò)對兩個(gè)版本的壓力-溫度表格變動(dòng)的分析，可以將主要變動(dòng)歸結為以下幾種情況。
(1)對于大部分材質(zhì)的彈簧載荷式安全閥，最大入口法蘭壓力值升高，尤其是較高磅級下的最大入口法蘭壓力值均升高。
(2)對于個(gè)別閥體材料的彈簧載荷式安全閥，增加了較高磅級的規格。
表3 先導式安全閥壓力-溫度表格變動(dòng)統計
(3)對于大部分材質(zhì)的彈簧載荷式安全閥，最大出口法蘭壓力值均有不同程度的增加。
(4)對于閥體材料為奧氏體不銹鋼的先導式安全閥，在低溫下對應的各磅級的最大入口法蘭壓力值變化較大，有升高或降低。
(5)對于閥體材料為鎳/銅合金的先導式安全閥，取消了較高磅級的規格。
(6)對于閥體材料為鎳/銅合金、20號合金鋼的先導式安全閥，最大出口法蘭壓力值下降。
3.2.4、變化原因
在A(yíng)PI526-2009中占變動(dòng)趨勢大部分的最大入口法蘭壓力值和最大出口法蘭壓力值升高的主要原因是由于A(yíng)SMEB16.34發(fā)生了變化。API526中的壓力-溫度表格中的數據源自ASMEB16.34，而ASMEB16.34中所有壓力-溫度額定值均來(lái)源于A(yíng)SME規范第Ⅱ卷材料規范中D性能篇中的數據。
壓力-溫度額定值的計算方法在A(yíng)SMEB16.34的非強制行附錄B中明確規定，此方法對于不同組別的材料有不同的計算公式，在眾多相關(guān)參數中，最關(guān)鍵的是材料的許用壓力值，而材料許用壓力值的確定方法來(lái)源于A(yíng)SME規范第Ⅱ卷材料規范中D性能篇中強制性附錄10中的規定。對于壓力容器的適用材料許用應力值一般取min{σs/ns，σb/nb，σD/nD，σn/nn}，其中σs，σb，σD，σn分別代表材料的屈服強度、抗拉強度、蠕變強度和疲勞強度，ns，nb，nD，nn分別代表屈服強度安全系數、抗拉強度安全系數、蠕變強度安全系數和疲勞強度安全系數。在A(yíng)SME規范中對于采用ASME第Ⅱ卷材料標準制造的壓力容器，雖然其材料的最大許用應力值在不同的溫度下有著(zhù)不同的選取準則，但是涉及到的關(guān)鍵參數都是屈服強度σs、屈服強度安全系數ns、抗拉強度σb和抗拉強度安全系數nb。對于現有大多數材料而言，σb/nb均小于σs/ns，所以真正決定材料許用應力值的是抗拉強度σb和抗拉強度系數nb。
隨著(zhù)對壓力容器材料的理論研究和科學(xué)實(shí)驗的不斷進(jìn)步，在保障安全性前提下，從節省材料和商業(yè)競爭出發(fā)考慮，國際不同標準體系中的壓力容器標準安全系數均有一定降低。ASME標準第1版中的抗拉強度安全系數nb為5，此后的抗拉強度安全系數nb一直逐步降低，截止2010版已降到2.4。
API526-2009中的壓力-溫度表格數據源自ASMEB16.34-2004，ASMEB16.34-2004中所有壓力-溫度額定值均用2004版的ASME規范第Ⅱ卷材料規范中D性能篇中的數據重新計算。2004年ASME規范第Ⅱ卷材料中的D篇性能中抗拉強度安全系數nb從上一版的4.0降到3.5，因此導致壓力容器材料最大許用應力普遍升高，所以導致API526-2009大部分壓力-溫度額定值升高。
3.3、最大出口法蘭壓力值
在A(yíng)PI526-2009中新加入了對波紋管壓力極限的說(shuō)明，提出了對其他溫度下的波紋管設計壓力值的修正方法，對波紋管式彈簧載荷安全閥的采購標準進(jìn)行了更新。具體要求為波紋管壓力極限在波紋管極限一欄中使用100℉時(shí)波紋管的設計壓力來(lái)表示。在其他溫度下的波紋管壓力值由在100℉時(shí)的壓力值同附錄C中的因數乘積決定。在附錄C中給出了不同波紋管材料的安全閥在出口溫度高于100℉時(shí)，安全閥的最大出口法蘭壓力的修正因數值，并對修正系數圖給出了詳細說(shuō)明。
4、結語(yǔ)
(1)API526-2009中，壓力-溫度表格中的大部分數值的提升以及磅級規格的更改，對安全閥制造廠(chǎng)商有著(zhù)重要實(shí)際意義，能夠在安全閥設計制造中大大提高現有結構的利用率，節省材料，提高經(jīng)濟性。
(2)API526-2009中提出了對于高于100℉溫度時(shí)的波紋管設計壓力值的修正方法，對波紋管材料的選擇提供了明確的設計依據，給出了足夠的波紋管設計溫度補償余量，安全性得到了進(jìn)一步的保障。
