導讀
介紹了國際主要閥門標準制定機構(API、ISO、ASME和ANSI)的歷史與現狀, 探討了閥門標準的發展, 并對國際標準的選擇進行了初步的對比與分析。
1、概述
閥門產品廣泛應用于石油、化工、核電、冶金、電力、水力和大型煤化工等行業, 閥門產品總量的不斷增加, 閥門技術的不斷發展, 閥門應用領域的不斷拓寬, 與之對應的閥門標準越來越彰顯出其重要性。各國標準化機構在閥門的生產制造過程中都制定了相關的標準, 目前應用較多的標準有 BS(英國 )、DIN(德國 )、JIS(日本 ) 和 ISO(國際標準化組織 )等。盡管美國標準機構一直在努力將美國標準與其他國家標準合作出版以滿足國際化的要求, 但幾乎沒有任何一個標準能夠完好的跨越國界。選用標準時, 如傳統的美國標準和 ISO閥門標準之間就存在著或多或少的沖突。本文通過介紹美國主要的閥門標準機構, 分析其沖突產生的原因。
2、美國閥門標準
美國閥門標準可追溯到1915年。最初閥門制造參照的標準是1915年 ASME出版的“鍋爐和壓力容器規范”。雖然該標準沒有對設計要求做出詳細的規定,但涉及到了安全排放閥。1924年MSS的建立開始了多項閥門相關標準的制定。該機構的第一個標準是1925年出版的散熱器閥門標準。事實上,MSS在1920年至二次世界大戰期間制定了很多閥門相關標準。
1939年,美國標準協會(ASA)出版了第一部標準B16e,后來該標準變形為ASME B16.34, 法蘭端、螺紋端和焊接端閥門標準。1949年, API出版了API 600(第一版)精煉廠用閥門標準。盡管該標準的題目已經改為石油和天然氣工業用栓接閥蓋鋼制閘閥, 但該標準至今已經修訂多次并依然被廣泛使用。
自1940年以來, 美國閥門標準化工作隨著幾家主要標準制定機構制訂的和其他閥門相關標準機構(美國儀器學會(ISA) 和美國水務學會(AWWA) )制訂出版的幾十部標準之后, 進入了興盛時期。
但是1990年以后, 遠東地區巨大新興市場的出現, 全球新的制造廠的興起, 導致了對于閥門標準更加國際化要求的呼聲, 這種呼聲主要指的是ISO制定的標準。
3、主要閥門標準機構
3.1、美國石油學會
美國石油學會(API- American Petroleum Instr tute)建于1919年, 是美國第一家國家級的商業協會。API的一項重要任務, 就是負責石油和天然氣工業用設備的標準化工作, 以確保該工業界所用設備的安全、可靠和互換性。由于API在美國國內及國外都享有很高的聲望, 它所制定的石油化工和采油機械技術標準被許多國家采用, 它是美國商業部和美國貿易委員會承認的石油機械認證機構。目前, 在包括勘探和生產、運輸、精煉及市場營銷等各個方面擁有來自全世界的會員。今天, API已發展成為不僅在美國, 而且越來越多地成為世界石油工業活動的有機組成部分。
API出版物共分十幾大類, 包括57個規范、550個標準、上千種推薦規則和法令等。其規范標準主要為石油設備設計及制造、石油設備使用及維護、鉆井及采油作業等。
3.2、國際標準化組織
國際標準化組織(ISO-International Organiza-tion for Standardization) 是一個全球性的非政府組織, 是國際標準化領域中一個十分重要的組織。國際標準化活動最早開始于電子領域, 于1906年成立了世界上最早的國際標準化機構——國際電工委員會(EC)。其他技術領域的工作原先由成立于1926年的國家標準化協會的國際聯盟(ISA-Internation-al Federation of the National Standardizing Associa tions)承擔, 重點在于機械工程方面。ISA的工作由于二次大戰在1942年終止。1946年, 來自25個國家的代表在倫敦召開會議, 決定成立一個新的國際組織, 其目的是促進國際間的合作和工業標準的統一。于是, ISO這一新組織于1947年2月23日正式成立, 總部設在瑞士的日內瓦。ISO于1951年發布了第一個標準——工業長度測量用標準參考溫度。
如今ISO由91個成員國和173個學術委員會組成。其成員由來自世界上117個國家和地區的國家標準化團體組成。ISO和IEC作為一個整體擔負著制訂全球協商一致的國際標準的任務。ISO和IEC有約1000個專業技術委員會和分委員會, 還有約3000個工作組。各會員國以國家為單位參加這些技術委員會和分委員會的活動。ISO和IEC每年制修訂約1000個國際標準。
3.3、美國國家標準
美國國家標準學會(ANSI- American National Standards Institute)成立于1918年。當時, 美國的許多企業和專業技術團體, 已開始了標準化工作, 但因彼此間沒有協調, 存在不少矛盾和問題。為了進一步提高效率, 數百個科技學會、協會組織和團體, 均認為有必要成立一個專門的標準化機構, 并制訂統一的通用標準。1918年, 美國材料試驗協會(ASTM )、與美國機械工程師協會(ASME)、美國礦業與冶金工程師協會(ASMME)、美國土木工程師協會(ASCE)和美國電氣工程師協會(AIEE)等組織,共同成立了美國工程標準委員會(AESC)。美國政府的商務部、陸軍部和海軍部也參與了該委員會的籌備工作。1928年, 美國工程標準委員會改組為美國標準協會(ASA)。為致力于國際標準化事業和消費品方面的標準化, 于1966年8月, 又改組為美利堅合眾國標準學會(USASI)。1969年10月6日改成美國國家標準學會(ANSI)。
3.4、美國機械工程師協會
美國機械工程師協會(ASME- Am erican Society ofMechanical Engineers) 成立于1880年, 在世界各地建有分部, 是一個有很大權威和影響的國際性學術組織。ASME主要從事發展機械工程及其有關領域的科學技術, 鼓勵基礎研究, 促進學術交流, 發展與其他工程學會和協會的合作, 開展標準化活動, 制定機械規范和標準。
3.5、美國材料與試驗協會
美國材料與試驗協會(ASTM-American Society for Testing and Materials)成立于1898年。ASTM 前身是國際材料試驗協會(IATM-International Association for Testing Materials)。19世紀80年代, 為解決采購商與供貨商在購銷工業材料過程中產生的意見和分歧, 有人提出建立技術委員會制度, 討論解決有關材料規范、試驗程序等方面的爭議問題。IATM首次會議于1882年在歐洲召開, 會上組成了工作委員會。當時, 主要是研究解決鋼鐵和其他材料的試驗方法問題。1902年在國際材料試驗協會分會第五屆年會上, 宣告美國分會正式獨立, 取名為美國材料試驗學會(American Society for Testing Materials)。隨著其業務范圍的不斷擴大和發展,學會的工作中心不僅僅是研究和制定材料規范和試驗方法標準, 還包括各種材料、產品、系統、服務項目的特點和性能及試驗方法和程序等標準。1961年該組織將其名稱改為延用至今的美國材料與試驗協會。
4、標準制定的非等同性
人們會認為, 似乎所有的標準都是以相同方式制定。但事實并非如此。
API閥門標準是由一組終端用戶、制造商、工程師 /合同商和政府機構代表共同制定的。標準內容在分組委員會和委員會會議上進行討論。其他對此相關的各個小組對此內容進行投票。這一程序的結果是, 十幾位精煉廠代表, 20位制造商和 /或少數工程師 /合同商可以決定該標準的內容。
ISO標準制定過程中也有委員會和分委員會,但一個重大的區別在于每個國家僅持有一份投票權。這一體制造成了普通制造廠與終端用戶之間矛盾的復雜性。也導致各個制造公司所持意見得以發表的難度。
在20世紀90年代, API開始允許主要的閥門標準由 ISO聯名出版, 希望國際參加投票者會同意接受不做改動的API標準。但是, 在許多情況下, 最終聯名的標準被做出根本性的改變, 以至于 API精煉委員會制定這些基本標準的成員們無法認可。結果在聯名標準的末尾增加了累贅的附錄以滿足美國API成員和該標準使用者的要求。由于ISO的更新周期與API 5年換版周期的不匹配, 又會發生其他問題。這樣對 API標準很難提供及時的技術更新。
在API內部,制定和保留許多用于精煉和石化工業的主要閥門標準的管道和閥門分委員會(SCOPV), 負責保留了12個標準, 其中有3個標準是聯名的。2009年初, API 600, API 602, 和 API 607標準中, 僅 API 607《軟閥座密封的 1/4轉閥門的防火試驗》與 ISO版本一致。依照近期的 API管道和閥門分委員會聲明, 當前 API政策允許驗收 ISO標準, 僅當其滿足 API修訂版本的要求并無 ISO標準要求的技術變更時, 才可以接受 ISO標準。這樣, 全體 API管道閥門分委員會才會對聯名標準投票。
當API特別工作組確定預期的聯名標準將要求進行大量技術更改時,該標準將不進行聯名出版。然而,更改將提交給相關的ISO工作組做將來更改的考慮。希望將這些更改成功的合并到今后的 ISO標準修訂本中, 會允許在下一個 API標準更新周期再重新考慮聯名出版。
不同標準制定機構制定完全相同的閥門標準的現存體制在近期是不可能結束的。事實上, 2個先期聯名出版的 API 600和 API 602正在修訂中, 將不會聯名出版。對于閥門工業來說, 這就意味著各個公司必須靈活并準備采用所規定的標準。這意味著同一產品有著二種不同的設計標準。、在閥門進口端的問題上, ISO已與API 6D管道閥門標準聯名出版, 稱為ISO 14313。這是一個被選用的實際上無更改或大量附錄的一部美國閥門標準。
在防腐蝕方面, ISO已經與 NACE(美國腐蝕工程師學會 )MR01- 75聯名。NACE和 ISO共同銷售新版的擴展大量內容的 ISO 15156《石油和天然氣工業-在石油和天然氣生產中, 用于含有H2S環境的材料》。但是這個標準很繁瑣, 不便于用戶的使用, 因為該標準有 8個勘誤表。目前, 當閥門用于規定的H2S工況時, MR0175常被使用。
有些國際閥門標準已成功的跨越國界。例如,英國標準學會(BSI)的BS 6364《閥門低溫試驗》已經成為低溫試驗的主要標準。盡管其他標準制定機構已經制定了低溫試驗標準, 英國標準依然是目前最常采用的標準。
也許在美國閥門技術規范中最清晰可見的國際性影響是幾乎全球性趨向采用米制測定單位。在大多數情況下, 英制單位仍被列出。但次于米制單位。
有時英制單位出版在正文的附錄或正文后面。這種處理的目的是要幫助制造業施行公制度量衡制度。
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5、試驗標準
閥門標準中顯現重要性的領域就是壓力試驗用標準。目前API 598《閥門檢驗和試驗》, 是該領域中廣泛使用的標準。然而, ISO 5208《工業閥門- 金屬閥門的壓力試驗》正在全球閥門行業推廣使用。
ISO 5208于2008年進行了修訂。在許多方面, 與API 598一致。對于管道閥門, API 6D《管道閥門》有詳細的管道工況用閥門的試驗要求, 包括保壓時間也大大高于API598和ISO 5208。MSS SP- 61提供了對 API和 ISO試驗標準的另一選擇, 該標準用于不適用于API 6D、API 598或ISO 5208所制造和使用產品的試驗。
另一特殊的試驗標準ANSI/FCI 70-2《控制閥閥座泄漏試驗規范》是由流體控制學會(FCI)出版,由ANSI核準。該標準最初為ASME B16.104。盡管該標準的主要目的在于控制閥的關閉件,但70-2是要求精確泄漏量時的試驗標準。FCI/ANSI對于泄漏的要求有6個等級, 從無試驗要求(1級)至非常嚴格的金屬密封(V級)和軟密封(VI級)。
英國標準BS 6364規定了低溫試驗程序。其他相關標準也存在并在應用中。MSS于2006年制定了低溫閥門標準SP 134-2006a《低溫工況用閥門》, 其中包括了對閥體 /閥蓋加長的要求。SP 134所規定的低溫試驗規范稍不同于英國標準的低溫試驗要求, 尤其在允許泄漏量方面的要求不盡相同。
在工業閥門領域, 尤其在精煉廠和石化行業, 瞬時排放控制已經成為一個重要的課題。最初時, 僅有一個標準稱為 EPA方法 21, 用于揮發性有機化合物泄漏的測定, 作為參照標準使用。方法 21是用于化工領域泄漏量測定的規范, 不適用于閥門安裝前鑒定或生產試驗。目前有 ISO 15848《工業用閥門- 瞬時排放的測定、試驗和鑒定程序, 第1部分和第2部分》、API 622《瞬時排放的工藝閥門填料類型試驗 》、ISA 93.00.01《手動和自動化開關閥門外部泄漏評定的標準方法》、FCI/ISA 91.1《控制閥閥桿密封的鑒定標準》以及 TALuft德國 《標準空氣質量控制的技術說明》5個標準正在應用于閥門鑒定和瞬時排放試驗。
6、常用閥門標準
目前常用閥門標準見表1和表2
表1 現行閥門產品標準(按閥門類型)
表2 通用標準
7、結語
世界已進入了經濟全球化的發展時期, 經濟全球化的必然趨勢是標準國際化。通過對國際標準的關聯度研究, 可以發現這些標準相互補充, 相互借鑒, 如ASME在材料方面采 用的 標準 均來自ASTM, 在閥門方面的標準多借鑒API, 而管件方面的標準則來自ANSI 。區別在于所處的行業側重點不同, 所以采納的標準也不盡相同。相關人員在實際工作中應依據不同類型的產品選擇與之相適應的標準。
參考文獻
[1] API 600, 石油和天然氣工業用螺栓連接閥蓋鋼制閘閥[S].
[2] API602, 石油和天然氣工業用公稱尺寸小于和等于DN100的鋼制閘閥、截止閥和止回閥 [S].
[3] API6D, 石油和天然氣工業管線輸送系統管道閥門 [S].
[4] API598, 閥門檢查和試驗 [S].
[5] ISO 5208, 工業閥門-閥門的壓力試驗 [S].
[6] ASMEB 16.34, 法蘭端、螺紋端和焊接端閥門 [S].
[7] MSSSP 42, 150磅級, 法蘭端和對焊端耐腐蝕的閘閥、截止閥、角閥和止回閥 [S].
