1、采用API標準的儀表一次取源閥選型及應用
1.1 定義
根據SH/T3104-2016《石油化工儀表安裝設計規范》定義： 儀表一次取源閥(primary block valve)是測量介質進入儀表導壓管或儀表的第一個閥門，又稱根部閥(root valve)，用于需要時隔離、切斷測量介質與儀表導壓管或儀表之間的聯系。
1.2 結構形式
由于應用場所及閥門接觸介質條件不同，儀表一次取源閥(下稱根部閥)結構形式多種多樣，不同行業及專業都有相應標準或規定，下面僅介紹石油化工行業中采用API602和API600標準的儀表一次取源根部閥。
1)連接在工藝管道或設備上的根部閥一般采用閘閥、截止閥或球閥，也可以用其他形式的閥門。
2)閘閥主要用于石油化工工藝裝置或輔助生產裝置中，特別是高溫(T>300℃)、高壓、有腐蝕、含可燃性或有毒介質存在的重要場所。
3)截止閥可用于特殊用途，如采樣閥，排放閥或有調節要求或介質特別干凈等場合。
4)球閥僅用于壓力和溫度較低(T≤300℃)，介質無易燃性或無毒性的氣體、水溶液等場合。
1.3 閘閥作為儀表一次取源根部閥
根部閥按其所處場所的管道壓力等級只采用兩種閥體壓力等級： API602 Class 800和API600 Class 2500。
1)壓力等級為Class 600及以下的工況，根部閥采用單閥時，壓力等級采用Class 800，承插焊(SW)連接，螺栓連接閥蓋-螺栓連接壓蓋-明桿支架式(BB-BG-OS&Y，bolted bonnet-bolted gland-OS&Y)，兩端帶60mm(保溫時，靠近管道或設備一端120mm)短管，且由制造廠在工廠或在施工現場加工成組合件。
除了BB-BG-OS&Y式外，還有下螺紋明桿(ISRS)式，其規格為DN8≤公稱通徑≤DN65，壓力等級≤Class 800，工程設計可視現場實際情況及需要確定。
明桿支架式(OS&Y)，用于DN8≤公稱通徑≤DN100，API602中全系列壓力等級(包括Class 800)。
API602標準中沒有Class 800法蘭端連接結構。
2)壓力等級為Class 900及以上的工況，根部閥采用雙閥時，閥體壓力等級都采用Class 2500，承插焊(SW)或對焊(BW)連接，PS-BG-OS&Y結構，兩端帶100mm焊后熱處理(PWHT)短管，并由制造廠在工廠或在施工現場加工成組合件。
3)單閥根部閥和雙閥根部閥的閥體材質和連接短管的材質、尺寸、壁厚等，視工藝介質和操作工況確定，材質可選擇碳素鋼、合金鋼及不銹鋼等。
4)無論根部閥是碳素鋼A105、合金鋼A182-P11、不銹鋼A182-F321等都采用鍛造，由于儀表導壓配管尺寸較小，根部閥可采用承插焊(SW)連接方式。視根部閥所處位置的溫度和壓力等級及介質條件也可采用螺紋連接，為安全可靠，防止泄漏，可將工藝管道或設備一側的螺紋焊死。
1.4 雙閥根部閥的材質及技術要求
1)ASTM A105(管道部件用碳鋼鍛件)的應用示例如下，工程設計中應根據使用場所的條件和具體要求，以及設計項目中相關專業設計規定確定標準的選用及材料組合。
a)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結構，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質： 20# GB/T 9948 SMLS(石油裂化用無縫鋼管)，SH/T 3405-2017中壁厚代號為SCH160，壁厚介于超強XS和雙超強XXS之間。
b)ASTM A105 ANTI-H2S S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結構，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質：20# GB/T9948 SMLS(石油裂化用無縫鋼管)，SH/T 3405-2017，管表號XXS(雙超強)。
c)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結構，兩端帶100mm PWHT短管，短管材質： ASTM A106-B SMLS(高溫用無縫碳鋼管B級)，ASME B36.10M，壁厚代號SCH160(介于超強XS和雙超強XXS之間)。
d)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y結構，兩端帶100 mm PWHT短管，短管材質： ASTM A106-B SMLS(高溫用無縫碳鋼管B級)，ASME B36.10M，管表號XXS(雙超強)。
2)ASTM A182-P11(合金鋼)高溫用鍛制或軋制合金鋼和不銹鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件。
3) ASTM A182-F321(不銹鋼)高溫用鍛制或軋制合金鋼和不銹鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件。
以上兩種材質的技術要求與ASTM A105相同，僅是材質標準差別。
2、閘閥作為儀表導壓管道連接閥(管線閥門)的選型及應用
1)以下內容適用于小尺寸(≤DN65)的儀表導壓管道連接閥(下稱管線閥門)。
2)當工藝介質溫度T>300℃時，一般采用閘閥(Z)；T≤300℃時，可采用球閥(Q)。閘閥作為一般用途管線閥門時，其選型及應用方案如下：
a)管道壓力等級為Class 150時，閥體壓力等級及連接： Class 800時，NPT連接；也可SW連接；Class 150時，RF連接。
b)管道壓力等級為Class 300時，閥體壓力等級及連接： Class 800時，SW連接；Class 300時，RF連接。
c)管道壓力等級為Class 600時，閥體壓力等級及連接： Class 800時，SW連接(碳鋼)；Class 600時，SW連接(合金鋼，不銹鋼)；Class 600時，RF連接。
上述a)中Class 150等級，b)中Class 300等級和c)中Class 600等級閥門是否都采用明桿支架式結構(OS&Y)，視工程項目具體要求確定。
d)管道壓力等級為Class 900，Class 1500時，閥體壓力等級： 采用Class 1500，SW連接，PS-BG-OS&Y結構，也可采用法蘭或對焊連接，需要時，兩端可帶100 mm短管構成組合件。
e)管道壓力等級為Class 2500時，由于API602標準中沒有Class 2500的閥門，故應采用API600標準，Class 2500，SW或BW連接，PS-BG-OS&Y結構，需要時，閥門兩端可帶100mm短管構成組合件。
API600標準規定的閥體連接形式為法蘭和對焊連接，特殊需要時，可提供承插焊連接。
3、API602和API600標準閥門簡介
API600和API602標準的技術特點和適用范圍見表1所列。
4、采用API602標準閥門選型重點說明
采用API602標準的閥門選型重點如下。
1)Class 800閥門雖然沒有列入壓力等級的系列范圍，但它作為中間壓力等級被廣泛用于API602標準的承插焊和螺紋端緊湊型閥門中。
2)API602標準中沒有Class 900等級，也沒有Class 2500等級。
3)API標準規定的閥門適用的壓力/溫度額定值應與ASME B16.34表中相應材料規范和壓力等級代號所對應的標準壓力等級下的壓力/溫度額定值一致。
4)Class 800等級閥門的壓力/溫度額定值是根據ASME B16.34中列出的標準壓力等級Class 600和Class 900相應的閥門材料的壓力/溫度額定值的插值法計算得出的額定值。
5)可提供標準和全通徑閥座孔口閥門。
6)承插焊和螺紋端閥門的端-端結構長度應由制造廠規定；對焊端閥門的端-端結構長度應符合ASME B16.10規定，Class 800等級應由制造廠規定除外；Class 150，Class 300，Class 600，Class 1500等級法蘭端閥門的端-端結構長度應符合ASME B16.10規定，API602標準沒有Class 800等級法蘭端規定。
7) 閥體和閥蓋及止回閥閥蓋的最小壁厚值： DN8≤公稱通徑≤DN100的Class 150，Class 300，Class 600和Class 800等級閘閥、截止閥和止回閥，其最小壁厚值相同，是Class 800等級閥門所必須具有的最小厚度值。
8)在工程設計中，即使所在場所的管道壓力等級為Class 150，Class 300，Class 600，仍采用Class 800閥門，以減少閥門規格及品種，當管道等級為Class 2500時，仍應采用API600 Class 2500標準閥門，且采用法蘭端、對焊端(或承插焊端)連接。
9)加長閥體： DN15≤公稱通徑≤DN50時，壓力等級包括Class 800和Class 1500。
10)波紋管閥桿密封，DN8≤公稱通徑≤DN50時，壓力等級為不大于Class 1500。
11)在重要場合的閥門應采用螺栓連接閥蓋(BB)，螺栓連接壓蓋(BG)，明桿支架，即BB-BG-OS&Y結構。
12)Class 2500的閥門應采用壓力密封閥蓋(PS)，螺栓連接壓蓋(BG)，PS-BG-OS&Y結構。
13)API602/602M為英制和公制兩種單位制，API602M表示公制單位。
14)API602/602M閥門滿足NACE要求，即與NACE MR0103的要求保持一致性。
15) API602可廣泛用于各類工藝管道的儀表導壓配管連接閥門及各種儀表輔助工藝系統(如空氣、氮氣、燃料氣、水蒸氣、反吹氣或沖洗液等)中間連接或切斷用閥門。
作者：趙永登(中石化洛陽工程有限公司)
