| API是美国石油学会，也是美国天然气行业的主要协会，API 6D应用于石油、天然气工业，属于中上游阀门标准规范。API 6D 24版发布于2014年8月，在2015年8月正式生效；API 6D 25版发布于2021年11月，2022年11月正式生效。IOGP是国际石油和天然气生产协会，由于阀门标准众多，全球油气行业面临标准不一致，最终用户之间的油气阀门无法标准化通用，在2019年1月，IOGP正式发布了S-562 3.0版。IOGP S-562 3.0版是由壳牌、道尔达、美孚等JIP33成员在API 6D 24版基础上的修订，章节与API 6D 24版一一对应，基于最终用户端制定的油气标准规范。 本文主要介绍API 6D 25版的主要变化，对应IOGP S-562 3.0版中条款的区别，分析一些变化对阀门设计、制造的影响。 API 6D 25版标准的名称由24版的《管线和管道阀门标准》更改为《阀门标准》；在阀门类型上增加了轴向阀，标准压力等级中去除了400磅级；增加了设计结构、计算细节上的要求，确定了承压螺栓的最低要求，增加了设计过程与验证的章节；对于配有驱动装置的阀门，驱动装置及与阀门的连接件必须满足API 6DX；增加了小尺寸冲击试样的要求，更新了QSL方面的要求；新增阀门修补和再制造规范，采购方的可选和定制化要求纳入附录K和附录L。总之，API 6D 25版在范围和结构上进行了重组，相对API 6D 24版有较大的变化，并且加入了IOGP S-562的一些内容。 API 6D 25版应用于石油天然气行业中的轴向阀、球阀（浮动球阀和固定球阀）、止回阀、闸阀和旋塞阀的设计、制造、材料、焊接、质量控制、装配、试验、标记、文件的过程控制。 IOGP S-562 3.0版只适用于固定球阀，≥2in、-46~150℃工况的设计、制造、装配、试验、文件等过程控制，不适用-46℃及以下的低温阀门，不适用于高于150℃以上的阀门，不适用于双活塞阀门。 阀门的设计结构、材料的选择、生产过程控制的要求、试验与验收准则是影响阀门成本、制造周期、质量的重要因素，而阀门标准规范是约束这些重要因素的依据。 4.1 设计和计算 4.1.1 承压件栓接的设计要求 在API 6D 25版中，对承压件栓接设计，增加了如下要求： （1）由多道密封件组成承压件密封的连接，用于承压件螺栓计算和法兰应力确认的最大承压孔直径应使用最大密封件外径，若密封件为缠绕垫片则使用缠绕垫片中径。 （2）需要确认所有的密封件和垫片需要的密封应力。 （3）在试验条件下验证最大承压外径的螺栓应力，应不超过0.83倍螺栓屈服强度。 （4）螺栓拧紧力矩应根据工业接受的标准来计算，如API 6A、PCC-1或EN 1951等，且不超过允许温度下螺柱屈服强度的70%。 备注：防火密封可以是最大的密封直径。 API 6D 25版新增加的内容，对承压孔直径的取值、密封件需要的应力、螺栓应力验证和施加的拧紧力矩做了规定。其中承压孔直径的取值，决定所需螺栓尺寸和数量的重要因素，也是影响成本的重要因素。而在“多道密封件”的理解上颇有争议，例如阀体、阀盖之间的连接密封件由第1道橡胶O-Ring密封+第2道石墨垫片密封组成的密封结构，应该是用第1道O-Ring的密封直径还是石墨垫片的最大外径来计算所需要的紧固件。在备注中，也提示了防火密封可以是最大的密封直径。 对“多道密封件”的理解应该根据每道密封件起到的作用来判断承压孔直径的取值，下面以2道密封件举例分析： a）如果第1道密封件+第2道密封件组合起来，才能阻挡阀门内部介质，实现承压件密封，则应该按照第2道密封件外径来计算承压孔直径（独立的第1道密封件不能实现承压件密封功能）。 b）如果第1道密封件是橡胶O-Ring+第2道密封件石墨缠绕垫片，其中第1道O-Ring能够独立地阻挡阀门内部介质，实现承压件密封，则用第1道O-Ring密封件的最大外径来计算承压孔直径，是符合标准的（此时第2道密封件石墨缠绕垫，可以作为防火密封）。此种情况把备注反向理解，即防火密封件也“可以不是”最大密封直径。 c）如果承压件体盖之间只有1道石墨垫片密封件，既能起到承压件密封作用，又能起到防火密封件作用，承压孔的计算取值则为垫片最大外径。此种情况也解释了前文备注中防火密封件“可以”是最大密封直径。 总之，对“多道密封件组成的承压密封连接”的最大承压孔外径取值，应理解为“多道密封件”中的“主”密封件，即阀腔介质能到达密封件位置的那道密封件的最大外径，计算最大承压孔直径，就应该满足这个标准要求。 IOGP S-562 2019 3.0版中，与API 6D 25版中有相同的第（1）、（4）两个条款。IOGP S-562中对垫片的密封应力做了规定，为了达到低泄漏要求，垫片密封应力应达到138 MPa，而且规定了法兰承压紧固件应用螺栓、螺柱和螺母，不能使用螺钉，规格不小于3/8″（10 mm），数量不少于4个，IOGP S-562在密封垫片应力上要求更严苛。 4.1.2 传动链 API 6D 25版规定了升降式阀杆球阀传动链设计扭矩是非首选密封侧阀门扭矩的1.5倍，是首选密封侧阀门扭矩的2倍；设计条件下，平均挤压应力应不超过材料的屈服强度。 传动链的要求上，API 6D 25版与24版、IOGP S-562区别不大，但是IOGP S-562中明确了传动链的计算细节，规范了传动链的计算方法。 4.1.3 操作装置 API6D 25版规定了齿轮箱额定输出扭矩应至少是阀门扭矩的1.5倍，手柄长度超过600 mm应可以现场移除，执行机构和安装组件应满足API 6DX。 IOGP S-562中对操作装置的要求更高，在满足API 6D 24版的基础上，增加了在手轮上输入1.5×360 N的力，对传动链产生的应力不超过规定的许用应力，齿轮箱额定输出扭矩至少是阀门操作扭矩的1.5倍；直接与阀门相连接的手柄、手轮应使用316材料；与齿轮箱手轮轴相连接的手轮材料应使用316材料；手柄或手轮应是实心材料，不接受空心；齿轮箱应满足IP67、带注油口和泄放口、所有运动部件需要浸在油脂中、齿轮箱适应温度-40~80℃环境工况下操作等。 IOGP S-562相比API 6D在操作装置和齿轮箱的要求上更为严格，同时也增加了齿轮箱的成本。 4.1.4 阀腔泄压 API6D 25版，制造商应确定阀门设计是否会导致液体或多相流体在阀门开启或关闭位置被困在阀体腔内，如果介质可能被困在阀体腔内，这种阀门应具备阀腔自动泄压的功能。温度超过121℃的气体介质，阀门制造商确定是否需要阀腔自泄压；介质温度≤121℃，阀腔自泄压的压力不超过0.33倍阀门额定压差；温度＞121℃，阀腔泄压设计值由阀门制造商确定。 阀腔泄压，相对API 6D 24版，是根据温度和阀门介质进行区分，分的更细，而且在6D 25版附录I中提供了固定球阀、浮动球阀几种阀腔泄压的试验方法。IOGP S-562在API 6D 24版的基础上，降低了自泄压的接收值，使得自泄压的要求变得更高，如300磅阀门阀腔泄压值不超过1 MPa，1500磅阀门阀腔泄压值不超过2.5 MPa，而不是API 6D中不超过额定压力的0.33倍。 阀门外接阀接口或外接阀阀门的外接接口包含泄放口、排污口、阀座和阀杆注脂口，对应的接口安装泄放阀、排污螺塞、注脂器等。泄放、排污口要求对比如表1所示，IOGP S-562的要求更细致。 注脂器要求如表2所示，API 6D未明确是否带注脂器，由采购方指定；IOGP S-562明确了只有采购方需要的时候才需要提供，否则不需要提供。在注脂的要求上，IOGP S-562细化了细节要求。
表1 排污、泄放口要求对比
表2 注脂器要求 API 6D 24版中，阀门制造商决定是否需要吊装和阀门适合的吊装点，采购方需要指明，什么时候阀门不需要吊装。 API 6D 25版，增加了≥25 kg的阀门，阀门制造商需要制定吊装草图和操作说明，强调了吊装计算要求和文件需求。 IOGP S-562在API 6D 24版的基础上，增加了阀门制造商需要制定吊装草图和操作说明，包括25~250 kg阀门装配过程中的吊装说明；≥8″或≥250 kg的阀门需要配备永久吊装装置，并且对吊装的材料、计算进行了规定。 4.1.6 阀门密封设计 API 6D 24版和25版，对阀门的密封设计结构、密封件及零件要求、密封件适用范围等没有做规定，而IOGP S-562对密封设计的细节做了增补规定，如阀杆密封处粗糙度要求：与高分子聚合物和橡胶配合面粗糙度≤Ra0.4；与LIP配合面的粗糙度≤Ra0.2；规定了软密封件材料的设计要求和应用范围等。IOGP S-562强化了阀门的细节要求，使得不同阀门制造商生产出的阀门一致性更好。 4.2 材料 API 6D 25版中增加了承压件和控压件的锻件、铸件要遵循API 20A、API 20B、API 20C的标准，但是不需要材料供应商取得API 20A、API 20B、API 20C的认证，锻件强调了最小锻造比3:1的要求；增加了承压件紧固件要满足API 20E或API 20F的要求；增加了小尺寸冲击试样的要求。 IOGP S-562规定了软密封材料的应用范围，增加了附录Q材料选择表。 4.3 试验与验收 API 6D 25版更新了QSL等级，删除了QSL1，增加了QSL3G和QSL4G，试验和验收的要求由采购方指定按照QSL等级来验收，对气体工况的阀门，用户可以选择QSL3G或QSL4G，使阀门出厂试验要求更接近阀门介质工况要求。在保压之前的稳压时间需要阀门制造商制定程序，明确了保压时间根据阀门端法兰尺寸，验收标准根据阀门控压件通道尺寸，阀座内密封的检漏应从密封侧阀座的下游端进行检测；除下止回阀的金属阀座密封的阀门，液压阀座密封泄漏量不超过ISO5208 C级，高压气密封不超过2倍ISO5208 C级。 IOGP S-562规定了具体的稳压时间，增加了QSL2G和QSL3G，在金属密封阀门的密封等级验收方面更严格，液压阀座密封泄漏量不超过ISO5208 B级，高压气密封不超过2倍ISO5208 C级。高压气试验介质与API 6D也不同，增加了氦气的含量。 4.4 设计确认 API 6D 25版新增了设计确认，作为参考信息附录，在设计确认中规定了产品变化需要新的确认规则，确定了设计确认样机的口径、磅级覆盖原则，确定了设计确认的程序、试验步骤、试验和验收准则。设计确认程序是验证阀门设计结构、计算准则、材料选择等可靠性的验证程序，阀门试验是要经过压力循环、开关循环、温度循环试验，是一种型式试验。 |
