压力-温度额定值,阀门的压力-温度额定值

阀门的压力-温度额定值，是在指示温度下，用表压表示的最大允许工作压力。当温度升高时，最大允许工作压力随之降低。压力-温度额定值数据是在不同工作温度和工作压力下，正确选用法兰、阀门及管件的主要依据，也是工程设计和生产制造中的基本参数。

许多国家都制定了阀门、管件、法兰的压力-温度额定值标准。各种材料的压力-温度额定值数据见相应的标准。

（１）美国标准 在美国标准中，钢制阀门的压力-温度额定值按ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３、ＡＳＭＥ Ｂ１６.３４—２０１３的规定；铸铁阀门的压力-温度额定值按ＡＳＭＥ Ｂ１６.１～Ｂ１６.４—２０１１、ＡＳＭＥ Ｂ１６.４２—２０１１的规定；青铜阀门的压力-温度额定值按ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３、ＡＳＭＥ Ｂ１６.２４—２０１１的规定。

１）美国ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３规定了米制单位和英制单位两种法兰尺寸系列，同时分别列出了适用于两种单位制的法兰压力-温度额定值。在该标准附录Ｂ中，给出了ＣＬ３００和更高压力级压力-温度额定值的确定公式。

确定不同材料压力-温度额定值的公式为

式中 ｐ_ｔ——在温度为Ｔ时，某材料的额定工作压力[ｂａｒ（ｐｓｉ），１ｂａｒ=０.１ＭＰａ，１４５ｐｓｉ=１ＭＰａ，下同]；

ｐ_ｃ——在温度为Ｔ时，规定的最大压力[ｂａｒ（ｐｓｉ）]；

Ｓ_１——在温度为Ｔ时，某材料的选定应力值（ＭＰａ）；

ｐ_ｒ——Ｃｌａｓｓ数值，对于所有≥ＣＬ３００，ｐ_ｒ等于ＣＬ数值（如ＣＬ３００，ｐ_ｒ=３００）；

Ｃ_１——当Ｓ_１用ＭＰａ单位表示时为１０，ｐ_ｓｔ的最终单位为ｂａｒ（当Ｓ_１，用ｐｓｉ单位表示时，Ｃ_１=１，ｐ_ｓｔ的最终单位为ｐｓｉ）。

该标准中列入的法兰材料多达１００种，按化学元素质量分数和力学性能相近的材料进行了分组。美国石油学会、日本石油学会、法国石油学会以及英国ＢＳ１５６０∶３.１的法兰压力-温度额定值均按照美国ＡＳＭＥ Ｂ１６.５中的压力-温度等级制定。

２）美国ＡＳＭＥ Ｂ１６.４２—２０１１《球墨铸铁管法兰及法兰管件》标准规定了ＣＬ１５０和ＣＬ３００（ＰＮ２０和ＰＮ５０）球墨铸铁法兰压力-温度额定值。在标准附录中，又规定了压力-温度额定值的制订方法。其基本原理、使用范围、限制条件及制订程序与ＡＳＭＥ Ｂ１６.５基本一致。

３）美国ＡＳＭＥ Ｂ１６.３４—２０１３纳入了ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３中法兰连接阀门的压力-温度额定值数据。该标准中，法兰连接阀门的压力-温度额定值采用了ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３标准的制定方法。该标准列出了法兰连接和对焊连接的标准级阀门，以及对焊连接特殊级阀门的压力-温度额定值数据表。标准中所列的阀门材料有３９２种，共划分为２７组。

（２）德国标准 ＤＩＮ２４０１第二分册《管道压力级、钢和铸铁管道部件的允许工作压力》，是一个比较综合的压力-温度额定值标准。其中，列出了无缝钢管、焊接钢管、法兰、阀门、管件及螺栓在不同材料，不同温度条件下的允许工作压力。该标准包括法兰材料六种，法兰连接铸铁阀门材料四种，铸钢五种，锻钢五种。这些均为原始材料。钢材均为碳钢和低合金钢，未包括不锈钢。

标准中明确规定，当选用与原始材料不同的其他材料时，其允许工作压力根据使用材料的强度特性值，与标准中规定的原始材料在２０℃时的强度值之间的比值进行计算。

对于不锈钢材料的压力-温度额定值，ＩＳＯ/ＤＩＳ７０６５１《钢法兰》中进行了补充说明。确定不锈钢材料的压力-温度额定值公式为

式中 ｐ_ｔ——新规定的材料在温度ｔ时的允许工作压力（ＭＰａ）；(www.xing528.com)

ＰＮ——公称压力数值；

Ｒ_ｅＬ——材料在温度ｔ时的屈服强度（ＭＰａ）；

２０５——基准应力系数，是指Ｃｒ１８Ｎｉ８Ｍｏ钢在２０℃时的屈服强度值。

（３）苏联 ГОСТ ３５６—１９８０《阀门与管路附件的公称压力、试验压力和工作压力系列》，全部符合ДТЭВ２５３—１９７６。

工作压力与公称压力的关系用下式表示为

式中 ｐ_ｔ——所规定材料在温度ｔ时的工作压力（ＭＰａ）；

ＰＮ——公称压力（ＭＰａ）；

[Ｒ_ｍ]——温度ｔ时材料的许用应力（ＭＰａ）；

[Ｒ_ｍ２０]——温度２００℃时材料的许用应力（ＭＰａ）。

ГОСТ３５６—１９８０中，对材料进行了分组。在该标准中，将２００℃以下的最大允许工作压力值，均视为常温下的工作压力，并等于公称压力。

（４）国际标准 ＩＳＯ ７００５-１《金属法兰—第１部分钢法兰》是将ＡＳＭＥ Ｂ１６.５和德国标准中公称压力级的法兰标准合并在一起。因此，压力-温度额定值标准，也分别采用了美国和德国两个国家的法兰压力-温度额定值标准的制定方法及相应数据。

ＩＳＯ ７００５-１中的公称压力等级ＰＮ２.５、ＰＮ６、ＰＮ１０、ＰＮ１６、ＰＮ２５、ＰＮ４０属于德国法兰体系；ＰＮ２０、ＰＮ５０、ＰＮ１００、ＰＮ１５０、ＰＮ２５０、ＰＮ４２０属于美国法兰体系。每一体系的压力-温度额定值标准，只适用于各自体系的法兰标准。

（５）中国标准 ＧＢ/Ｔ ９１２４—２０１０《钢制管法兰 技术条件》，参考了ＤＩＮ２４０１—１９７７和ＡＳＭＥ Ｂ１６.５—２０１３中压力-温度额定值的制定原则及方法，利用我国常用的法兰材料，参照ＩＳＯ ７００５-１，分别制定了适用于两个公称压力系列（ＰＮ２.５～ＰＮ４０、ＰＮ２０～ＰＮ４２０）的法兰压力-温度额定值。标准中规定了１３种法兰材料，在１２个公称压力等级下，工作温度为２０～５３０℃的最大允许工作压力。

我国行业标准ＮＢ/Ｔ ４７０４４—２０１４《电站阀门》给出了壳体材料为２５、ＺＧ２３０-４５０、１５ＣｒＭｏ、ＺＧ２０ＣｒＭｏ、１２Ｃｒ５Ｍｏ、１５Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ、ＺＧ２０ＣｒＭｏＶ、ＺＧ１５Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ、ＺＧ１Ｃｒ５Ｍｏ、１２Ｃｒ１ＭｏＶ的阀门，其公称压力分别为ＰＮ１６、ＰＮ２５、ＰＮ４０、ＰＮ６３、ＰＮ１００、ＰＮ１６０、ＰＮ２００、ＰＮ２５０、ＰＮ３２０、ＰＮ４２０、ＰＮ５００、ＰＮ６３０、ＰＮ７６０、ＰＮ８００时的压力-温度额定值。也分别给出了壳体材料为ＷＣＢ、ＷＣ１、Ａ１０５、ＷＣＣ、Ｆ３６、ＷＢ３６、Ｆ１１、ＷＣ６、Ｆ２２、Ｆ５ａ、Ｃ５、Ｆ９１、Ｃ１２Ａ、Ｆ９２、Ｆ３０４、ＣＦ８、Ｆ３０４Ｈ、ＣＦ１０、Ｆ３１６、ＣＦ８Ｍ、Ｆ３１６Ｈ、ＣＦ１０Ｍ、Ｆ３２１Ｈ、Ｆ３４７Ｈ、Ｆ３１０Ｈ、ＣＨ２０、Ｎ０６０２２、Ｎ０６６２５、Ｎ０８８２５、ＷＣ９的阀门，其压力级为ＣＬ１５０、ＣＬ３００、ＣＬ６００、ＣＬ９００、ＣＬ１５００、ＣＬ２０００、ＣＬ２５００、ＣＬ４５００的压力-温度额定值。同时推荐了壳体承压件材料的最高使用温度，见表１-５。

表１-５ 壳体承压件材料的最高使用温度