1、采用API标准的仪表一次取源阀选型及应用
1.1 定义
根据SH/T3104-2016《石油化工仪表安装设计规范》定义： 仪表一次取源阀(primary block valve)是测量介质进入仪表导压管或仪表的第一个阀门，又称根部阀(root valve)，用于需要时隔离、切断测量介质与仪表导压管或仪表之间的联系。
1.2 结构形式
由于应用场所及阀门接触介质条件不同，仪表一次取源阀(下称根部阀)结构形式多种多样，不同行业及专业都有相应标准或规定，下面仅介绍石油化工行业中采用API602和API600标准的仪表一次取源根部阀。
1)连接在工艺管道或设备上的根部阀一般采用闸阀、截止阀或球阀，也可以用其他形式的阀门。
2)闸阀主要用于石油化工工艺装置或辅助生产装置中，特别是高温(T>300℃)、高压、有腐蚀、含可燃性或有毒介质存在的重要场所。
3)截止阀可用于特殊用途，如采样阀，排放阀或有调节要求或介质特别干净等场合。
4)球阀仅用于压力和温度较低(T≤300℃)，介质无易燃性或无毒性的气体、水溶液等场合。
1.3 闸阀作为仪表一次取源根部阀
根部阀按其所处场所的管道压力等级只采用两种阀体压力等级： API602 Class 800和API600 Class 2500。
1)压力等级为Class 600及以下的工况，根部阀采用单阀时，压力等级采用Class 800，承插焊(SW)连接，螺栓连接阀盖-螺栓连接压盖-明杆支架式(BB-BG-OS&Y，bolted bonnet-bolted gland-OS&Y)，两端带60mm(保温时，靠近管道或设备一端120mm)短管，且由制造厂在工厂或在施工现场加工成组合件。
除了BB-BG-OS&Y式外，还有下螺纹明杆(ISRS)式，其规格为DN8≤公称通径≤DN65，压力等级≤Class 800，工程设计可视现场实际情况及需要确定。
明杆支架式(OS&Y)，用于DN8≤公称通径≤DN100，API602中全系列压力等级(包括Class 800)。
API602标准中没有Class 800法兰端连接结构。
2)压力等级为Class 900及以上的工况，根部阀采用双阀时，阀体压力等级都采用Class 2500，承插焊(SW)或对焊(BW)连接，PS-BG-OS&Y结构，两端带100mm焊后热处理(PWHT)短管，并由制造厂在工厂或在施工现场加工成组合件。
3)单阀根部阀和双阀根部阀的阀体材质和连接短管的材质、尺寸、壁厚等，视工艺介质和操作工况确定，材质可选择碳素钢、合金钢及不锈钢等。
4)无论根部阀是碳素钢A105、合金钢A182-P11、不锈钢A182-F321等都采用锻造，由于仪表导压配管尺寸较小，根部阀可采用承插焊(SW)连接方式。视根部阀所处位置的温度和压力等级及介质条件也可采用螺纹连接，为安全可靠，防止泄漏，可将工艺管道或设备一侧的螺纹焊死。
1.4 双阀根部阀的材质及技术要求
1)ASTM A105(管道部件用碳钢锻件)的应用示例如下，工程设计中应根据使用场所的条件和具体要求，以及设计项目中相关专业设计规定确定标准的选用及材料组合。
a)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y结构，两端带100mm PWHT短管，短管材质： 20# GB/T 9948 SMLS(石油裂化用无缝钢管)，SH/T 3405-2017中壁厚代号为SCH160，壁厚介于超强XS和双超强XXS之间。
b)ASTM A105 ANTI-H2S S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y结构，两端带100mm PWHT短管，短管材质：20# GB/T9948 SMLS(石油裂化用无缝钢管)，SH/T 3405-2017，管表号XXS(双超强)。
c)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y结构，两端带100mm PWHT短管，短管材质： ASTM A106-B SMLS(高温用无缝碳钢管B级)，ASME B36.10M，壁厚代号SCH160(介于超强XS和双超强XXS之间)。
d)ASTM A105 S&D，STLT STEM: 13Cr，API600 Class 2500 SW或BW，PS-BG-OS&Y结构，两端带100 mm PWHT短管，短管材质： ASTM A106-B SMLS(高温用无缝碳钢管B级)，ASME B36.10M，管表号XXS(双超强)。
2)ASTM A182-P11(合金钢)高温用锻制或轧制合金钢和不锈钢法兰、锻制管件、阀门和部件。
3) ASTM A182-F321(不锈钢)高温用锻制或轧制合金钢和不锈钢法兰、锻制管件、阀门和部件。
以上两种材质的技术要求与ASTM A105相同，仅是材质标准差别。
2、闸阀作为仪表导压管道连接阀(管线阀门)的选型及应用
1)以下内容适用于小尺寸(≤DN65)的仪表导压管道连接阀(下称管线阀门)。
2)当工艺介质温度T>300℃时，一般采用闸阀(Z)；T≤300℃时，可采用球阀(Q)。闸阀作为一般用途管线阀门时，其选型及应用方案如下：
a)管道压力等级为Class 150时，阀体压力等级及连接： Class 800时，NPT连接；也可SW连接；Class 150时，RF连接。
b)管道压力等级为Class 300时，阀体压力等级及连接： Class 800时，SW连接；Class 300时，RF连接。
c)管道压力等级为Class 600时，阀体压力等级及连接： Class 800时，SW连接(碳钢)；Class 600时，SW连接(合金钢，不锈钢)；Class 600时，RF连接。
上述a)中Class 150等级，b)中Class 300等级和c)中Class 600等级阀门是否都采用明杆支架式结构(OS&Y)，视工程项目具体要求确定。
d)管道压力等级为Class 900，Class 1500时，阀体压力等级： 采用Class 1500，SW连接，PS-BG-OS&Y结构，也可采用法兰或对焊连接，需要时，两端可带100 mm短管构成组合件。
e)管道压力等级为Class 2500时，由于API602标准中没有Class 2500的阀门，故应采用API600标准，Class 2500，SW或BW连接，PS-BG-OS&Y结构，需要时，阀门两端可带100mm短管构成组合件。
API600标准规定的阀体连接形式为法兰和对焊连接，特殊需要时，可提供承插焊连接。
3、API602和API600标准阀门简介
API600和API602标准的技术特点和适用范围见表1所列。
4、采用API602标准阀门选型重点说明
采用API602标准的阀门选型重点如下。
1)Class 800阀门虽然没有列入压力等级的系列范围，但它作为中间压力等级被广泛用于API602标准的承插焊和螺纹端紧凑型阀门中。
2)API602标准中没有Class 900等级，也没有Class 2500等级。
3)API标准规定的阀门适用的压力/温度额定值应与ASME B16.34表中相应材料规范和压力等级代号所对应的标准压力等级下的压力/温度额定值一致。
4)Class 800等级阀门的压力/温度额定值是根据ASME B16.34中列出的标准压力等级Class 600和Class 900相应的阀门材料的压力/温度额定值的插值法计算得出的额定值。
5)可提供标准和全通径阀座孔口阀门。
6)承插焊和螺纹端阀门的端-端结构长度应由制造厂规定；对焊端阀门的端-端结构长度应符合ASME B16.10规定，Class 800等级应由制造厂规定除外；Class 150，Class 300，Class 600，Class 1500等级法兰端阀门的端-端结构长度应符合ASME B16.10规定，API602标准没有Class 800等级法兰端规定。
7) 阀体和阀盖及止回阀阀盖的最小壁厚值： DN8≤公称通径≤DN100的Class 150，Class 300，Class 600和Class 800等级闸阀、截止阀和止回阀，其最小壁厚值相同，是Class 800等级阀门所必须具有的最小厚度值。
8)在工程设计中，即使所在场所的管道压力等级为Class 150，Class 300，Class 600，仍采用Class 800阀门，以减少阀门规格及品种，当管道等级为Class 2500时，仍应采用API600 Class 2500标准阀门，且采用法兰端、对焊端(或承插焊端)连接。
9)加长阀体： DN15≤公称通径≤DN50时，压力等级包括Class 800和Class 1500。
10)波纹管阀杆密封，DN8≤公称通径≤DN50时，压力等级为不大于Class 1500。
11)在重要场合的阀门应采用螺栓连接阀盖(BB)，螺栓连接压盖(BG)，明杆支架，即BB-BG-OS&Y结构。
12)Class 2500的阀门应采用压力密封阀盖(PS)，螺栓连接压盖(BG)，PS-BG-OS&Y结构。
13)API602/602M为英制和公制两种单位制，API602M表示公制单位。
14)API602/602M阀门满足NACE要求，即与NACE MR0103的要求保持一致性。
15) API602可广泛用于各类工艺管道的仪表导压配管连接阀门及各种仪表辅助工艺系统(如空气、氮气、燃料气、水蒸气、反吹气或冲洗液等)中间连接或切断用阀门。
作者：赵永登(中石化洛阳工程有限公司)