安全阀API标准ASME规范教材

安全阀API标准ASME规范教材标准目录APIRP520炼油厂泄压装置的定径、选择和安装PartI定径和选择（第7版2000年1月）PartⅡ安装（第5版2003年1月）APIStd526钢制法兰泄压阀（第5版2002年6月）APIStd527泄压阀阀座的密封性（第3版1991年7月重新确认1996年5月）APIRP576泄压装置的检查（第2版2000年12月）ASME锅炉及压力容器规范（2004年）第Ⅰ卷动力锅炉安全阀和安全泄放阀第Ⅷ卷第一册压力容器泄压装置ASMEPTC25泄压装置—性能试验规范（2001年）2007/04/05of200API标准、ASME规范的内容APIRP520、576介绍了各种类型安全阀的结构及其特点APIRP520PartⅠ列出各种流体介质（气体、蒸汽、液体及两相流）排量下所需流道面积的计算方法，并给出相关修正系数APIStd526规定了14种流道直径（喉径）在不同温度和压力下的各种规格、压力级及基本材料要求，并规定必须执行ASME规范的相应制造和试验要求

APIStd527规定了泄压阀的密封性试验方法和要求APIRP520PartⅡ列出有关安装方面的一些要求ASMEPTC25为泄压装置的试验装置、试验方法和试验报告提供了标准APIRP576列出泄压装置的检查和维修要求2007/04/05of200API标准、ASME规范的特点对安全阀的结构设计、排量计算、规格、压力级、材料、制造、试验、运输、安装、检查、使用和维修，均有完整的、全面的基本要求安全阀的规格、品种多——便于选择合理规格的安全阀

14种（D~T）流道直径（Do=9.5~146)

6种压力级（150~2500lb）

25种规格

-268ºC~+538ºC安全阀的温度-压力级选择明确2007/04/05of200APIRECOMMENDEDPRACTICE520Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevicesinRefineries炼油厂泄压装置的定径、选择和安装第Ⅰ部分定径和选择第7版2000年1月2007/04/05of200前言

APIRP520是石油工业部门的工程技术人员数年工作经验的总结。

本推荐方法是对《ASME锅炉与压力容器规范》第Ⅷ卷《压力容器》相关内容的补充，而并非是取代这些适用的法律和法规。

本推荐方法的采用者务必注意：此类出版物并非十全十美，任何书面的文字规定均不能取代合格的工程分析。

APIRP520PartI2007/04/05of200引言泄压装置定径程序参考文献附录APIRP520PartI2007/04/05of200适用于炼油厂和相关工业最大允许工作压力≥15psig（0.103MPa）无火压力容器和相关设备的泄压装置APIRP520PartI引言引言

1.1范围2007/04/05of2001.2.114条是关于泄压装置1.2.29条是关于泄压装置的尺寸特性1.2.329条是关于操作特性APIRP520PartI引言1.2术语2007/04/05of200APIRP520PartI引言泄压装置pressurereliefdevice

泄压装置是靠进口静压驱动，在出现事故或工况不正常时开启，以防止内部流体压力的上升超过规定数值。该装置也能设计成防止过量的内部真空。—泄压阀pressurereliefvalve

—非重新闭合泄压装置

non-reclosingpressurereliefdevice

—真空泄放阀vacuumreliefvalve2007/04/05of200泄压阀pressurereliefvalve—泄放阀reliefvalve

比例式，不可压缩流体—安全阀safetyvalve快开特性或突跳动作，可压缩流体—安全泄放阀safetyreliefvalve依用途可用作安全阀或泄放阀APIRP520PartI引言2007/04/05of200常规式泄压阀

conventionalpressurereliefvalve平衡式泄压阀

balancedpressurereliefvalve先导式泄压阀

pilotoperatedpressurereliefvalveAPIRP520PartI引言2007/04/05of200

有效排量系数

effective

coefficientofdischarge额定排量系数

ratedcoefficientofdischarge额定排量

ratingrelievingcapacityAPIRP520PartI引言2007/04/05of200整定压力setpressure开启压力openingpressure冷态试验差压力

colddifferencetestpressure背压backpressure附加背压

superimposedbackpressure排放背压

built-upbackpressure

APIRP520PartI引言2007/04/05of200关闭压力closingpressure启闭压差blowdown前泄simmer泄漏试验压力leak-testpressure超过压力overpressure积聚accumulationAPIRP520PartI引言2007/04/05of200APIRP520PartI引言2007/04/05of2002泄压装置本章阐述了单独或组合使用的泄压装置—基本原理—操作特性—应用场合—选择APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200常规式泄压阀APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置热膨胀泄压阀结构2007/04/05of200用于可压缩介质的动作过程的力分析APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200

用于液体的弹簧载荷式泄压阀

超压10%—

ASME（1986年开始）和其它国际标准要求

≤10%—额定排量超压25%—

不要求排量鉴定（历史）≤25%—

全开、稳定工作APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置用于不可压缩介质的动作过程的力分析2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置先导式泄压阀2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of200控制主阀的导阀按动作特性，分为：突开作用式和调制作用式APIRP520PartI泄压装置按开启后介质是否流过导阀的情况，分为：流动型和非流动型按上述分类情况，常见的先导阀有：突开动作流动型先导阀突开动作非流动型先导阀调节动作流动型先导阀调节动作非流动型先导阀2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置先导式泄压阀一个工作循环的动画演示突开动作型调节动作型2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置爆破片装置—非重新闭合泄压装置2007/04/05of200工作特点：APIRP520PartI泄压装置—动作反应快，足以泄放有些类型的压力脉冲—爆破压力可随着爆破片装置的温度不同而有很大的变化。随着爆破片温度的增加，爆破压力通常减小

爆破片装置—非重新闭合泄压装置2007/04/05of200爆破片装置的应用：APIRP520PartI泄压装置—安装在泄压阀进口—安装在泄压阀出口—强腐蚀性环境—高黏性环境中2007/04/05of200爆破片的类型：APIRP520PartI泄压装置1）正拱型，承受拉伸载荷。正拱型实心金属爆破片正拱型刻痕爆破片正拱型复合爆破片2）反拱型，承受压缩载荷。3）石墨型，承受剪切载荷。2007/04/05of200安装要求：APIRP520PartI泄压装置爆破片装置—非重新闭合泄压装置2007/04/05of200APIRP520PartI泄压装置安装在泄压阀进口2007/04/05of200销动式装置—非重新闭合泄压装置APIRP520PartI泄压装置2007/04/05of2003定径程序3.1确定排放要求3.2API有效排放面积和有效排量系数3.3背压3.4冷态试验差压力3.5排放压力3.6气体和蒸气排放的定径3.7蒸汽排放的定径3.8液体泄放的定径：泄压阀要求排量认证3.9液体泄放的定径：泄压阀不要求排量认证3.10液/气两相的定径3.11爆破片装置的定径APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.1确定排放要求APIRP520PartI定径程序在确定某一用途的泄压装置的口径和设计方案前，必须首先确定需要提供超压保护的各种工况。

APIRP521中列出了许多通常可能需要超压保护的工况。

2007/04/05of2003.2有效排放面积和有效排量系数APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.3背压背压：泄压阀出口存在的压力。附加背压：泄压阀在线运行时出口存在的背压，恒定的或变动的。排放背压：泄压阀开启后排放系统中产生的背压。

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200背压对泄压阀操作的影响：开启压力变化排量下降动作不稳定或同时出现以上三种情况APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200附加背压对泄压阀开启的影响：1.对于常规式泄压阀，如果附加背压是恒定的，弹簧的实际设定值应减去附加背压的数值，作为补偿。2.如果附加背压是变动的，应该使用平衡式泄压阀或先导式泄压阀。3.如果变动附加背压的数值很小，也可以使用常规式泄压阀，但是要注意：对于正常存在的所有附加背压，要对整定压力进行补偿；b.排放时的最大压力不能超过规范允许的被保护设备的积聚压力。APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200背压对常规式泄压阀工作和排量的影响：1.过大的排放背压可能导致阀门处于不稳定工作状态—频跳、颤振、开高不够2.使用常规式泄压阀，排放背压不能超过允许超过压力。如果背压预计要超过此规定的限制，则应采用平衡式或先导式泄压阀。

3.平衡式阀门尤其适用于总背压近似不超过整定压力的50%的工况下。4.对于平衡式阀门，高的背压将在阀瓣的不平衡区产生一个关闭。这个力将导致开高减小，排放量也将随之减小。因此，针对排量的下降，制造商要提供排量修正系数（称为背压修正系数）。APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.4冷态试验差压力（CDTP）1.泄压阀的实际工况与在试验台上设定时的工况可能是不同的。为了补偿这一影响，在试验台上要按CDTP调整阀门的整定压力。CDTP可能包括对实际工况下背压和/或温度的修正。2.当排放温度超过121℃时，考虑到阀门零件热膨胀和弹簧材料性能改变而引起的弹簧力的变化，需要有温度修正系数。当温度低于-59℃时，也需要补偿。3.常规式泄压阀，工作时如果存在一个恒定的附加背压，则通常需要一个修正系数以补偿背压。4.如果CDTP包括对背压和温度的修正，则应计算差压，并乘上温度修正，以确定CDTP。APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.5排放压力

排放压力=整定压力+超过压力

允许超过压力是根据适用规范所允许的积聚压力确定的。APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.6气体和蒸气排放的定径喷嘴流动的临界流动特性APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200理想气体的临界流动压力比喷嘴下游的压力低于或等于临界流动压力，则会发生临界流动；超过临界流动压力，则会发生亚临界流动。

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200临界流动的定径APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200常规式泄压阀（仅适用蒸气和气体）的恒定背压修正系数,Kb

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200图30—平衡波纹管式泄压阀（蒸气和气体）的背压修正系数，Kb

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200常规式和先导式泄压阀亚临界流动的定径第一种方法APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200常规式和先导式泄压阀亚临界流动的定径另一种方法APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200平衡式泄压阀亚临界流动的定径平衡式泄压阀应采用临界流动的公式定径。在这种情况下使用背压修正系数是考虑流速为亚临界，且阀瓣有下落到低于全开启高度的趋势（仅当达到全开启高度的情况才适合使用亚临界流动的公式）。背压修正系数Kb应由制造商提供。APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.7蒸汽排放的定径APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.8液体泄放的定径：泄压阀要求排量认证APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200图31用于液体的平衡波纹管式泄压阀因背压导致的修正系数，Kw

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200图36—粘度的排量修正系数,Kv

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.9液体泄放的定径：泄压阀不要求排量认证APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200图37未取得排量认证的泄压阀用于液体时针对超压的排量修正系数，Kp

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of2003.10液/气两相泄放的定径

如果泄压装置的介质是处于气液平衡的液体或多相的流体，则当流体流过装置时，将发生闪蒸，并产生气体。气体的生成，会降低装置的有效排量。

附录D中给出了一种推荐的两相流工况泄压装置的定径方法。但应该知道的是，现今还没有任何泄压装置获得两相流排量认证，因为还没有认证的试验方法。

有关饱和水的内容，见ASME规范第Ⅷ卷附录11。

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200

闪蒸和两相流工况会导致背压的增加，如果增加值过高或无法准确预测，则必须选用平衡式或先导式泄压阀。如果在喷嘴（阀座）处没有达到平衡，则装置的实际流量将增大数倍。

设计者还应研究在液体闪蒸时可能发生的任何自冷作用所造成的影响。结构的材料应适用于出口温度。

此外，安装必须排除因水合物或可能的固体生成而发生流动阻塞的可能性。

APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200是否有软件帮助选型？APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200需要完成阀门的规格书APIRP520PartI定径程序2007/04/05of200附录A爆破片装置规格清单

附录B用于气体或蒸气介质的泄压阀定径

流量公式的评述

附录C泄压阀规格清单

附录D气、液两相流泄放的定径

附录E爆破片及100%蒸汽流、恒管径的

管道系统的流量评估

APIRP520PartI附录2007/04/05of200APIRP520PartI附录B附录B用于气体或蒸气介质的泄压阀定径流量公式的评述

公式基本上是基于泄压阀喷嘴附近流体的质量平衡和能量平衡，主要假设条件为：理想气体喷嘴与外界没有热量交换（即是绝热流动）蒸汽膨胀是等熵过程

2007/04/05of200附录D气、液两相流泄放的定径本附录中介绍的两相流定径方法，是若干现在正在应用的技术和随着时代的前进还在逐步发展的新方法之中的一种方法。要强调的是，两相流计算需要使用特殊的方法，这一问题已经为人们完全认识。要指出的是，本附录中介绍的方法还没有通过试验验证，现在也没有一个被承认的泄压阀两相流排量的验证程序。气/液两相流排放有许多不同的情况，要采用不同的方法。APIRP520PartI附录D2007/04/05of200

APIRECOMMENDEDPRACTICE520Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevicesinRefineries炼油厂泄压装置的定径、选择和安装第Ⅱ部分─安装第5版2003年8月2007/04/05of200

1范围本推荐方法为最大允许工作压力（MAWP）≥15psig（1.03barg或103kPA)的设备用泄压装置的安装提供了指导方法。

2参考标准3术语定义—按APIRP520

第Ⅰ部分

APIRP520PartII2007/04/05of200

4泄压装置的进口管线4.1一般要求

需考虑到流动、应力以及振动等的影响。4.2进口管线压降的限制和管线的结构—泄压阀进口过大的压力损失将导致阀门快速的开启、关闭甚至频跳—在被保护设备和泄压阀之间的总的不可恢复的压力损失不应超过阀门整定压力的3%

—压力损失应按泄压阀的额定排量来计算—进口管线的名义尺寸必须大于等于泄压阀进口连接的名义尺寸APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of200

—先导式泄压阀的远程感应先导式泄压阀的远程感应可以使用在进口管线压力损失过大，或者由于主阀所限使得主阀安装的压力源和导阀感应点必须分开的情况下。对于流动式导阀，远程感应管线的尺寸应保证在110%整定压力、流过导阀的流量为最大的情况下，其压力损失为不大于整定压力的3%。对于非流动式导阀，由于主阀开启和排放时没有系统介质流过导阀，所以远程感应管线的过流面积为0.07in²(45mm²)就足够了。APIRP520PartII2007/04/05of200

APIRP520PartII2007/04/05of2004.3在排放管线内的静负荷产生的进口应力这些应力可以导致泄压阀的泄漏、故障—热应力—机械应力APIRP520PartII2007/04/05of200

4.4排放反力产生的进口应力确定敞开排放系统中的排放反力APIRP520PartII2007/04/05of200

—确定敞开排放系统中的排放反力蒸气排放两相排放APIRP520PartII2007/04/05of200

—确定封闭排放系统中的排放反力

泄压装置在稳定流动状态排放向一个封闭系统的情况下，通常不会对入口管线产生大的反力和弯矩，因为在封闭系统内压力和流速的变化是小的。

仅仅是在那些突然膨胀的地点存在着排放反力的计算。对于封闭排放系统，无法提供简化分析方法。4.5进口管线中的隔离阀设置按第6章的指南APIRP520PartII2007/04/05of200

4.6与泄压阀组合使用的爆破片装置

APIRP520PartII2007/04/05of200

当爆破片装置使用在泄压阀和被保护容器之间时，在爆破片和泄压阀之间应有一个泄出孔、压力表、试验用旋塞阀或其他适当的报警指示器。

在泄压阀前面只能采用无碎片型爆破片装置。5泄压装置的排放管线5.1一般要求排放管线的安装必须保证泄压装置正常的性能和足够的泄出。

5.2排放流体的安全处置APIRP520PartII2007/04/05of200

5.3背压限制和管线的尺寸

在进行泄压阀排放管线的设计时，应当考虑到附加背压和排放背压对于泄压阀动作特性的共同影响。排放管线的设计应使得系统中任何泄压装置的背压都不超过允许值。

5.4对于先导式泄压阀的注意事项当先导式泄压阀的附加背压超过入口压力时，能够导致主阀的开启产生回流。需要使用特殊的附件（回流保护器）来防止这种回流。APIRP520PartII2007/04/05of2005.5泄放过程中的排放管线应力

当系统内管线突然扩张或当泄压装置刚开始动作而产生了不稳定流动时，会产生较大的作用力。

5.6排放管线中的隔离阀

按第6章的指南

5.7安装在泄压阀出口的爆破片

进行泄压阀的设计时，应考虑到即使有背压积聚在泄压阀和爆破片之间时，阀门也应在正确的定压值开启。APIRP520PartII2007/04/05of2006压力排放管线中的隔离（截断）阀

APIRP520PartII2007/04/05of2006.1概述隔离阀的设计、安装和管理必须认真对待，以确保工厂安全。6.2应用如果泄压装置存在着泄漏、堵塞或其他严重影响动作性能的问题，就要提供泄压装置的隔离和备份。这样设计的目的就是在工艺装置不停车的情况下能对泄压装置进行检测、维护和修理。然而，隔离阀的使用存在着潜在的危险因素。APIRP520PartII2007/04/05of200

6.3隔离阀的要求

1，阀门应为全孔流道式。隔离阀的最小流通面积应等于或大于泄压阀的进口面积；为了将出口