ISO 63682021 石油、石化和天然气工业.轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统标准立项发展报告

石油、石化和天然气工业轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DryGasSealingSystemsforAxial,Centrifugal,andRotaryScrewCompressorsandExpandersinPetroleum,PetrochemicalandNaturalGasIndustries摘要关键词：干气密封系统；压缩机；膨胀机；国际标准；ISO6368；石油化工装备；密封技术AbstractDrygassealingsystemsserveasthecorecomponentsofcriticalrotatingequipmentinthepetroleum,petrochemical,andnaturalgasindustries,andtheirtechnicalperformanceandreliabilitydirectlyaffectthesafeandstableoperationofentireproductionfacilities.Astheglobalenergyindustryadvancestowardhigherparameters,largerscales,andlongeroperatingcycles,thetechnicalrequirementsfordrygassealingsystemshavebecomeincreasinglystringent.Againstthisbackdrop,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)officiallyreleasedISO6368:2021"Petroleum,petrochemicalandnaturalgasindustries—Drygassealingsystemsforaxial,centrifugal,androtaryscrewcompressorsandexpanders"onNovember18,2021,replacingthelong-standingAPI692standardandachievingtheelevationofdrygassealingsystemsfromindustryspecificationstointernationalstandards.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,developmenthistory,scopeofapplication,andtechnicalindicatorsystemofthisstandard,conductsanin-depthanalysisofitstechnicalinterconnectionswithrelatedstandardssuchasAPI692andAPI617,comprehensivelyelaboratesonthecoretechnicalrequirementsconcerningsystemdesign,materialselection,auxiliarysystemconfiguration,testingandvalidation,andpackagingandtransportation,andintroducestheprofessionalbackgroundsandtechnicalcontributionsofmajorparticipatingorganizationsincludingShanghaiMarineDieselEngineResearchInstitute(SMDERI).ThereportconcludesthatthepublicationandimplementationofISO6368:2021providesunifiedtechnicalguidelinesforthedesign,manufacture,inspection,andacceptanceofdrygassealingsystemsworldwide,andholdssignificantstrategicimportanceandpracticalguidancevalueforenhancingtheinternationalcompetitivenessofChina'spetrochemicalequipment,promotingindependentinnovationindrygassealingtechnology,andfosteringhigh-qualityindustrialdevelopment.Keywords:Drygassealingsystem;Compressor;Expander;InternationalStandard;ISO6368;PetrochemicalEquipment;SealingTechnology一、引言石油、石化和天然气工业是现代能源体系的重要支柱，其生产过程涉及大量易燃、易爆、有毒介质的输送与处理。在炼油、化工、天然气加工及液化天然气（LNG）等众多工艺流程中，离心压缩机、轴流压缩机及膨胀机作为核心动力设备，承担着气体增压、制冷循环和能量回收等关键功能。这些设备通常在高压、高速和复杂介质条件下运行，其轴端密封的可靠性直接关系到装置的安全、环保和经济效益。干气密封（DryGasSeal,DGS）是一种以气体为密封介质、利用流体动压效应实现非接触运行的先进轴封技术。与传统的机械密封和浮环密封相比，干气密封具有泄漏量极低、无摩擦磨损、运行功耗小、使用寿命长等显著优势，自20世纪70年代问世以来，已在全球石油化工行业获得广泛应用。随着技术进步和应用场景的拓展，干气密封系统已从单一的密封组件发展为集密封本体、气源处理、状态监测和控制逻辑于一体的复杂系统，亟需统一的技术标准以规范设计制造和质量控制。国际标准化组织ISO/TC67（石油、石化和天然气工业材料、设备和海上结构技术委员会）负责石油天然气行业设备与材料的国际标准化工作。为适应干气密封技术的发展和全球化采购的需求，ISO/TC67启动了干气密封系统国际标准的编制工作，历经多年努力，最终于2021年正式发布ISO6368:2021。该标准在技术内容上以美国石油协会API692标准为基础，同时吸纳了国际干气密封领域的最新研究成果和工程实践经验，代表了当前干气密封系统设计和制造的国际先进水平。二、标准立项背景与编制历程2.1立项背景干气密封系统的标准化工作最早可追溯至美国石油协会（API）发布的API692《轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统》标准。API692首版发布于2015年，是针对干气密封系统的第一个系统性行业规范，在北美和全球范围内得到了广泛认可和应用。然而，作为区域性行业标准，API692在适用范围、技术要求和认证体系方面主要基于美国的技术传统和产业实践，难以完全满足全球范围内不同国家和地区的多样化需求。随着“一带一路”倡议的深入推进和中国石油装备“走出去”战略的实施，中国石油化工装备制造企业承揽了大量海外工程项目，在项目执行过程中频繁面临标准差异化带来的技术壁垒和认证障碍。与此同时，世界各国在干气密封技术研发和应用方面的水平逐步趋同，为制定统一的国际标准创造了技术条件。在此背景下，中国、英国、法国、德国等多个ISO成员国联合提出制定干气密封系统国际标准的提案，旨在将行业最佳实践上升为国际共识，为全球用户提供统一的技术准则。2.2编制历程ISO6368的编制工作由ISO/TC67下的SC6分技术委员会（加工设备和系统）归口管理。标准的编制过程经历了WD（工作草案）、CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）和FDIS（最终国际标准草案）等阶段，历时多年（具体年份需核实）。在编制过程中，来自全球主要干气密封制造商（如约翰克兰JohnCrane、伊格尔博格曼EagleBurgmann、福斯Flowserve等）、压缩机制造商（如西门子能源、埃利奥特Elliott、曼恩MAN等）、石油天然气运营商（如壳牌、BP、沙特阿美等）以及中国、德国、英国等国的标准化专家共同参与了技术内容的讨论和审议。中国由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）组织国内相关单位参与国际标准制定工作，充分反映了中国在干气密封技术领域的技术积累和行业诉求。2.3标准定位ISO6368:2021在技术体系上承接了API692的核心框架，同时与API617《轴向和离心压缩机和膨胀机》、API614《润滑、轴密封和控制油系统及辅助设备》等标准保持有机衔接。该标准定位为石油、石化和天然气行业旋转设备干气密封系统的采购、设计、制造和检验的通用技术规范，适用于轴向压缩机、离心压缩机和旋转螺杆压缩机的干气密封系统，同时覆盖了膨胀机等类似旋转设备的应用场景。三、标准适用范围与核心技术内容3.1适用范围ISO6368:2021规定了石油、石化和天然气工业用轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机干气密封系统的最低技术要求，涵盖密封系统的设计、材料、制造、检验、试验和包装运输等全生命周期环节。标准适用于以下设备类型：-离心压缩机：包括水平剖分型、垂直剖分型（筒型）等多种结构形式-轴流压缩机：广泛用于炼油催化裂化装置和大型空分装置-旋转螺杆压缩机：主要用于气体压缩和制冷领域-膨胀机：涵盖透平膨胀机和螺杆膨胀机等需要注意的是，该标准侧重于干气密封系统的整体技术要求，而密封本体（即密封环等核心元件）的具体设计要求可参照配套的技术规范执行。此外，标准不适用于无密封要求的特殊工况，如磁力驱动泵等采用屏蔽式传动的设备。3.2系统设计与配置要求干气密封系统是一个涉及多个子系统和组件的复杂工程系统。ISO6368:2021从系统工程的角度出发，对密封系统的整体架构和配置提出了明确要求。在密封布置形式方面，标准涵盖了串联式密封（TandemArrangement）、双端面密封（DoubleArrangement）和单端面密封（SingleArrangement）等基本配置形式。串联式密封是最常见的布置方式，通常由一级主密封和一级或两级次级密封组成，可有效控制工艺介质的泄漏。双端面密封适用于不允许介质向大气泄漏的场合，通常在两级密封之间引入隔离氮气等缓冲气体。标准的附录（具体章节号应查询原文核实）提供了不同密封布置形式的典型结构示例和应用指南。在辅助系统方面，标准对密封气供应系统、泄漏气排放系统、隔离气系统和加热/冷却系统等技术要求进行了详细规定。密封气供应系统的设计需综合考虑气源压力、流量、纯度和温度等因素，确保主密封在各种运行工况下都能获得充分、稳定的气源供应。隔离气系统主要用于防止轴承润滑油污染密封区域，通常采用干燥的仪表空气或氮气作为隔离介质。3.3材料选择与表面处理材料选择是确保干气密封系统可靠性的关键环节。ISO6368:2021对不同部件在特定工况条件下的材料选用提出了要求，主要包括：-密封环（旋转环和静止环）：通常采用碳化硅（SiC）、碳化钨（WC）等硬质材料，密封端面需进行精密研磨和抛光处理-弹性元件（弹簧、波纹管等）：需考虑材料在工艺介质中的耐腐蚀性能-O形圈和辅助密封：材料选择需兼顾耐温性能、化学相容性和抗爆速减压（Anti-ExplosiveDecompression,AED）能力-金属结构件：需满足承压和耐腐蚀要求标准特别强调了密封端面材料配对和表面处理的技术要求。碳化硅/碳化硅、碳化硅/碳化钨等材料配对方式需根据介质特性和工况条件进行合理选配。密封端面的平面度、粗糙度和表面织构参数直接影响干气密封的开启性能和运行稳定性，标准对此给出了明确的工艺控制要求。3.4性能要求与试验验证ISO6368:2021对干气密封系统的性能试验和验证提出了系统性的要求。试验项目通常包括：-静压试验（HydrostaticTest）：验证密封腔体和辅助系统管路的承压能力和密封性能-动态运转试验（DynamicRunningTest）：在模拟工况条件下测试密封的运转稳定性、泄漏量和温升等关键参数-热循环试验、紧急工况模拟试验等专项验证项目标准对试验条件、测试方法、测量仪表精度和验收准则进行了规定。例如，在工厂验收试验（FAT）中，密封系统的泄漏量、振动值、温度等关键指标需满足标准规定的限值要求方可判定合格。此外，标准还涉及了密封系统在异常工况（如喘振、紧急停机、密封气中断等）下的安全保护功能验证。3.5包装、运输与文件交付四、标准与API692及相关标准的技术衔接4.1与API692的关系API692是ISO6368的主要技术基础。ISO/TC67在制定ISO6368时，充分吸纳了API692的技术框架和核心要求，同时根据国际应用的需求进行了适当调整和补充。相较于API692，ISO6368在以下方面体现了国际化特征：一是在标准体例上遵循ISO导则的编写规范，采用了ISO统一的术语定义和条文编排格式；二是在技术内容上吸收了近年来干气密封技术的新进展，如增材制造密封端面织构技术、状态监测与智能诊断系统的接口要求等；三是在引用文件方面兼顾了ISO、IEC等国际标准和API、ASME等区域标准，增强了标准的适用性和灵活性。需要注意的是，API692和ISO6368在技术指标上并非完全一致，两者在部分细节要求上存在差异。对于同时需要满足API和ISO要求的项目，用户需根据采购文件的要求进行甄别。目前，行业内的普遍做法是将ISO6368作为国际项目的基础采购规范，同时补充项目特定的技术要求。4.2与API617和API614的衔接关系干气密封系统并非独立的设备，而是压缩机或膨胀机整机系统的重要组成部分。ISO6368与整机标准API617（现为ISO10439系列）、辅助系统标准API614之间形成了互为补充、相互衔接的技术标准体系。API617/ISO10439规定了压缩机整机的设计、制造和试验要求，其中涉及密封系统的接口条件、轴端尺寸、密封腔体设计等内容。ISO6368则重点规定了密封系统本身的详细技术要求。API614规定了润滑油、密封油和控制油系统及辅助设备的技术要求，对于采用干气密封的压缩机，密封气供应系统和泄漏气处理系统与油系统之间的接口协调需要在设计阶段予以明确。ISO6368在编制过程中充分考虑了与上述标准的技术衔接，避免了要求重叠或矛盾冲突。4.3与其他国际标准和区域标准的协调除了API标准体系外，ISO6368还参考了ISO21049（泵用机械密封）、ISO10438（润滑、轴密封和控制油系统）以及欧盟压力设备指令（PED）等相关国际和区域法规标准的技术要求。在材料和焊接方面，标准引用了ISO15156（石油天然气工业含硫化氢环境用材料）等材料标准，确保了标准体系的完整性和一致性。五、主要参编单位介绍5.1中国船舶集团有限公司第七一一研究所中国船舶集团有限公司第七一一研究所（以下简称“七一一所”）是中国船舶集团旗下从事船舶动力及机电设备研发的专业研究所，也是国内最早开展干气密封技术研究的科研机构之一。研究所总部位于上海市，拥有动力装置及系统国家重点实验室、机械密封及密封系统试验中心等多个高水平的科研平台，在流体密封、转子动力学、故障诊断等领域具有深厚的技术积累。在干气密封领域，七一一所自20世纪90年代起便跟踪国际先进密封技术，先后承担了多项国家重点科技攻关项目，成功研制出具有自主知识产权的干气密封产品系列，广泛应用于国内各大石化企业的压缩机改造和新建项目。研究所在干气密封的端面织构设计、热流体动力润滑分析、密封系统动态特性仿真等基础研究方面取得了一系列创新成果，为相关产品的国产化替代和性能提升提供了核心技术支撑。在ISO6368:2021的编制过程中，七一一所作为中国专家组成员单位深度参与了标准的技术研讨工作。研究所派遣具有丰富实践经验的高级技术专家参加了多次国际标准化工作会议，在密封系统设计准则、试验验证方法和材料选择等关键技术条款的讨论中发挥了积极作用。同时，七一一所还承担了将国际标准技术内容向国内行业进行宣贯和推广的工作，为促进中国干气密封行业的整体技术水平提升和国际化进程做出了重要贡献。5.2其他国际国内主要参编单位ISO6368:2021的编制汇聚了全球干气密封领域领先企业的技术专家。在国际方面，约翰克兰（JohnCrane）、伊格尔博格曼（EagleBurgmann）和福斯（Flowserve）作为全球三大密封制造商，凭借其丰富的产品研发和应用数据为标准提供了重要的技术支持。西门子能源、埃利奥特、曼恩等知名压缩机制造商则从整机配套的角度为标准的技术合理性提供了工程视角。壳牌、BP、沙特阿美等国际石油公司作为最终用户，对标准的可操作性和工程实用性提出了使用要求。在国内方面，中国石油、中国石化、中国海油等大型能源企业的设备管理部门和相关标准化技术委员会也参与了标准的对口研究工作。合肥通