不同标准体系(欧标、美标、国标)下公称压力等级划分(一)

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不同标准体系(欧标、美标、国标)下公称压力等级划分(一)

2024-04-11 11:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

公称压力PN(nominal pressure)是与管道系统部件耐压能力有关的一个参考数值,由字母PN或Class和后边的无量纲数字构成。标识字母PN和Class代表不同标准体系,大多数从业者都知道字母后边的数字代表压力等级,数字越大,压力等级越高,但它并不代表测量值,只能定性的反应压力等级大小。本文将详细介绍不同标准体系下压力等级的划分,以及一些常用压力单位的解释及转换。

欧标PN系列

欧标体系管道系统部件的公称压力采用PN系列,根据EN1333《管道部件 PN的定义和选择》,PN值共包含12个等级,如表1所示:

表1 PN系列值

由公称压力等级确定额定压力,我们还需要明确材料种类和温度,不同组别材料和温度下的相同公称压力等级对应不同的额定压力。EN1092《法兰和其连接一管道、阀门、管件和附件用圆法兰》将材料分为26个组别,组别代号1E0~16E0。例如选择材料组别1E1,公称压力等级PN2.5(表2),常温下(-10-50℃)额定压力2.5bar,100℃条件下额定压力2.0bar;相同公称压力等级PN2.5,选择材料组别11E0,常温下(-10-50℃)额定压力只有2.2bar。由此可见,想要确定管道系统部件额定压力,我们需要根据材料组别、温度和公称压力等级三个要素来查阅对应标准。

表2 温度/压力额定值

我们再讨论PN后边的无量纲数字,官方解释该数字并不对应具体压力值。但该数字是以常温下的额定压力为基准,对大多数我们常用的阀门材料来说,PN后边的无量纲数字代表了常温下的额定压力,单位是bar(1bar=0.1MPa)。对一些特殊材料组别,该值略有变化,如材料组别11E0。

美标Class系列

ASME标准体系公称压力按磅级(Lb)表示,由Class后加一个无量纲数字表示,如Class150,表示公称压力等级150磅。ASME B16.34《法兰螺纹及焊接连接的阀门》一共有7个磅级150、300、600、900、1500、2500、4500,每个磅级数进一步区分为标准、特殊或限定磅级。其中材料分为第一组材料(18类)、第二组材料(12类)、第三组材料(19类)及第四组材料,且每一组材料都列出了材料牌号和标准号,方便明确材料组号。

表3 材料分组表

与欧标一样,ASMEB16.34根据磅级数确定额定压力值,同样需要明确材料种类和温度。例如阀体常见的A105锻件Class150(表4),常温(-29~38℃)下额定压力19.6bar, 100℃额定压力降低为17.7bar;换第1.3组材料,保持磅级相同Class150,常温(-29~38℃)下额定压力只有18.4bar。需要注意的是,B16.34同时给出了华氏温度和psi单位制下的额定值,在表格名称后加C用以区分(表5)。

表4 温度/压力额定值

表5  温度/压力额定值(英制单位)

我们再讨论Class后边的无量纲数字。美标磅级数是以454℃温度下额定压力为基准(150lb是以260℃为基准)。简单点说,Class300表明在454℃的额定压力是300磅(约2.1MPa),Class1500表明在454℃的额定压力是1500磅(约10.5MPa),无量纲数字是454℃温度下的额定压力,以磅(psi)为单位。以表6为例,在表中我们可以看出450℃下,Class300—4500呈现良好的比例关系,远离该温度,比例关系依然近似成立(Class150由于温度基准不同,与后边的磅级明显不成比例)。

表6 美标ASME 额定压力温度基准

欧标PN和美标Class的对应

通过前文所述,欧标PN系列和美标Class系列公称压力等级主要有两个不同:压力单位(bar和psi)和温度基准(常温和454℃),由于温度基准不同,我们不能够简单的对无量纲数字用bar和psi单位换算公式进行计算,两者不存在准确的一一对应关系。通常我们所说的Class系列公称压力是指其常温额定压力,常温下Class和PN系列的近似对应如表7。当应用于其他温度条件下,该近似对应关系可能就不成立了,需要查阅相应的标准,来明确不同体系下的对应级别。

表7 欧标PN和美标Class对照表

不同压力单位换算

在上述的标准里,主要出现了两种压力单位,巴(bar)和磅(psi),两个都不是国际单位制。需要说明的是,文中所谓的压力实际均指的是压强单位。

(1)巴(bar)是一种常用压强单位,欧盟国家常用,类似于中国常说的多少公斤压力(中国口语常用的压强单位),都是一公斤力每平方厘米(10N/cm2)的简称,和国际压强单位帕斯卡(Pa)换算如下:

1bar=1公斤压力=10N/cm2=0.1MPa=1个大气压

(2)Psi是英制压强单位(通常就说是多少磅压力),是一磅每平方英寸(1lb/inch2)的简称。和国际压强单位帕斯卡(Pa)换算如下(1lb=0.4536kg,1inch=2.54cm):

1psi=1lb/inch2=0.4536*9.8/(0.0254*0.0254)=6890Pa

1MPa=145Psi

(3)国际单位制压强的单位是帕斯卡(Pa),是1牛顿/平方米的简称,工程上常用兆帕(MPa),指1牛顿/平方毫米。



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