关于ASME B31.1和B31.3设计上的区别

 

客户订购了一批产品，但却不允许安装。原因是没有ASME B31.1的设计认证。老板很困惑，因为公司顶宣传册上说产品既符合ASME B31.1又符合ASME B31.3。但仔细查过认证资料后，原来上面只提及ASME B31.3。所以，还要重新申请。

解释一下，ASME是美国机械工程师协会（America Society of Mechanical Engineer）的缩写，其制定的标准（Code），在加拿大，还有在世界上很多国家，或是受到认可，或是引以为重要的参考。其中，B31.3是工艺管线（process piping）标准，B31.1是动力管线（power piping）标准。

产品依照某种标准设计后，需要把设计送到阿尔伯塔省的锅炉与压力容器管理机构（ABSA, Alberta Boilers Safety Association）认证。通过后，发给证书或是认证信。这就是大致过程，与国内略显不同，不知国内现在的程序是怎么样的了。

要符合标准B31.1，就需要知道B31.1B31.3这两个标准的区别。上面提到，一个是工艺管线，一个是动力管线。相同点是，ASME在早期只有一个管道标准B31，后来才越分越细。所以，计算壁厚的公式在两个标准中大致相同，而且在公式说明中并没有明确指出其适用的范围。

要知道这个区别，在标准中是找不到的。这需要设计者了解石化行业的背景知识（常识）。在现场，动力管线（水或蒸气等）的腐蚀情况一般要比工艺管线（油或化工产品）严重。所以，在两个公式中，腐蚀裕量（corrosion allowance）的选择是不同的。在北美，工艺管线一般取1/16 英寸（0.0625）,而动力管线中取1/8英寸（0.125）。

那么，能不能直接取 1/8英寸代入公式呢？试了一下，有的部位可以，有的部位的壁厚就不够了。实际上，我们公司的原始设计中（即对B31.3标准），腐蚀裕量取的是0，为什么呢？我们做的是阀门，虽然也是管道中的部件，设计时可以以B31系列为参考标准，但阀门有其不同于纯管道的特点。阀门需要精确地配合才能行使其正常的功能。在阀板与阀座之间的配合面不允许有腐蚀，这样阀门才能正常地截断流体。我认为阀板与阀座之间是阀门中条件最恶劣的部位：高压力差，高速流体的冲击，两者间的摩擦，也是腐蚀的高发部位。所以，任何在阀板与阀座之间形成泄露通道的腐蚀，都会先行使阀门失效，即内漏。而标准中的腐蚀裕量，则是指管道被完全腐蚀，即形成外漏。考虑到我们阀门对外的壁厚要远大于阀板与阀座附近部位的壁厚，我取了一个刚好使壁厚合格的较小的腐蚀裕量就可以了。

实际上，在看似严密周全的ASME标准中，允许设计者依靠自己的经验去变通的地方有许许多多，这都明明白白写在标准中了。当然，只要不与其他的标准冲突才行。

还要注意，两个标准中同一种材料的许用应力的取值不尽相同，也需要注意。

另外，在化工行业的设计中，动力管线的外网，也可以按照工艺管线标准去设计。