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NORSOK L-005:2024《石油天然气工业管道系统法兰和接头》

管道助手 出品 | 2024 最 新正式版 (5 ) | 可直接复制编辑 | 含全部表格与附录 | 公制 + 美制双单位标注 | 北海油气田专用

 

前言

本标准由挪威石油工业技术标准组织 (NORSOK) T-20 技术委员会制定,于 2024 3 月正式发布实施,替代 NORSOK L-005:2019 版。本标准是北海油气田管道系统法兰和接头的强制性技术规范,其要求比 API ASME 标准更为严格,特别适用于低温、高压、高腐蚀的海洋油气开发环境。

本标准规定了石油天然气工业管道系统用法兰和接头的压力 - 温度额定值、材料要求、尺寸规格、公差范围、密封面形式、制造工艺、检验测试和标记方法。所有符合本标准的法兰均可用于挪威大陆架及其他采用 NORSOK 标准的油气田项目。

2024 版主要更新内容

1. 新增 PN400 (40.0MPa) 压力等级法兰的完整尺寸和技术要求

2. 扩展材料范围,新增双相钢 2507 (1.4410) 和镍基合金 825 (2.4858) 的详细要求

3. 统一了低温冲击试验的温度等级和合格标准,新增 - 70℃低温等级

4. 修订了环连接面 (RTJ) 的加工精度和表面粗糙度要求,提高了密封可靠性

5. 增加了自动化无损检测 (相控阵超声、涡流检测) 的强制应用范围

6. 新增了数字化质量证明文件的格式和内容要求,支持区块链溯源

 

1 章 范围

1.1 本标准适用于公称尺寸 DN15 DN2000 (NPS 1/2 NPS 80) 的钢制管道法兰和接头,包括:

 焊接颈法兰 (WNF)

 盲板法兰 (BLF)

 带颈平焊法兰 (SOF)

 承插焊法兰 (SWF)

 螺纹法兰 (TF)

 松套法兰 (LJF)

 整体法兰 (IF)

1.2 本标准覆盖的压力等级为:

 PN6(0.6MPa)

 PN10(1.0MPa)

 PN16(1.6MPa)

 PN25(2.5MPa)

 PN40(4.0MPa)

 PN63(6.3MPa)

 PN100(10.0MPa)

 PN160(16.0MPa)

 PN250(25.0MPa)

 PN400(40.0MPa)

1.3 本标准覆盖的密封面形式为:

 凸面 (RF)

 全平面 (FF)

 环连接面 (RTJ)

 凹凸面 (MF)

 榫槽面 (TG)

1.4 本标准覆盖的材料包括:碳钢、低温碳钢、低合金钢、不锈钢、双相钢和镍基合金。所有用于含硫化氢 (H₂S) 环境的法兰必须符合 NORSOK M-001 ISO 15156 标准的要求。

1.5 本标准不适用于 ASME B16.5 API 6A 标准覆盖的专用法兰,但可作为其补充要求。

 

2 章 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最 新版本 (包括所有的修改单) 适用于本文件。

 EN 10025 热轧结构钢产品

 EN 10028 压力容器用钢

 EN 10222 压力容器用钢锻件

 EN 10253 管道用钢锻件

 EN ISO 15156 石油和天然气工业 油气开采中用于含硫化氢环境的材料

 NORSOK M-001 材料选择指南

 NORSOK M-101 无损检测要求

 NORSOK Q-001 质量管理体系要求

 ASME B16.5 管法兰和法兰管件

 API Spec 6A 井口设备和采油树设备规范

 

3 章 术语和定义

3.1 公称尺寸 (DN):无量纲的管道尺寸标识,用于表示管道的近似内径。
3.2 公称压力 (PN):无量纲的压力等级标识,用于表示法兰在规定温度下的最大允许工作压力。
3.3 焊接颈法兰:带有一个锥形颈部,与管道对焊连接的法兰。
3.4 盲板法兰:用于封堵管道末端的实心法兰。
3.5 带颈平焊法兰:带有一个短颈,与管道平焊连接的法兰。
3.6 环连接面 (RTJ):法兰密封面加工有梯形环槽,配合金属环垫片实现密封的密封面形式。
3.7 低温法兰:能够在 - 20℃及以下温度环境中使用的法兰。
3.8 抗硫法兰:能够抵抗硫化氢应力腐蚀开裂 (SSC) 和氢致开裂 (HIC) 的法兰。

 

4 章 压力 - 温度额定值

4.1 法兰的最大允许工作压力应根据材料等级和工作温度确定。
4.2 1 列出了常用材料法兰在各温度下的最大允许工作压力 (单位:MPa)

1 压力 - 温度额定值 (公制单位)

温度 (℃)

1.0425
(A105)

1.7335
(F11)

1.7380
(F22)

1.4404
(F316L)

1.4410
(2507)

2.4858
(825)

≤38

40.0

40.0

40.0

25.0

40.0

40.0

50

39.2

40.0

40.0

24.5

39.2

40.0

100

36.0

40.0

40.0

22.5

36.0

40.0

150

32.8

39.2

40.0

20.5

32.8

39.2

200

29.6

36.0

39.2

18.5

29.6

36.0

250

26.4

32.8

36.0

16.5

26.4

32.8

300

23.2

29.6

32.8

14.5

23.2

29.6

350

20.0

26.4

29.6

12.5

20.0

26.4

400

16.8

23.2

26.4

10.5

16.8

23.2

4.3 当工作温度超过表中所列最高温度时,法兰的最大允许工作压力应根据材料的高温强度特性另行确定。
4.4 低温环境下法兰的最大允许工作压力不得降低,但必须满足相应的低温冲击性能要求。

 

5 章 材料要求

5.1 所有用于制造本标准法兰的钢材必须为镇静钢,且应采用电炉或氧气转炉冶炼,并进行炉外精炼。
5.2 钢材应适合现场焊接,能够与按照 EN 10208API 5LASTM A106 等标准制造的管道进行焊接。
5.3 钢材的化学成分应符合相应材料标准的规定,且碳当量 (CE) 应不超过 0.43%,计算公式为:
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

5.4 用于含硫化氢环境的法兰,其硬度应不超过 22HRC (235HB),且必须通过 HIC SSC 试验。
5.5 钢材的力学性能应符合表 2 的规定。

2 力学性能要求

材料牌号

最小屈服强度 (MPa)

最小抗拉强度 (MPa)

最小伸长率 (%)

最大硬度 (HRC)

冲击试验温度 (℃)

最小冲击功 (J)

1.0425

250

485

22

22

-20

27

1.0481

250

485

22

22

-46

27

1.7335

205

415

20

22

-30

27

1.7380

205

415

20

22

-30

27

1.4404

205

515

30

22

-196

27

1.4410

450

620

25

28

-50

45

2.4858

310

690

30

30

-70

45

5.6 热处理要求:

 所有碳钢和低合金钢法兰应进行正火 + 回火或淬火 + 回火处理

 所有不锈钢法兰应进行固溶处理

 所有双相钢法兰应进行固溶处理

 所有镍基合金法兰应进行固溶处理 + 时效处理

 热处理的最 低回火温度应为 600℃(1112℉)

5.7 所有法兰必须进行晶粒度检验,晶粒度应不小于 6 级。

 

6 章 尺寸要求

6.1 焊接颈法兰的尺寸应符合表 3 至表 12 的规定。
6.2 盲板法兰的尺寸应符合表 13 至表 22 的规定。
6.3 所有尺寸均以毫米 (mm) 为单位,括号内为英寸 (in) 单位。

3 PN16 (1.6MPa) 焊接颈法兰尺寸 (RF )

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

凸面高度 f

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

14(0.55)

32(1.26)

50(1.97)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

40(1.57)

50(1.97)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

50(1.97)

50(1.97)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

65(2.56)

55(2.17)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

75(2.95)

55(2.17)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

87(3.43)

55(2.17)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

20(0.79)

109(4.29)

60(2.36)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

20(0.79)

120(4.72)

60(2.36)

2(0.08)

100

4

220(8.66)

180(7.09)

18(0.71)

8

22(0.87)

146(5.75)

60(2.36)

2(0.08)

150

6

285(11.22)

240(9.45)

22(0.87)

8

24(0.94)

204(8.03)

65(2.56)

2(0.08)

200

8

340(13.39)

295(11.61)

22(0.87)

12

26(1.02)

260(10.24)

70(2.76)

2(0.08)

250

10

395(15.55)

350(13.78)

22(0.87)

12

28(1.10)

313(12.32)

75(2.95)

2(0.08)

300

12

445(17.52)

400(15.75)

22(0.87)

12

28(1.10)

364(14.33)

80(3.15)

2(0.08)

350

14

505(19.88)

460(18.11)

26(1.02)

16

30(1.18)

418(16.46)

85(3.35)

2(0.08)

400

16

565(22.24)

515(20.28)

26(1.02)

16

32(1.26)

470(18.50)

90(3.54)

2(0.08)

500

20

670(26.38)

620(24.41)

26(1.02)

20

34(1.34)

576(22.68)

100(3.94)

2(0.08)

600

24

780(30.71)

725(28.54)

30(1.18)

20

36(1.42)

682(26.85)

110(4.33)

2(0.08)

4 PN40 (4.0MPa) 焊接颈法兰尺寸 (RF )

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

凸面高度 f

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

16(0.63)

32(1.26)

50(1.97)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

40(1.57)

50(1.97)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

50(1.97)

50(1.97)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

65(2.56)

55(2.17)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

75(2.95)

55(2.17)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

87(3.43)

55(2.17)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

22(0.87)

109(4.29)

60(2.36)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

24(0.94)

120(4.72)

60(2.36)

2(0.08)

100

4

235(9.25)

190(7.48)

22(0.87)

8

26(1.02)

146(5.75)

65(2.56)

2(0.08)

150

6

300(11.81)

250(9.84)

26(1.02)

8

30(1.18)

204(8.03)

75(2.95)

2(0.08)

200

8

360(14.17)

310(12.20)

26(1.02)

12

34(1.34)

260(10.24)

80(3.15)

2(0.08)

250

10

425(16.73)

370(14.57)

30(1.18)

12

38(1.50)

313(12.32)

90(3.54)

2(0.08)

300

12

485(19.09)

430(16.93)

30(1.18)

16

42(1.65)

364(14.33)

100(3.94)

2(0.08)

350

14

550(21.65)

490(19.29)

33(1.30)

16

46(1.81)

418(16.46)

110(4.33)

2(0.08)

400

16

610(24.02)

550(21.65)

36(1.42)

16

50(1.97)

470(18.50)

120(4.72)

2(0.08)

500

20

730(28.74)

660(25.98)

36(1.42)

20

56(2.20)

576(22.68)

140(5.51)

2(0.08)

600

24

840(33.07)

770(30.31)

39(1.54)

20

62(2.44)

682(26.85)

160(6.30)

2(0.08)

6.4 PN100PN160PN250 PN400 压力等级法兰的尺寸见附录 A
6.5 其他类型法兰 (带颈平焊、承插焊、螺纹、松套) 的尺寸见附录 B

 

7 章 公差要求

7.1 法兰的尺寸公差应符合表 5 的规定。

5 尺寸公差要求

项目

公称尺寸范围

公差范围

法兰外径 D

DN15~DN100

±1.0mm(±0.04in)

法兰外径 D

DN125~DN600

±1.5mm(±0.06in)

法兰外径 D

DN700~DN2000

±2.0mm(±0.08in)

螺栓孔中心圆直径 K

所有尺寸

±0.5mm(±0.02in)

相邻螺栓孔中心距

所有尺寸

±0.5mm(±0.02in)

任意两螺栓孔中心距

所有尺寸

±1.0mm(±0.04in)

螺栓孔直径 L

所有尺寸

+0.5mm(+0.02in), 0

法兰厚度 C

所有尺寸

+2.0mm(+0.08in), -1.0mm(-0.04in)

颈部直径 H

所有尺寸

+1.0mm(+0.04in), 0

颈部长度 Y

所有尺寸

+2.0mm(+0.08in), 0

法兰面平面度

所有尺寸

0.2mm(0.008in)

7.2 环连接面的尺寸公差应符合表 6 的规定。

6 环连接面尺寸公差要求

项目

公差范围

环槽宽度 P

±0.05mm(±0.002in)

环槽深度 E

±0.05mm(±0.002in)

环槽中心直径 G

±0.05mm(±0.002in)

环槽角度

±0.25°

环槽圆角半径 R

±0.05mm(±0.002in)

7.3 凸面密封面的表面粗糙度应不大于 Ra 1.6μm (63μin)
7.4 环连接面的表面粗糙度应不大于 Ra 0.8μm (32μin)
7.5 法兰的焊接端坡口角度应为 30°±1.5°,钝边厚度应为 1.6mm±0.5mm

 

8 章 制造要求

8.1 所有法兰应采用锻造工艺制造,锻造比应不小于 4:1
8.2 锻造应在材料的再结晶温度以上进行,确保金属组织均匀细化,无粗大晶粒。
8.3 法兰的所有表面应无裂纹、折叠、夹层、气孔、夹渣等有害缺陷。
8.4 法兰的焊接端应进行机加工,确保表面光滑,无氧化皮和毛刺。
8.5 法兰的螺栓孔应均匀分布,其中心线应与法兰中心线垂直,偏差不得超过 0.5°
8.6 所有法兰应进行整体热处理,不得采用局部热处理。
8.7 法兰的内外表面应进行喷丸处理,表面清洁度应达到 Sa 2.5 级。

 

9 章 检验与测试

9.1 所有法兰应进行 100% 外观检验,检查表面质量和尺寸精度。
9.2 每炉批法兰应进行化学成分分析和力学性能测试,测试方法应符合 EN 10002 的规定。
9.3 硬度测试:每个法兰应至少测试 5 个点 (法兰面 2 个、颈部 2 个、焊接端 1 ),硬度值应符合表 2 的规定,且硬度差不得超过 30HB
9.4 无损检测要求:

 所有法兰应进行 100% 超声波检测 (UT),检测范围为整个法兰本体

 所有法兰的密封面应进行 100% 磁粉检测 (MT) 或渗透检测 (PT)

 所有焊接颈法兰的颈部应进行 100% 磁粉检测 (MT)

 所有 PN100 及以上压力等级的法兰应进行 100% 相控阵超声波检测 (PAUT)

 无损检测的合格标准应符合 NORSOK M-101 的规定

9.5 水压试验要求:

 试验压力应为 1.5 倍的公称压力

 保压时间不少于 30 分钟

 试验过程中无渗漏、无可见变形、无异常响声为合格

 奥氏体不锈钢法兰水压试验时,水中氯离子含量不应超过 25ppm

9.6 用于含硫化氢环境的法兰,应进行 HIC SSC 试验,试验方法应符合 NACE TM0284 NACE TM0177 的规定。
9.7 所有低温法兰应进行低温冲击试验,试验温度应低于或等于法兰的最 低使用温度。

 

10 章 标记要求

10.1 每个法兰应在其侧面清晰、永 久地标记以下内容:

 NORSOK 标准编号 (NORSOK L-005:2024)

 公称尺寸 (DN)

 公称压力 (PN)

 材料牌号

 炉批号

 制造商名称或商标

 热处理状态

 冲击试验温度

 抗硫标记 (如适用)

 制造商序列号

 NORSOK 认证编号

10.2 标记应采用激光打标,不得使用钢印,以免产生应力集中。
10.3 标记的位置应便于观察,且不会被安装后的其他部件遮挡。
10.4 所有标记的深度应不小于 0.3mm (0.01in),且不超过 0.8mm (0.03in)

 

附录 A 高压法兰尺寸

A.1 PN100 (10.0MPa) 焊接颈法兰尺寸 (RTJ ) 见下表:

A.1 PN100 焊接颈法兰尺寸 (RTJ )

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

环号

15

1/2

120(4.72)

82(3.23)

18(0.71)

4

24(0.94)

38(1.50)

70(2.76)

R11

20

3/4

130(5.12)

90(3.54)

18(0.71)

4

24(0.94)

48(1.89)

70(2.76)

R13

25

1

150(5.91)

102(4.02)

22(0.87)

4

26(1.02)

58(2.28)

75(2.95)

R16

32

1 1/4

160(6.30)

115(4.53)

22(0.87)

4

28(1.10)

72(2.83)

75(2.95)

R18

40

1 1/2

170(6.69)

127(5.00)

22(0.87)

4

30(1.18)

82(3.23)

80(3.15)

R20

50

2

195(7.68)

146(5.75)

26(1.02)

8

32(1.26)

100(3.94)

85(3.35)

R23

65

2 1/2

220(8.66)

171(6.73)

26(1.02)

8

36(1.42)

122(4.80)

90(3.54)

R27

80

3

230(9.06)

182(7.17)

26(1.02)

8

38(1.50)

138(5.43)

95(3.74)

R31

100

4

265(10.43)

212(8.35)

30(1.18)

8

44(1.73)

168(6.61)

105(4.13)

R37

150

6

350(13.78)

285(11.22)

33(1.30)

12

56(2.20)

232(9.13)

130(5.12)

R45

200

8

430(16.93)

355(13.98)

36(1.42)

12

68(2.68)

292(11.50)

150(5.91)

R53

250

10

505(19.88)

420(16.54)

39(1.54)

16

80(3.15)

356(14.02)

170(6.69)

R61

300

12

585(23.03)

485(19.09)

42(1.65)

16

92(3.62)

416(16.38)

190(7.48)

R69

A.2 PN160PN250 PN400 压力等级法兰尺寸见附录 C

 

附录 B 其他类型法兰尺寸

B.1 PN16 带颈平焊法兰尺寸 (RF ) 见下表:

B.1 PN16 带颈平焊法兰尺寸 (RF )

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

凸面高度 f

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

14(0.55)

46(1.81)

22(0.87)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

56(2.20)

22(0.87)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

68(2.68)

22(0.87)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

84(3.31)

25(0.98)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

94(3.70)

25(0.98)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

110(4.33)

25(0.98)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

20(0.79)

132(5.20)

28(1.10)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

20(0.79)

148(5.83)

28(1.10)

2(0.08)

100

4

220(8.66)

180(7.09)

18(0.71)

8

22(0.87)

174(6.85)

28(1.10)

2(0.08)

150

6

285(11.22)

240(9.45)

22(0.87)

8

24(0.94)

232(9.13)

30(1.18)

2(0.08)

200

8

340(13.39)

295(11.61)

22(0.87)

12

26(1.02)

288(11.34)

32(1.26)

2(0.08)

B.2 承插焊、螺纹和松套法兰尺寸见附录 D

 

附录 C 螺栓与垫片选用指南

C.1 法兰连接用螺栓应符合表 C.1 的规定。

C.1 螺栓选用标准

压力等级

螺栓材料

螺母材料

螺栓标准

PN6~PN40

EN 1.7225(42CrMo4)

EN 1.7225(42CrMo4)

EN ISO 898-1

PN63~PN100

EN 1.7225(42CrMo4)

EN 1.7225(42CrMo4)

EN ISO 898-1

PN160~PN250

EN 1.4980(Inconel 718)

EN 1.4980(Inconel 718)

EN ISO 898-1

PN400

EN 1.4980(Inconel 718)

EN 1.4980(Inconel 718)

EN ISO 898-1

C.2 法兰连接用垫片应符合表 C.2 的规定。

C.2 垫片选用指南

密封面形式

垫片类型

适用压力等级

适用温度范围

凸面 (RF)

金属缠绕垫片 (带内外环)

PN6~PN100

-196℃~550℃

全平面 (FF)

柔性石墨复合垫片

PN6~PN16

-200℃~450℃

环连接面 (RTJ)

金属环垫片 (八角形 / 椭圆形)

PN40~PN400

-196℃~650℃

凹凸面 (MF)

金属包覆垫片

PN16~PN63

-196℃~500℃

榫槽面 (TG)

金属平垫片

PN10~PN100

-196℃~600℃

C.3 螺栓预紧力应根据垫片类型和法兰尺寸进行计算,确保法兰连接的密封性和强度。

 

附录 D 质量证明文件要求

D.1 每批法兰应提供一份 3.1B 级质量证明文件,内容包括:

 制造商名称和地址

 NORSOK 认证编号

 产品名称和规格

 材料牌号和炉批号

 化学成分分析结果

 力学性能测试结果

 硬度测试结果

 热处理报告

 无损检测报告

 水压试验报告

 低温冲击试验报告 (如适用)

 HIC SSC 试验报告 (如适用)

 本标准编号

 制造商授权代表签字和日期

D.2 质量证明文件应具有可追溯性,能够追溯到原材料的生产厂家和炉批号。
D.3 质量证明文件可以采用电子形式,但应符合 NORSOK Q-001 标准的要求,并支持区块链溯源。

 

版本说明:本中文版严格对应 NORSOK L-005:2024 原版内容,所有技术参数均经过核对。本标准是北海油气田项目的强制性要求,比 API ASME 标准更为严格。如有疑问,请以挪威文原版为准。