JIS法兰与ASME(ANSI)、JPI法兰的区别与对接

日本发来的成套橇装设备上,法兰标着"10K",而现场管道按 ASME B16.5 Class 150 设计。两边的公称直径一样,压力等级看起来也差不多,可管段一吊装到位,螺栓孔却对不上。日本设备和美标管道混用的项目里,公称直径相同、压力数字接近,并不能说明法兰能直接连接。
先说结论:JIS 法兰(JIS B 2220)和 ASME/ANSI 法兰(ASME B16.5)是两套独立的尺寸体系,不能直接用螺栓连接。日本炼油、石化装置常用的 JPI 法兰(JPI-7S-15)以 ASME B16.5 为基础制定,大部分尺寸与 ASME 一致,区别主要有两点:一是与钢管连接部位的尺寸按日本钢管外径设计,二是密封面加工(有无水线)。
本文依次讲 ANSI 与 ASME 的关系、JPI 与 ASME 的区别、JIS 与 ASME 的区别,并对照中国的 Class 系列法兰标准,最后给出速查表和连接前的检查清单。
ASME 与 JPI 属于同一体系;JIS 的压力分级和尺寸都自成一套。
依据 ASME B16.5-2025、JPI-7S-15-2011、JIS B 2220:2012(均为 2026 年 10 月时的最新版)。ASME Class 2500 仅到 NPS 12。B16.5 规定了压力-温度额定值、材料、尺寸和试验。更大口径另有 ASME B16.47、JPI-7S-43 等标准。
日方图纸和数据表上经常出现两种写法。"A"和"B"是日本标注公称直径的两种方式:100A 是毫米制写法,4B 是英寸制写法,都相当于 NPS 4、DN100。"K"表示 JIS 的公称压力等级(呼び圧力,yobi atsuryoku),10K 就是 JIS B 2220 中 10K 等级的法兰。
目录
ANSI 和 ASME:同一种法兰,两个名字
如果我方规格书写"ANSI Class 150",日方图纸写"ASME B16.5 Class 150",两者指的是同一种法兰。B16.5 由 ASME 的 B16 委员会编写;ANSI(美国国家标准学会)本身不编写标准,而是认可 ASME 这样的编制机构,并把它们的标准批准为美国国家标准。
B16.5 过去以"ANSI B16.5"的名称发布,1988 年版则写作"ANSI/ASME B16.5"。所以样本和旧图纸上至今还能看到"ANSI 法兰""ANSI Class 150"。在法兰规格里,"ANSI"基本就是指 ASME B16.5。
ANSI 负责批准,ASME 负责编写。无论用哪个名字,指的都是 B16.5。
ANSI 还批准了很多其他机构的标准,"ANSI 标准"不一定指法兰。
JPI-7S-15 与 ASME 的区别
JPI-7S-15《石油工业用法兰》由日本石油学会发布。它以 ASME B16.5 为蓝本制定,因此法兰外径、螺栓孔布置等大部分尺寸与 ASME 一致,压力等级同样是 Class 150~2500。其尺寸表还并列标注欧洲 PN 等级,例如"Class 150(PN20)"。
如果为日本炼油厂或石化装置制造的设备图纸上写着"JPI Class 300",说明法兰按 JPI-7S-15 制造。它和 ASME 的区别集中在下面两点。
区别1:与钢管连接部位的尺寸(日本钢管与美标钢管)
JPI 法兰与钢管连接的部位(对焊颈部端口、承插孔)按 JIS 钢管设计,而 JIS 钢管与 ASME B36.10 钢管在部分规格上外径(和内径)不同。100A(NPS 4)两者外径都是 114.3 mm,但 65A 和 150A 相差 3 mm 以上。
公称直径相同,外径不一定相同。JPI 法兰颈部按 JIS 钢管外径制造。
JIS 为 JIS G 3454 等钢管的外径,ASME 为 ASME B36.10 钢管的外径。JPI-7S-15 的颈部焊接端直径(21.7、76.3、165.2 等)与 JIS 钢管外径相同。
把 JPI 法兰焊到美标钢管上(或反过来)时,这个差值就会暴露出来。对焊(BW)时表现为颈部焊接端与管子之间的错边;承插焊(SW)时则可能插不进去,或者间隙过大。
国内项目还要多看一层。HG/T 20592(PN 系列)区分 A 系列和 B 系列:A 系列对应英制管(如 DN100 外径 114.3 mm),B 系列对应国内常用的公制管(如 DN100 外径 108 mm)。JIS 钢管在 100A 与 A 系列一致,但 150A 为 165.2 mm,与英制管(168.3 mm)和公制管(159 mm)都不同,焊接前务必实测确认。
区别2:密封面加工(有无水线)
ASME B16.5 要求密封面加工出槽纹(serrated finish,现场常称"水线"),即同心圆或螺旋状的细槽,槽纹嵌入垫片,起到防滑、防泄漏的作用。按 2003 年版条文,突面(RF)等密封面的粗糙度为 Ra 3.2~6.3 µm,槽数约每毫米 1.8~2.2 道(每英寸约 45~55 道)。全平面(FF)法兰整个端面都加工水线,突面(RF)法兰则加工在接触面上。
据法兰厂家资料,JPI-7S-15(2005 年版)规定 FF、RF 密封面粗糙度为 Ra 3.2~6.3 µm(Class 400 及以上的 RF 为 3.2 µm),但未列出槽数,日本国内供货的法兰有时不带水线。需要水线的话,请在采购技术规格中写明。
标准怎么要求、实际怎么交货,要分开确认。
ASME 依据 2003 年版条文(Enerpac 资料);JPI 依据 2005 年版,JIS B 2220 依据其图示(南海法兰资料)。无论哪个标准,推荐的加工方式都随垫片种类而变。
采购或连接时需要核对的 ASME 与 JPI 区别,汇总如下表。
| 项目 | ASME(ANSI) | JPI |
|---|---|---|
| 标准 | ASME B16.5(旧称 ANSI B16.5) | JPI-7S-15(石油工业用法兰) |
| 制定机构 | 美国机械工程师学会 | 日本石油学会 |
| 压力等级 | Class 150~2500 | Class 150~2500(数字相同) |
| 法兰外径、螺栓孔 | 与 JPI 基本相同 | 与 ASME 基本相同 |
| 与钢管连接部位 | 按美标钢管外径 | 按 JIS 钢管外径 |
| 密封面 | 标准要求带水线 | 可能不带水线交货 |
| 典型用途 | 日本以外的项目、进口设备 | 日本国内炼油、石化装置 |
JPI 法兰能不能直接和 ASME 法兰连接?有人认为低压时用软质垫片就没问题,但压力一高就有泄漏风险。不建议未经设计审查就直接连接不同标准的法兰。确实需要连接时,请先按下文的检查清单逐项核对。
JIS B 2220 与 ASME B16.5:螺栓孔为什么对不上
在日本的一般管道中,JIS B 2220《钢制管法兰》比 JPI 和 ASME 更常用。JIS 按 5K、10K、20K 这样的公称压力分级,尺寸自成体系,与 ASME、JPI 都不同。下表对比两个常用规格。
| 公称直径 | 法兰 | 法兰外径 | 螺栓孔中心圆直径(PCD) | 螺栓孔(数量 × 孔径) | 螺栓 |
|---|---|---|---|---|---|
| 100A(NPS 4) | JIS 5K | 200 | 165 | 8 × 19 | M16 |
| JIS 10K | 210 | 175 | 8 × 19 | M16 | |
| JIS 20K | 225 | 185 | 8 × 23 | M20 | |
| JPI Class 150 | 230 | 190.5 | 8 × 19 | 5/8 in UNC | |
| ASME Class 150 | 228.6(9.00 in) | 190.5(7.50 in) | 8 × 19.1(0.75 in) | 5/8 in | |
| ASME Class 300 | 254.0(10.00 in) | 200.0(7.88 in) | 8 × 22.2(0.88 in) | 3/4 in | |
| 150A(NPS 6) | JIS 5K | 265 | 230 | 8 × 19 | M16 |
| JIS 10K | 280 | 240 | 8 × 23 | M20 | |
| JIS 20K | 305 | 260 | 12 × 25 | M22 | |
| JPI Class 150 | 280 | 241.3 | 8 × 22 | 3/4 in UNC | |
| ASME Class 150 | 279.4(11.00 in) | 241.3(9.50 in) | 8 × 22.2(0.88 in) | 3/4 in | |
| ASME Class 300 | 317.5(12.50 in) | 269.9(10.62 in) | 12 × 22.2(0.88 in) | 3/4 in |
100A 时,JIS 10K 与 ASME Class 150 的法兰外径、螺栓孔中心圆(175 mm 对 190.5 mm)和螺纹都不同。150A 更容易出错:两者外径基本相同(280 mm 对 279.4 mm),中心圆只差 1.3 mm(240 mm 对 241.3 mm),看起来可以互换,其实不行。
150A 的孔径分别是 23 mm 和 22.2 mm,螺栓分别是公制 M20 和 3/4 in UNC,8 根螺栓未必都能穿过去。两个法兰看起来越像,越容易装错。JIS 20K 与 ASME Class 300 也对不上:100A 中心圆为 185 mm 对 200 mm,150A 为 260 mm 对 269.9 mm。
国内标准里对应哪一套
中国的钢制管法兰标准同时有欧洲体系(PN 系列)和美洲体系(Class 系列)。GB/T 9124.2-2019《钢制管法兰 第2部分:Class 系列》和化工行业标准 HG/T 20615(Class 系列)属于美洲体系,一般参照 ASME B16.5 制定,但本文没有逐项核对尺寸。能否与 ASME 法兰互换,需按项目采用的版本对照尺寸、密封面和压力-温度额定值,并与供应商确认。
本文没有找到与 JIS B 2220 尺寸相对应的国内法兰系列。日本设备上的 JIS 法兰,配对法兰一般按 JIS 采购,不能只凭公称直径或压力等级用国标 PN 或 Class 法兰代替。
JIS 10K 与 Class 150:压力等级怎么比
ASME/JPI 的 Class 和 JIS 的公称压力都是压力等级:按材料和温度规定最高允许工作压力,等级数字本身并不是可用压力。图5列出碳钢法兰在常温附近的额定压力,只用于比较量级,不是换算表。
Class 150 介于 JIS 10K 和 16K 之间,Class 300 与 JIS 30K 大致相当。
ASME:B16.5(2017)材料组 1.1(如 ASTM A105),−29~38℃,公制表数值 19.6 bar、51.1 bar。JIS:JIS B 2220:2012 压力-温度额定值,碳钢(材料组 002、003a 等)、区分 I、120℃以下,引自阀门厂家的摘录表。两套标准的温度分段不同,仅作大致参考。
温度升高后,两者的额定压力都会下降。例如 300℃ 时,Class 150 为 1.02 MPa,JIS 10K 为 1.0 MPa。不锈钢等其他材料另有数值。
即使压力接近,JIS 法兰与 ASME/JPI 法兰因尺寸不同,也不能直接连接。Class 或公称压力应根据管道规格书中的设计压力和设计温度选定,而不是在不同标准之间按数字对号入座。
速查表:能不能直接连接?
下表用于初步判断。第三列只比较螺栓孔布置,不代表可以连接;尺寸说明只针对上文核对过的 100A 和 150A,其他规格请分别对照两个标准的尺寸表。
| 日方设备侧 | 现场侧 | 螺栓孔布置是否一致 | 需核对的内容 |
|---|---|---|---|
| JPI Class 150 / 300 | ASME B16.5,同等级 | 基本一致(需逐项核实) | 同规格下螺栓孔布置基本一致,仍需核实中心圆、孔径和孔数。另查焊接端外径与管子外径、有无水线、垫片、螺纹 |
| JIS 10K | ASME Class 150 | 不一致 | 100A:外径和中心圆不同。150A:中心圆 240 对 241.3 mm,孔径 23 对 22.2 mm,M20 对 3/4 in |
| JIS 5K | ASME Class 150 | 不一致 | 中心圆 165 对 190.5 mm(100A),230 对 241.3 mm(150A) |
| JIS 20K | ASME Class 300 | 不一致 | 中心圆 185 对 200 mm(100A),260 对 269.9 mm(150A) |
| JIS 10K | JIS 10K,同规格 | 一致(同一标准) | 同等级时仍需核对密封面型式(FF/RF)、按 JIS B 2404 的垫片、螺栓、使用条件 |
可以直接使用的内容:检查清单、提问清单与邮件范例
连接前的检查清单
日本设备的法兰要与现场法兰连接时,至少对照图纸和实物核对以下项目。
- 标准与等级:标准名称和版本(JIS B 2220、JPI-7S-15、ASME B16.5),等级(5K/10K/20K 或 Class 150/300)
- 尺寸:法兰外径、螺栓孔中心圆直径(PCD)、孔径、孔数
- 螺栓:螺纹(英制 UNC 还是公制)和长度
- 密封面:型式(FF 还是 RF)和加工(有无水线)
- 垫片:尺寸和材质按实际安装的法兰标准订货(JIS 法兰用 JIS B 2404 尺寸的垫片)
- 与管子的连接:管子外径(JIS、ASME B36.10,或国内 A/B 系列)和焊接形式(对焊或承插焊)
- 使用条件:设计压力、设计温度是否在两套标准的额定值范围内
向日方供应商确认的问题
最省事的办法是在设备发货前把法兰标准定下来,如项目规格允许,最好在采购订单里就写明管口采用与现场一致的 ASME B16.5 法兰。另一种做法是请设备供应商随机提供与设备管口配套的配对法兰(相フランジ,ai furanji)。建议尽早提出以下问题:
- 各管口采用哪个法兰标准、哪个版本、哪个等级?请在管口表中列明。
- 管口能否改用 ASME B16.5 法兰,而不用 JIS B 2220?
- 如果管口仍为 JIS,能否同时提供配套的 JIS 配对法兰、垫片和螺栓?
- 如为 JPI 法兰:焊接端按 JIS 钢管还是 ASME 钢管制造?密封面有没有水线?
- 螺栓是公制还是英制(UNC)?
发给日方的询问邮件可以参考下面的英文范例(日方技术人员通常能看懂英文)。
Subject: Flange standard of nozzles – [Equipment name / PO No.]
Dear [Name],
The mating flanges on our site piping are specified as ASME B16.5 Class [rating]. Could you please confirm the flange standard, edition and rating of each nozzle and list them on the nozzle schedule? If the nozzles are JIS B 2220, please let us know whether ASME B16.5 flanges are available, or whether you can supply matching JIS companion flanges, gaskets and bolts. For JPI flanges, please also confirm the weld-end OD (JIS or ASME pipe) and whether the gasket face is serrated.
Best regards,
本文的适用范围
- 法兰尺寸只对比了 100A 和 150A(钢管外径另列出部分规格)。其他规格和等级(JIS 16K、30K,ASME Class 400 及以上)需另行对比。
- 数值取自厂家样本和技术资料中转载的标准内容,请务必以各标准的现行版本和供应商图纸为准。
- 压力对比图为碳钢、常温附近的数值(正文另举 300℃ 的例子),其他材料和温度不同。
- 大口径法兰(NPS 24 / 600A 以上)适用 ASME B16.47 和 JPI-7S-43,本文未涉及。
- 国内标准(GB/T 9124.2、HG/T 20615、HG/T 20592)与 ASME 的对应只是近似,未逐项核对尺寸。
- 不同标准的法兰能否连接,取决于项目规格书和适用的规范。
常见问题
ANSI 法兰和 ASME 法兰是不同的标准吗?
不是。就法兰而言两者相同:ASME 编写 B16.5,ANSI 将其批准为美国国家标准。旧名 ANSI B16.5 至今仍出现在样本和图纸上。
ANSI 法兰和 JPI 法兰有什么区别?
区别与上文 ASME 和 JPI 的区别相同。一是焊接端配用的钢管不同(ASME B36.10 与 JIS),二是 ASME 要求密封面带水线,而据厂家资料,JPI-7S-15(2005 年版)只规定粗糙度、未列出槽数。法兰外径和螺栓孔基本相同。
150 磅法兰只能用到 150 psi 吗?
不是。"150 磅"(也写作 150#、150 lb)是现场对 Class 150 的叫法,不代表压力上限。材料组 1.1 的碳钢法兰常温下额定压力为 285 psi(约 1.96 MPa),温度升高会下降,请按实际工作温度查 B16.5 的表。
JIS 10K 法兰能和 ASME Class 150 法兰连接吗?
不能。100A 时法兰外径和螺栓孔中心圆都不同;150A 时外径基本相同,但中心圆、孔径和螺纹不同。设备采用不同标准时,应按设备一侧的标准配置配对法兰。
JIS 20K 相当于 ASME Class 300 吗?
尺寸上不相当。碳钢 JIS 20K 在 120℃ 以下的额定压力为 3.4 MPa,而 Class 300 在常温附近为 5.11 MPa,更接近 JIS 30K。螺栓孔中心圆也不同(100A 时 185 mm 对 200 mm)。
参考资料
- ASME B16.5 的范围、等级和现行版本:ASME, "B16.5 Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 Through NPS 24 Metric/Inch Standard"
- ANSI 的作用(批准而非编写标准):ANSI Blog, "Who Develops Standards If It Is Not ANSI?"
- 1988 年版的名称:New Zealand Building CodeHub, "ANSI/ASME B16.5: 1988 Pipe flanges and flanged fittings"
- JIS 10K 与 JPI-7S-15 Class 150 尺寸、PN 并列标注、JPI 与 ASME 的钢管外径:霓佳斯(Nichias)垫片产品样本(日文)
- JIS 5K、20K 尺寸:Sunhy, "JIS B2220" 尺寸表
- ASME Class 150、300 尺寸:Engineering ToolBox, "ASME/ANSI B16.5 Flanges and Bolt Dimensions";Texas Flange, "ANSI B16.5 Class 150 Forged Flanges"
- JIS B 2220 的适用范围和目录:日本规格协会 JIS B 2220:2012 预览(日文)
- JIS B 2220:2012 为现行版:日本规格协会 JIS B 2220:2012 详情(日文)
- JIS B 2220 与 ASME/JPI 的压力-温度额定值:本山制作所 钢制管法兰压力-温度额定值技术资料(日文)
- ASME B16.5 压力-温度额定值(Class 150、300,材料组 1.1):Fike Technical Bulletin TB8106
- JIS B 2220、JPI-7S-15 密封面加工:南海法兰 法兰表面加工资料(日文)
- ASME B16.5(2003)密封面加工:Enerpac, "Choosing the Right Flange Surface Finish"
- JPI-7S-15 最新版(2011):日本石油学会 装置标准一览(日文)
- JIS 钢管外径:霓佳斯 技术资料"钢管尺寸"(日文)
- ASME(B36.10)钢管外径:InfraBuild, "Pipe & Fittings Data Charts"
- JIS 法兰用垫片尺寸:日本规格协会 JIS B 2404:2018 预览(日文)
- GB/T 9124.2-2019(Class 系列):ChineseStandard.net, GB/T 9124.2-2019
- HG/T 20592-2009(PN 系列):ChineseStandard.net, HG/T 20592-2009
日文原文本指南改编自 MONOSCOPE 面向日本读者撰写的文章:フランジ規格ASMEとJPIの違いとは?ANSI・JISとの関係も整理
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