API681石油化工以及气体工业用液环式真空泵和压缩机.docx
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API681石油化工以及气体工业用液环式真空泵和压缩机
石油，化工及气体工业用液环式真空泵和压缩机
第一章总则
1．1范围
1．1．1该标准包括了石油，化工，气体工业有液环式真空泵和压缩机系统的最低要求。
其中包括真空泵和压缩机的设计及其系统的设计。
1．1．2系统设计的关键在于正确运行真空泵和压缩机。
精力不应仅仅用于系统的设计，当然还包括如何迎合用户的要求。
1．1．3虽然该标准涵盖了石油提炼系统的最低的要求，买方也可以根据介质不易燃，无毒等的具体要求，希望考虑并不完全达到本标准全部要求的泵。
注：
每段前有（●）符号的表示该因素由买方决定。
这些决定应该体现在数据单中（附录A）；否则，应该体现在询价单或定单中。
1．2替代设计
卖方可以提出替代设计。
只要双方一致同意，可以用相当的公制尺寸、紧固件和法兰来代替。
1．3要求抵触的处理办法
在本标准与询价单或定单之间发生抵触时，应按定单所在的内容执行。
1．4术语的定义
本标准所用的术语按1.4.1-1.4.26条的定义。
1．4．1警报点：
指事先设定的一点，用来报警的一个参数。
1．4．2额定压力点：
1．4．3液力轴承：
用液体润滑的原理设计的轴承。
他们的表面是定向的，便于在相对运动中形成油楔面来承受载荷。
1．4．4吸气量（寸3/分）（ICFM）：
指在一定的压力，温度，压缩系数，包括湿度，在压缩机吸入口法兰处的进气量。
实际的进气量（ACFM）
1．4．5液环式真空泵或压缩机：
指一种旋转的机器，通过径向叶片的叶轮在偏心的或椭圆形的壳体里旋转，壳体内冲有液体，以达到气体压缩或形成真空的目的。
1．4．6最大允许的压差：
指生产者设计出在连续运转的过程中的最大允许的压力差。
1．4．7最大允许速度：
（rpm）：
制造厂的设计所允许的连续运转的最高转速。
1．4．8最大允许温度：
制造厂为该设备（或所指术语的任何部分）在规定压力下输送某种液体时所规定的最大连续温度。
1．4．9。
最大允许真空度：
制造厂为该设备设计的最大真空值（最小吸入压力），
在运转压力下的密封液的汽化压力。
1．4．10最大允许工作压力：
制造厂为该设备（或所指术语的任何部分）在规定温度下输送某种液体时所规定的最大连续压力。
1．4．11最大连续转速：
（rpm）该转速至少等于额定转速的105%。
对于正常转速驱动机的最大连续转速应该等于其转速。
1．4．12最大压差：
指在规定的转速下，规定的比重及规定的温度下，泵的最大出口压力减去最小的入口压力所得到的值。
1．4．13最大出口压力：
最大吸入压力加上泵在规定转速、比重和温度下运转时所产生的最大压差之和。
1．4．14最大密封压力：
在任何规定的静止的或运转工况期间或停机开机期间在密封处的最高压力。
1．4．15最小允许温度：
制造厂为该设备（或所指术语的任何部分）所规定的最小连续温度。
1．4．16正常工况点：
指预期的通常运转的工作点。
1．4．17壳体：
所有静止不动的，承受内压零件的组合体，包括所有的进出口，轴封体，和装在壳体上的其它零件，但不包括机械密封的静止元件和旋转元件。
（见图E-1，附录E）
1．4．18径向剖分：
指壳体的连接面垂直于泵轴中心线。
1．4．19额定排出压力：
符合卖方所规定的条件下的最高压力。
1．4．20额定工况点：
指卖方保证性能在本标准所述允差范内的哪个工况点。
性能包括系列参数：
流量，功率，效率，转速和额定进口，出口压力。
1．4．21关死点：
指事先设定的一个参数，该参数如果需要的话，回自动或手动实现关机。
1．4．22标准流量：
是在额定流量范畴里表达。
ISO标准里的额定流量指在标准大气压（1.013bar）及0℃下的m3/h或m3/min，通常的单位指在绝对压力14.7磅/寸2和60°F的温度下每分钟立方寸（SCFM）或每天亿立方寸（MMSCFD）。
1．4．23总指示（跳动）读数（TIR）：
有称指针总读数，是利用千分表测定的直径跳动量或端面跳动量。
该指针读数揭示，不垂直度等于该读数或偏心距等于该读数的一半。
1.4.24脱扣转速：
独立的事故超速，保险装置产生动作使驱动机紧急停机的转速（见图1）。
表1驱动机的脱扣速度
驱动机类型
脱扣速度（最大连续速度的%）
气轮机
115
110
燃气轮机
105
变频电机
110
活塞式发动机
110
1.4.25机组责任：
指协调解决该设备与列入定单范围内的所有辅助系统的技术问题的责任。
包括以下几个方面的因素：
如功率的要求，转速，转向，总体布置，联轴器，动力学，噪音，润滑，密封系统，机械试验报告，仪器装备，管路及零部件试验等。
1.4.26湿临界转速：
计及工作条件下的泵送液体在转子各处运转间隙内所起的附加支撑作用和阻尼作用，并计及轴承内的柔度和阻尼作用等这些因素后计算出来的转子自振频率。
1.5关联标准
1.5.1该标准关联到美国标准，其他的国际标准或国家标准，这些标准的沿用有买卖双方共同协商，体现在这些标准里或美国标准之外。
1.5.2以本标准刊行公布之日为准，本标准中引用的凡属有效期内版本的下列这些标准中被引用的指定内容均构成本标准的一部分。
这些标准，代号，技术规范等是否适用应当由买卖双方共同协商确定。
AFBMA美国轴承制造商协会
标准7公制径向滚珠和滚柱轴承用的轴和轴承箱的配合座。
标准9滚珠轴承的额定载荷和疲劳寿命。
标准19圆锥滚柱轴承的英制设计
标准19.1圆锥滚柱轴承的公制设计
标准20符合基本边界方案图（包括边界尺寸、公差和标识符号）的公制滚珠和滚柱轴承（不包括锥形滚柱轴承）
AGMA美国齿轮制造商协会
9000-才（990）挠性联轴器-潜在的不平衡量的分级
9002挠性联轴器的孔和键槽（英制）
AISC钢结构手册
ANSI美国工程师协会
B1.1英制螺纹
B1.20.1一般用途（英制）管螺纹
B1.20.3干密封管螺纹（英制）
B16.1铸铁管法兰和法兰配件，压力等级25，125，250和800
B16.5钢管法兰和法兰配件，镍合金及其它合金
B16.11插入焊接和螺纹连接的锻钢配件
B16.42球墨铸铁管法兰和法兰配件
B73.1化工用端吸入离心泵技术规范
B73.2化工用立式管线泵技术规范
S2.19机械振动-刚性转子的平衡量-部分1，允许的残余不平衡量
API美国石油学会
Spec5L长管技术规范
RP500A石油设施区电气装置地点的分级
RP520在设施区压力降压设备的大小，选择及安装
标准526钢制安全阀的法兰
标准550提炼仪表和控制系统的按装手册（OOP）
标准610一般炼厂用离心泵
标准611炼厂用的一般用途汽轮机
标准615炼厂用机械设备的音响控制
标准660一般炼厂用管式热交换器
标准670振动，轴向位移及轴承温度的监测系统
标准677炼厂用的一般用途齿轮装置
石油测量标准手册，第15章，“石油和相关工业中国际标准单位的使用手册”
ASME美国机械工程师学会
B1.20.1一般用途管螺纹（英制）
B16.47大口径钢制法兰：
NPS26-NPS60
B31.3化工厂及石油炼厂的锅炉及压力容器，
第Ⅴ部分“无损探伤”，
第Ⅷ部分“压力容器”
第Ⅸ部分“焊接和钎焊质量合格条件”
ASTM美国材料检验学会
A105配管零部件用的碳钢锻件
A106高温设备用无缝碳钢管
A120普通用途用的非镀锌和热浸镀锌（电镀锌）焊接钢管和无缝钢管
A153铁和钢构件的镀锌（热浸）
A181一般用途管路的碳钢锻件
A193高温用的合金钢和不锈钢螺栓连接材料
A194高温高压用的碳钢和合金钢螺母
A197冲天炉可锻铸铁
A247铸铁过程中石墨结构的计算方法
A269一般用途的奥氏体不锈钢钢管和焊接钢管
A278温度在650°F（345℃）以下的承内压零件的灰铸铁铸件
A338温度在650°F（345℃）以下的铁道\船舶\和其它重型使用条件的可锻铸铁法兰\管配件和阀零件
A395温度升高的情况下保压壳体用可锻铸铁
A515中温和较高温度用的碳钢容器板材
A524常温和较低温用的无缝碳钢管
A536球墨铸铁
E94X射线探伤（检查）指导原则
E125黑色金属铸件上磁粉示迹的标准照片
E142控制X射线探伤质量的方法
E709磁粉探伤的操作法
AWS美国焊接学会
D1.1钢结构焊接规范
EEMUA
151液环式真空泵和压缩机
HEI热交换学会
液环式真空泵的性能标准
NACE全国防腐工程师协会
MR-01-75油田设备用防硫化物应力腐蚀裂纹的金属材料
NEMA全国电气制造商协会
SM23机械传动用汽轮机
NFPA全国消防协会
70全国电气规范，500章到501章
496电气设备外壳的清洗与加压
OSHA职业安全和健康标准
29联邦管理条例，1910章
PNEUROP6612压缩机，真空泵及气动工具制造的欧洲共同体
液环式真空泵可接受的性能试验及规范
SSPC钢结构涂料协会
SP6工业用喷丸清理
TEMA管形换热器生产协会
管形换热器生产协会标准
1．5．3买卖双方应该共同决定采用若干措施以确保该设备适用于政府的法规，管理条例，或规则。
1．5．4卖方有责任向上一级的代理商要求设备具体的使用方法。
1．6单位变换
在15章中提到API的石油测量标准里用到SI单位，结果精确的SI单位采用四舍五入。
第2章基本设计
2.1总则
2.1.1本标准包含的设备（包括辅助设备）应该设计和制造成至少使用20年并且至少连续运转3年。
现以公认这是一个设计准则。
2.1.2卖方应当承担该设备和列入订单范围内的所有辅助设备的工程协作责任。
2.1.3买方应当在数据单上列出该设备的正常工况点和额定工况点。
此外，买方还应当强调其他的预期的工况点。
2.1.4买卖双方应当共同努力将所有设备的噪音降到最低限。
由卖方提供的设备应当向买方提出最大允许的噪音等级。
2.1.5买方应当提供冷却水的设计条件，冷却水的设计参数对液环式真空泵来说很重要。
得到的冷却水的最低的温度将影响到真空泵的性能，即吸气量和真空度。
表2给出冷却水的设计参数
表2-冷却水的设计参数
参数
公制单位
英制单位
换热器表面的速度
1.5-2.5m/s
5-8ft/s
最大允许的工作压力
≥5.2bar
75psig
试验压力
≥1.5XMAWP
115psig
最大的压降
1bar
15psi
最大进口温度
30℃
90°F
最大出口温度
50℃
90°F
最大温升
20K
30°F
最小温升
10K
20°F
过水壁的结垢系数
0.35m2K/kW
0.002hr-ft2°F/Btu
允许腐蚀余量
3.0mm
0.125in
注：
卖方应当提醒买方注意关于最小温升和流经换热器表面流速这两个设计准则是否会导致相互矛盾。
流经换热器表面的流速这个设计准则倾向于减小过水壁的结垢；最小温升的设计准则倾向于减小冷却水的用量。
特殊设计的最小温升可能对真空泵输送压缩气体太过于限制。
买方必须作出最终的选择。
A．表压
B．根据条件和卖方的准许，低的温升是必要的。
应当采取能将本系统中的气和液完全排尽的措施。
2．1．6设备应当设计成危险时跳闸和开阀放气。
2．1．7设备的安装，包括管路及辅助管路，应当由卖方和买方共同确定。
这一布置应当留有足够的空间和运行和维护的安全通道。
一些特殊的设置在滑轨的空间或安全通道应当由买方确定。
2．1．8电机，电器组件及电器设施应当适合于买方在数据单上所规定的地区分类（级，组，分区），并且应该符合NFPA（全国消防协会）70中规定的第500，501，和502的规定。
2．1．9内装润滑零件（如轴承，轴封，高度磨光的零件，仪器及控制元件）应当设计成在泵运行或停机期间尽量减少如湿气，灰尘，及外界杂质的污染。
2．1．10所有设备应当设计成可以进行迅速和经济的维护工作。
主要的零件如泵壳零部件和轴承箱体应当设计（台肩或定位销）和制造成在重新装配时能准确定位。
2．1．11泵及驱动机应当在试验台架和其永久基础上进行试验达到规定的验收准则。
在安装之后，整机的性能应当由卖方和买方共同负责。
2．1．12在设计液环系统中，卖方应当对许多的因素（如管路载荷，运转条件下的同轴度，支撑构架及在发货和现场的搬运和装配等）这些因素对性能造成不利的影响，这一点，卖方应该负责。
2．1．13买方应当强调机组是在室内（有采暖或无采暖）或在室外（有屋顶还是没有屋顶），以及机组必须面临的气候和环境的变化（如最高和最低温度，异常的湿度，以及灰尘，腐蚀的问题）。
本机组及辅助设施应当设计成在这种规定下工作。
卖方在用户指导书里应当列出用户应当提供的保护措施。
2．1．14所有的设备应当在交付使用时进行气体运转试验。
卖方应当提供气体性能曲线，操作指导及其它的注意事项。
2．1．15零部件及辅助设备应当符合本标准的规定。
2．1．16如果有规定，设备的支脚应当提供螺旋千斤顶并且应当钻定位孔用于最后的定位。
2．1．17关于液环式真空泵和压缩机的术语的指导见附录B。
2．2压力壳体
2.2.1某种给定的材料在设计中所用的应力不应该超过ASME规范第Ⅱ卷中对于那种材料给定的数值。
对于铸造材料，应该用规范中所提到的数值。
用锻钢、轧制钢板和焊接钢板或是带有焊接盖的无缝钢管所制成的压力壳体都应当符合ASME规范第Ⅲ卷第1册中适用的设计规则。
该规范中规定的制造厂数据报告单、第三方检验和盖印手续则不需要。
2.2.2壳体允许的最大工作压力应当至少等于最大排出压力。
2.2.3对于双层泵或多级泵来说，最大允许压力等级应当是承受最高压力的壳体的最大允许压力。
2.2.4壳体和支撑部件应当设计成有足够的强度和刚度来限制由于内压，力矩，管口载荷及力矩引起的联轴器处轴的不同心，即在静止条件下偏移50微米，从而引起泵的变化。
在运转状态下，经过计算的轴的偏移量应在125微米左右。
底座及连接的螺栓应该有足够的刚度允许泵侧向和轴向的螺旋千斤顶引起的泵的移动。
2.2.5在真空泵中，接头的作用和压力部分应当为最小，为了阻止真空泵和压力壳体部分的泄露，金属的厚度至少应该为连接螺栓直径的一半，另加上腐蚀余量，而且在壳体的底部应该钻排液孔，用螺塞堵上。
钻孔的深度至少应该是螺塞直径的1到1.5倍。
2.2.6螺栓联接应当按2.2.6.1-2.2.6.4规定提供：
2.2.6.1螺纹连接的细节问题应当符合ANSIB1.1
2.2.6.2应当提供双头螺柱，每一头螺纹长度应当至少为1倍到1.5倍的螺纹直径。
除非特殊规定，采用有头螺钉。
2.2.6.3材料等级应当标在漏在外面的螺母上。
2.2.6.4在螺栓连接部位，应该有足够的套筒扳手空间。
2.2.6.5除非买方特别批准，不应该用有槽螺帽扳手的螺栓。
2.2.7应该提供螺旋千斤顶和套筒形以方便拆卸和装配。
2.2.8当指明时，
2.3壳体连接
2.6机械密封
2.6.1应当安装机械密封。
如有规定，应当安装集装式机械密封。
2.6.2在真空泵或压缩机整个工作范围内，机械密封应当有最小的泄漏，无论在关机，启动还是空载情况下，同时也应当适应于在大气压下工作。
2.6.3密封应当承受最大的真空度及最大的允许工作压力。
密封的组件应当适合于各种维修条件。
2.6.4当系统不允许泄漏时，买方应当采用双封或单封加上辅助系统。
排气，冲洗或在最初密封与辅助系统里加上缓冲液，或在两个密封之间用不小于NPS1/2的锥管螺纹连接，密封液的管路应当争得用户的统同意。
2.6.5密封应当在不移动真空泵或压缩机的进出口管路，电机的情况下进行拆卸。
2.6.6机械密封的材质应当争得买卖双方的同意。
2.6.7密封室和密封压盖组件应当设计成能至少承受最大的设计真空或最大的允许工作压力和工作温度，并且要有足够的刚度避免任何可能回损害密封使用的变形，包括为了调整垫压紧程度尔拧紧螺栓期间可能产生的变形。
应当采用一定的措施，保证密封压盖与密封腔用外止口或内止口定位保证同心度。
密封压盖上应至少有3mm厚的凸肩，以防止机械密封的静止元件因密封室的压力尔位移。
密封压盖的连接螺栓应能承受最大的工作压力和最大的使用温度，应当根据ASMEⅧⅠ部分，数量至少不少于4个。
2.6.8密封压盖的连接孔应当打上永久的标记，如密封液的进出口，排气于排残液的接口等。
当需要时，应在压盖上标出旋转方向。
2.6.9卖方应当按照买方的要求安装好所有的管路及辅助系统。
见附录E中的密封冲洗方案。
密封系统，包括管路，安装，阀，过滤器，孔板及分离器等，见3.7中的描述。
密封厂家和真空泵及压缩机的制造商应共同确定密封室的有、液体流量，并且应当提示买方密封室内密封所需要的使用条件以确保密封的正常使用。
在真空系统中，密封应当设计成泵停止工作时，密封能足以密封住大气压。
2.6.10当密封可燃性液体时，应当安装防火花型的喉部衬套，以减少密封失效时的泄漏量。
衬套内孔直径间隙最大不超过0.65mm（0.025寸）。
2.6.11当有特殊要求时，密封压盖的配合面应装有完全受约束的垫。
2.7动力学
2.7.1临界转速
2.7.1.1临界转速相当于转子与轴承系统的共振频率。
临界转速最基本的标志是系统的自然频率与力的现象。
如果某一段时间内的力的谐波相同，或大致相同，转子部件就会振动，共振现象就会发生。
如果共振现象发生在有限的速度范围内，该速度就称为临界转速。
2.7.1.2转子发生共振将会有正常的偏离增强。
放大倍数以及相角的改变相互有联系导致
2.7.1.3系统运行的频率可能小于，等于或大于安装的速度。
潜在的运行频率在转子-轴承系统的设计中一应当考虑，但不限于下列因素的影响：
a．系统运转不平衡。
b．内部磨损
c．叶片，
d．齿轮牙的咬合和sideｂａｎｄｓ
e．联轴器不对中。
f．转子部件安装的松懈。
g．滚动轴承的
2.7.1.4支成承结构的共振相反地影响到转子振动地波长。
支撑系统地的共振不应该发生在
2.7.1.5规定了机组响应度的卖方应当确定驱动机（涡轮机，齿轮，电机以及其它）的临界转速（转子横向，系统扭转，叶轮模太等）不应该激励所供应的机器的临界速度，并且确定这一组合适应于规定的运行速度范围，包括启动转速制动器的要求。
应该交给买方一张表，其中指出了从零到保安速度范围内的所有不希望的转速，以供其审核，并应将其计入说明书中。
2.7.1.6转子部件的第一干临界转速应当设计成至少为最大连续或卡死速度的120%（whicheverisgreater）
注：
湿的临界转速不在考虑的范围内，因为它们远远高于干临界转速。
2.7.1.7如有规定，卖方应对系统的横向临界转速做分析以确定驱动机和压缩机/真空泵的临界转速是相容的，并且可确定从零到保安转速的振动振幅是可以接受的。
经过买卖双方协商，，一种典型的横向临界转速的分析应该提供，以供选择。
2.7.1.8扭转共振的激励可以来源于许多方面，在分析时应予考虑。
这些因素包括但不限于下列情况：
a．齿轮问题，如齿距偏差。
b．启动情况，如转速制动器（低于惯性阻抗）及其它的扭振。
c．扭转过渡，如同步电动机的启动过程。
d．从驱动机来的扭转激励，如电动机和往复式发动机。
e．？
f．不平衡
2.7.1.9
2.7.2振动和平衡
2.7.2.1根据制造厂家的标准要求，应当提供转子部件的静平衡或动平衡数据。
2.7.2.2对所有滚动轴承的真空泵或压缩机，在出厂试验及在用户现场，在额定速度和规定的工作压力下，测得的未滤波振动值不应当超过图2所规定的速度值或位移值。
滤波值应当在运转速度频率，各种叶片或买方规定的其它频率下来测得，
2.7.2.3如果买方有规定，卖方应证实真空泵或压缩机在报价单中的额定压缩比和流量到最小压缩比和流量之间运转，不超过2.7.2.2所提的限制。
2.8轴承，轴承室及润滑
2.8.1轴承
2.8.1.1径向轴承和推力轴承应当是卖方标准的滚动设计（球轴承或滚子轴承）。
2.8.1.2滚动轴承的设计应当是额定寿命L10在正常使用情况下未50000小时，在额定转速下，在最大轴向力和径向力的情况下不少于32000小时（L10寿命是指一批同样的轴承，在额定载荷和额定转速下运转，90%的轴承在出现第一次失效现象之前，能达到的和超过的小时数。
）
2.8.1.3轴承的尺寸应当按照在大部分不利的规定情况下连续运转来决定。
负荷的寿命应当包括，但不限于下列因素：
a．设计内间隙和两倍的设计内间隙来决定轴承的负荷。
b．从所有的直径改变引起的轴向推力。
c．进口，出口压力引起的振动。
d．来自驱动机的外在负荷。
2.8.1.4推力轴承应当设计为允许转子部件相对于壳体进行轴向串动，并设置轴承间隙或预紧。
2.8.1.5滚动轴承应当按照AFBMA标准7中的规定固定在轴上逼供内装在轴承盒中；但是，用于将推力球轴承固定在轴上的装置应当用一个有舌形垫圈（如W系列）的螺母限位。
2.8.1.6除非有特殊要求，应当提供AFBMA中3的内部间隙为C3的无角度接触型式的球轴承。
单列或双列轴承应该是CONRAD（无安装槽的）。
泵或压缩机上用的大于C3间隙的轴承应当用不锈钢的盘安装在轴承箱上，清晰地标志出轴承的标记和AFBMA内部间隙标志。
注：
AFBMA的0记号（正常）内部间隙（C0）可能需要维持适当的轴向位置以保证壳体内金属与金属不接触。
2.8.2轴承室
2.8.2.1在轴穿过轴承室的位置，轴承室应当安装迷宫式密封或唇形密封。
2.8.2.2脂润滑轴承的轴承室应当提供不锈钢润滑脂油枪，以便当油位不够时及时补油。
2.8.2.3当气体或液体易燃或有毒时，悬臂轴的支撑结构应该是钢结构。
2.8.2.4当有特殊规定时，非强制供油稀油润哈轴承的轴承箱应该揩油装有塞堵的加油孔和排油孔（均为丝孔），孔径至少为1/2。
轴承箱应该装有容量至少为0.1升的可视恒位给油器，其上有确定油位的定位器（不是外部的螺旋），耐热玻璃的盛油器和金属丝保护罩。
如果有规定，有杯应该负荷买方的选择。
正确油位的永久性表注因该准确的定出，并用耐久的金属标牌，在铸件上铸出标记，或用其它耐久的方法将正确油位清晰地标示在轴承箱的外面。
2.8.2.5如果有规定，轴承室应当安装迷宫密封和折流盘。
密封和折流盘应当由无火花的材料作成。
密封和折流盘的设计应当有效地阻挡轴承室里地油和阻挡外面的灰尘进入到轴承室内。
2.8.2.6如果有规定，在每一个轴承室内应当安装径向减振器。
该减振器的位置如API670所规定的（见3.2.4.6）
2.8.2.7根据API670的要求，如果有规定，推力轴承和径向轴承应该安装轴承传感器。
2.8.3润滑
2.8.3.1除非有其它的规定，轴承和轴承室应当设计成脂润滑。
2.8.3.2如果有规定，轴承和轴承室应该设计成烃类油润滑设计。
2.8.3.3在运转过程中，任何需要脂润滑的点应当有合适的延长线允许注油。
2.8.3.4如果有规定，应当提供一个循环
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