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| 管線閥門標準研究 -------------------------------------------------------------------------------- 一、概述 管道輸送已成為當代能源運輸?shù)闹饕绞?，利用長距離管道輸送油、氣、煤等資源已成為當今世界解決能源輸送的zui主要手段。世界上主要油氣生產(chǎn)國和消費國都大量使用長輸管線來解決油氣資源 的運輸問題，天然氣的輸送95%以上采用管道輸送方式。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上已有油、氣長距離輸送管線總長度超過260萬公里，其中，天然氣輸送管線總長度約140萬公里，占總長度的二分之一以上。 從國外的建設和運行的經(jīng)驗來看，在同樣輸送量的情況下，建一條大口徑管道比建幾條小口徑管道更為經(jīng)濟；而且在一定范圍內(nèi)提高介質(zhì)的輸送壓力同樣能夠增加效益。國外，長輸管線直徑大于1米 的管道長度約占總長度的80%。zui大管徑為1420毫米，zui高壓力為11.8MPa。 長輸管線在起點站、中間增壓站、干線上和各系統(tǒng)的出入端等處需設置啟閉和控制的閥門。因可能受到各類災害和事故的影響，長距離油氣輸送管道可能會產(chǎn)生斷裂、油氣外漏、起火爆炸等問題， 長輸管線每隔20～30千米一段距離的管路上，還需設置一個緊急切斷閥、電動閥或氣動閥等閥門。可見一條長輸管線上將使用很多的閥門。長輸管線經(jīng)過沙漠、雨林沼澤、山地、平原，所經(jīng)地區(qū)氣候惡 劣、環(huán)境條件差，因此對閥門的要求比通用閥門更高，管線閥門要具有更高的強度和更好的密封性能、更高的使用壽命、操作快速輕便、維修方便。 國外長輸管線起步早、發(fā)展較快，我國還沒有大口徑的長輸管線，大口徑的長輸管線的建設處于起步階段，因此，須認真做好配套產(chǎn)品的標準制定、產(chǎn)品性能檢驗等工作。 二、長輸管線用閥概況 利用長輸管線輸送需控制介質(zhì)的流動，因而在管線上需要大量的閥門。長輸管線上的閥門，主要有兩種用途：① 在干線和各系統(tǒng)的出入口處，起啟閉切斷作用和安全保護作用；② 在管線起點站和 中間增壓站內(nèi)，起控制介質(zhì)輸送的作用。 國外，長輸管線上選用量zui大的閥門主要為：平板閘閥、球閥、緊急切斷球閥、止回閥、快速球型調(diào)節(jié)閥等。閥門的連接形式為：法蘭連接和對接焊兩種。閥門的驅(qū)動方式有：手動、電動、氣動、 液動、電-液聯(lián)動、氣-液聯(lián)動等多種驅(qū)動形式。 國外，長輸管線用閥主要執(zhí)行美國石油學會標準API 6D規(guī)范，并符合相應的產(chǎn)品標準。 （一）從長輸管線用閥的發(fā)展趨勢來看，要求管線閥門有以下特點和功能： ⑴ 具有良好密封性能的閥門（適應各種介質(zhì)和多變的工況條件）； ⑵ 具有良好防火性能的閥門； ⑶ 結構緊湊、體積較小，并具有抗蝕性能和耐磨損的閥門； ⑷ 適用于長輸管線大口徑的閥門和輸送液化天然氣的高壓低溫閥門； ⑸ 便于清管和具有良好的抗外應力結構； ⑹ 機電一體化程度高的閥門。 （二）各種管線用閥的結構特點和作用 1 平板閘閥 平板閘閥主要特點為：結構長度較短、密封性能好、操作扭矩較小且啟閉操作力較接近、流阻小、閥門不必設置異常升壓的裝置，帶導流孔的平板閘閥可以通過清掃器清潔管道。但閥門的結構高度 高，約為管道直徑的3～4倍。 2 球閥 球閥主要特點為：結構較緊湊、密封性能好、啟閉90°旋轉(zhuǎn)可快速啟閉閥門、操作時間較短，采用注入密封脂可形成二次輔助密封，防火結構的閥座在火災時能保證閥門的密封，配套快速切斷裝置 可實現(xiàn)閥門的緊急啟閉。 3 球形調(diào)節(jié)閥 球形調(diào)節(jié)閥的流量大，結構簡單、穩(wěn)定性好、操作維修方便，全開時流阻小，允許使用壓差較大，噪聲小、抗氣蝕性能好。 4 止回閥 止回閥多帶阻尼結構，可有效消除管道的振動和降低流阻；采用雙重密封（低壓采用彈性密封，高壓采用金屬-金屬密封），密封效果好；可通過管道清掃器。 5 泄壓閥 由于開泵或停泵可能使管道內(nèi)介質(zhì)流速變化和壓力波動，產(chǎn)生沖擊波。為消除沖擊波的影響，長輸管線上采用泄壓閥來減輕沖擊波。 6 減壓閥 在分支管道上設置減壓閥，用來恒定用戶進口端的介質(zhì)壓力，多采用先導式減壓閥，受介質(zhì)清潔度的影響小、壓力控制精度較高、性能穩(wěn)定。 ?。ㄈ╅L輸管線閥門使用材料 長輸管線閥門的選材應滿足強度、密封、使用壽命、高溫、高壓、耐磨、耐腐、防火、抗靜電等方面的要求，從國外管線閥門使用材料來看，主要選用如下的材料： 閥門的殼體（閥體、閥蓋） WCB、WCC、不銹鋼 等 平板閥的閘板 不銹鋼（表面經(jīng)處理） 球閥的球體 不銹鋼 閥座密封圈 增強聚四氟乙烯 等 閥桿 不銹鋼 墊片 不銹鋼石墨或四氟纏繞墊 連接螺栓 合金鋼 ?。ㄋ模╅L輸管線對閥門性能試驗要求 長輸管線受地理條件和自然條件的影響，須承受氣候溫差的變化、地形和地震等的影響。因此，長輸管線閥門的檢驗與試驗更嚴格，要進行殼體強度耐壓試驗、密封性試驗、動作性能試驗、彎曲試 驗、抗拉試驗、耐火試驗、耐久性試驗等，有的閥門還應做耐寒和耐熱試驗。試驗閥門應密封性能好、操作靈活、動作準確、耐久性好，對于輸送有顆粒介質(zhì)的閥門還應做耐磨性試驗。 三、國內(nèi)外有關標準規(guī)范概況 1 國外部分標準 目前，長輸管線閥門主要使用美國石油學會標準API 6D《管線閥門規(guī)范》和相應的產(chǎn)品標準，如：API 594《對夾式止回閥》、API 599《鋼制和球墨鑄鐵旋塞閥》、API 600《煉油廠用法蘭或?qū)高B 接鋼制閘閥》、API 607《軟密封面球閥的耐火試驗》、API 608《法蘭和對焊端的金屬球閥》、API 6FA《閥門耐火試驗規(guī)范》、BS 4460《石油工業(yè)用鋼制球閥》等。 API 6D《管線閥門規(guī)范》標準是對管線閥門制造、檢驗、采購等綜合要求的一項標準，其他產(chǎn)品標準，對產(chǎn)品的適用范圍、連接型式、結構長度、性能要求、檢驗與試驗、標志等進行詳細要求。API 6D《管線閥門規(guī)范》標準內(nèi)容有：范圍、總則、材料、閥門的類型和類別、試驗、標記、質(zhì)量控制的要求、貯存和發(fā)運、附錄（采購指南、度量換算、補充試驗要求、引用規(guī)范和標準）九個章節(jié)。 2 國內(nèi)部分標準 國內(nèi)現(xiàn)有長輸管線用閥門標準有: JB/T 5298-1991《管線用鋼制平板閘閥》、JB/T 7745-1995《管線球閥》，其他長輸管線產(chǎn)品應用通用閥門的產(chǎn)品標準，一些特殊閥門（緊急切斷閥等）沒有國家或行 業(yè)標準。尚沒有統(tǒng)一的管線用閥門的標準規(guī)范。與國外標準相比國內(nèi)現(xiàn)有的行業(yè)標準的內(nèi)容較簡單，內(nèi)容不夠完整，要求也較低。 四、標準內(nèi)容分析 API 6D《管線閥門規(guī)范》對管線用閥門（閘閥、旋塞閥、球閥和止回閥）訂貨、設計、制造、試驗與檢驗、標識等做了較詳細的規(guī)定，具體內(nèi)容有： 1、閥門通徑 規(guī)定了全徑閥門、縮徑閥門和非圓形孔閥門的標識，這有利于閥門的選擇和應用；對全徑閥門的通道內(nèi)徑偏差也有明確的規(guī)定。 2、總則 有閥門的壓力等級、額定值、結構長度、連接型式和尺寸、特殊結構的要求等內(nèi)容。 規(guī)定了閥門的壓力等級、額定值（閥門殼體材料按ANSI B16.5標準的額定值、標準法蘭端和標準焊接端閥門的zui大允許工作壓力額定值）、通徑的表示方法（全徑閥門、縮徑閥門、非圓形孔縮徑閥 門）、結構長度、端法蘭、焊接端、設計控制、設計鑒定、設計文件、泄壓、放泄和旁通連接、加長扳手、鎖緊裝置、位置指示器。 結構長度規(guī)定了：a.按ANSI B16.5中額定值壓力等級的和標準型式（法蘭連接或?qū)雍高B接的閥門結構長度；b.一端為焊接、另一端為法蘭連接閥門的結構長度；c.未列出結構長度或結構長度不符 合上述兩條的閥門的結構長度和標識。 規(guī)定了連接型式和尺寸要求：a.各個尺寸系列端法蘭的型式和應符合的標準；b.焊接端端口的結構和標準要求、端口的內(nèi)徑要求。 規(guī)定了設計程序、設計控制、鑒定和設計文件。 規(guī)定了特殊結構的要求：a.規(guī)定了泄壓裝置的設置和尺寸要求；b.放泄和旁通連接的連接型式和連接管尺寸要求；c.加長扳手的結構和組成；d.鎖緊裝置的設置和鎖緊裝置應固定的閥門位置；e.位 置指示器的設置和指示要求。 3、閥門各部分材料 a.規(guī)定了閥門的閥體、閥蓋、蓋板、端法蘭和焊接端的材料牌號及應符合的材料標準規(guī)范；b.閥蓋和蓋板栓接材料的要求；c.非金屬零件和元件材料規(guī)范的規(guī)定；d.支架、支架 螺母、閥桿、閘板、球體、塞子、閥瓣、手輪、傳動裝置、管塞、電動附件等其他零件材料應執(zhí)行的標準規(guī)范；e.抗硫化物應力斷裂的部件的材料要求；f.代用的金屬材料的性能要求、成分的限定和判 斷。 焊接的規(guī)定要求 所有承壓件和控壓件和焊接和焊補要求；焊接件的性能檢驗與試驗項目等要求。 4、閥門類型和類別（對閘閥、旋塞閥、球閥止回閥的關閉件的形式、密封結構和操作運動）的要求，a.對雙閘板閘閥和和平板閘閥的閘板型式組成、閘閥閥桿的輔助密封和上密封座進行了規(guī)定；b. 旋塞閥密封副的組成和轉(zhuǎn)動型式做了規(guī)定；c. 球閥密封副的組成和轉(zhuǎn)動型式做了規(guī)定；d.各類止回閥（旋啟式、單瓣對夾式和雙瓣對夾式）密封副的組成和介質(zhì)流動能力做了規(guī)定。 閥門類別（全徑閥門的zui小通道直徑和允許偏差、閥門的結構長度）。 5、試驗 對閥門壓力試驗、強度試驗和靜壓密封試驗、試驗項目、試驗方法和試驗保壓時間做了明確的規(guī)定。 6、閥門的標記 要求了閥體及銘牌上應標注的內(nèi)容（制造廠名、商標、壓力級結構長度標記、允許使用的zui高工作壓力額定值、閥體材料、密封件識別、閥門的公稱通徑、環(huán)節(jié)代號、介質(zhì)的流向、 結構長度、系列編號、制造年月、閥門功能標記等。 7、質(zhì)量控制要求 規(guī)定了測量和試驗設備、質(zhì)量控制人員的資格、質(zhì)量控制的一般要求、具體產(chǎn)品和零件的質(zhì)量控制 8、貯存和發(fā)運 對閥門的涂漆、排放、防腐、密封面的保護進行了規(guī)定。 9、附錄 作為標準內(nèi)容的一部分，對閥門的采購和試驗起到了指導作用。 附錄A采購指南中要求了閥門的數(shù)據(jù)表、現(xiàn)場試驗、泄壓、清管器和圓球、耐火試驗的原則。閥門數(shù)據(jù)表，列出了閥門訂貨、性能規(guī)范、使用條件、連接和密封副結構型式、操作機構型式和扳手尺寸 、閥門的支撐、其他特殊要求（補充試驗、耐火試驗結構、泄壓、排放連接、旁通連接、提供的文件、第三方證明或程序/試驗、涂漆和涂層等）。 附錄C補充試驗要求中，詳細說明了高于ANSI B16.5標準壓力級的靜壓試驗的介質(zhì)壓力和試驗結果要求、氣密封試驗的要求、試驗壓力、試驗保壓持續(xù)時間和試驗方法、操作扭矩試驗的測量方法和要 求。 通過以上的分析，可以看出，API 6D標準對管線閥門的訂貨、設計、制造、試驗與檢驗、識別等方面有很大的指導意義。我國的長輸管線閥門的有關標準體系正在建立，并在著手制定有關的產(chǎn)品標 準。 |
