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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的主要方式，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。據統計，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濟；而且在一定范圍內提高介質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。長輸管線經過沙漠、雨林沼澤、山地、平原，所經地區氣候惡 劣、環境條件差，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，須認真做好配套產品的標準制定、產品性能檢驗等工作。 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，起控制介質輸送的作用。 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、快速球型調節閥等。閥門的連接形式為：法蘭連接和對接焊兩種。閥門的驅動方式有：手動、電動、氣動、 液動、電-液聯動、氣-液聯動等多種驅動形式。 國外，長輸管線用閥主要執行美國石油學會標準API 6D規范，并符合相應的產品標準。 （一）從長輸管線用閥的發展趨勢來看，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 可實現閥門的緊急啟閉。 3 球形調節閥 球形調節閥的流量大，結構簡單、穩定性好、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介質流速變化和壓力波動，產生沖擊波。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壓力，多采用先導式減壓閥，受介質清潔度的影響小、壓力控制精度較高、性能穩定。 （三）長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 （四）長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的閥門還應做耐磨性試驗。 三、國內外有關標準規范概況 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《管線閥門規范》和相應的產品標準，如：API 594《對夾式止回閥》、API 599《鋼制和球墨鑄鐵旋塞閥》、API 600《煉油廠用法蘭或對焊連 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《閥門耐火試驗規范》、BS 4460《石油工業用鋼制球閥》等。 API 6D《管線閥門規范》標準是對管線閥門制造、檢驗、采購等綜合要求的一項標準，其他產品標準，對產品的適用范圍、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《管線閥門規范》標準內容有：范圍、總則、材料、閥門的類型和類別、試驗、標記、質量控制的要求、貯存和發運、附錄（采購指南、度量換算、補充試驗要求、引用規范和標準）九個章節。 2 國內部分標準 國內現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》，其他長輸管線產品應用通用閥門的產品標準，一些特殊閥門（緊急切斷閥等）沒有國家或行 業標準。尚沒有統一的管線用閥門的標準規范。與國外標準相比國內現有的行業標準的內容較簡單，內容不夠完整，要求也較低。 四、標準內容分析 API 6D《管線閥門規范》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定，具體內容有： 1、閥門通徑 規定了全徑閥門、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徑偏差也有明確的規定。 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容。 規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（法蘭連接或對接焊連接的閥門結構長度；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、端口的內徑要求。 規定了設計程序、設計控制、鑒定和設計文件。 規定了特殊結構的要求：a.規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范的規定；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行的標準規范；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定；b. 旋塞閥密封副的組成和轉動型式做了規定；c. 球閥密封副的組成和轉動型式做了規定；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流動能力做了規定。 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定。 6、閥門的標記 要求了閥體及銘牌上應標注的內容（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、環節代號、介質的流向、 結構長度、系列編號、制造年月、閥門功能標記等。 7、質量控制要求 規定了測量和試驗設備、質量控制人員的資格、質量控制的一般要求、具體產品和零件的質量控制 8、貯存和發運 對閥門的涂漆、排放、防腐、密封面的保護進行了規定。 9、附錄 作為標準內容的一部分，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據表、現場試驗、泄壓、清管器和圓球、耐火試驗的原則。閥門數據表，列出了閥門訂貨、性能規范、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品標 準。 |
