閥門的檢查與實(shí)驗原理

與管線球閥相關(guān)的檢查與試驗標(biāo)準(zhǔn)有API 6D《管線球閥》，等同于ISO14313: 2007《石油和天然氣工藝一管道輸送系統(tǒng)一管道閥門球閥》，以及BS EN14141—2003《天然氣傳輸管線用閥門的性能和試驗》。綜合上述標(biāo)準(zhǔn)，可供實(shí)施和參考的檢查與試驗 如下。

（1）設(shè)計完整性檢查

①殼體的設(shè)計應(yīng)滿足ASMEW鍋爐壓力容器*卷或第二卷的要求，或滿足ASMEB16.34，EN 12516-1和EN12516-2的要求。球狀或筒狀焊接閥體應(yīng)滿足可接受的壓力容器規(guī)范要求。制造商應(yīng)有閥門設(shè)計的驗證證明，可供評估和審查。

②檢查面對面的尺寸，符合API 6D表4的要求。

③焊接端端部的設(shè)計應(yīng)滿足ASME B16. 25和 ASMEB16.34的規(guī)定。檢查圖紙與產(chǎn)品實(shí)際尺寸。 焊接端應(yīng)有足夠的長度，不致在焊接時損壞閥門零件，制造商應(yīng)規(guī)定zui大可接受的焊接溫度，如無法實(shí)現(xiàn)在征得買方同意下可以采用過渡段加長。

④閥桿防吹出設(shè)計的圖紙檢查。

⑤密封劑注入系統(tǒng)的檢查，對圖紙檢查在注入點(diǎn)應(yīng)有止回閥。注射系統(tǒng)的孔在閥座周圍分布均勻， 用密封劑注射試驗注人量分布均勻，可在50%工作壓差下檢查分布情況，應(yīng)在密封表面形成一個連續(xù)的 環(huán)（可選）。

⑥排污管，放空管與密封脂注入管加長段的檢查。

a. 加長管應(yīng)用1. 5倍額定壓力進(jìn)行靜壓水壓試驗。所有連接件不允許泄漏。

b. 加長的管線和接頭應(yīng)設(shè)計成可以承受密封劑注射設(shè)備的zui大操作壓力。

c. 排污閥與安全泄壓閥應(yīng)有一個隔離閥，與閥體的連接是焊接，與接管的連接是焊接。

d. 小于或等于DN150的閥門，排放管直徑DN15；大于或等于DN200閥門，排放閥直徑DN25。

e. 密封劑注射管應(yīng)焊接至閥體上，在與閥體連接端有一個止回閥，并應(yīng)有一個隔離閥。

f. 末端的管徑外徑為22mm，管線內(nèi)壁應(yīng)清潔。

⑥傳動鏈試驗，其扭矩應(yīng)是操作扭矩的兩倍。

做閥桿扭矩的強(qiáng)度試驗（指導(dǎo)性型式試驗）是為證明傳動鏈的完整性，試驗按照API6D附錄B.7進(jìn)行。 在關(guān)閉件密閉的情況下，施加兩倍實(shí)際測得的扭矩， 至少保持lmin，傳動系統(tǒng)應(yīng)無可視的*變形，加長桿的傳動鏈其角位移偏轉(zhuǎn)不得超過關(guān)閉件（球體） 的有效密封角。

（2） 操作靈活性檢查

①手動閥門的扳手可以是整體結(jié)構(gòu)，亦可以由一個裝在閥桿上的驅(qū)動頭與驅(qū)動桿組成。手輪或扳手 （驅(qū)動桿）長度，其所需的zui大力不應(yīng)超過360N。扳手長度不應(yīng)超過閥門結(jié)構(gòu)長度的兩倍。手輪直徑不得超過閥門的結(jié)構(gòu)長度并小于1000mm。應(yīng)按上述規(guī)定檢查每一規(guī)格的產(chǎn)品尺寸。

②扭矩測試。應(yīng)測量并記錄實(shí)測扭矩值。測得的扭矩值不得超過扭矩計算的許可值。

（3） 材料的檢查

①相容性檢查與天然氣相接觸的所有金屬和非金屬、輔助材料、潤滑材料和密封劑應(yīng)與實(shí)際運(yùn)行工況的介質(zhì)相兼容，避免擦傷和磨蝕。對于PiVloo （Class 600級）以上使用的非金屬彈性體橡膠應(yīng)具有抗內(nèi)爆（抗瞬間爆炸性減壓）的能力。

②殼體材料的選擇應(yīng)符合ASME B16. 34, ISO14313, EN 1503-1，EN 1503-2 的規(guī)定用鋼，未規(guī)定的鋼的采用要有相應(yīng)機(jī)關(guān)的認(rèn)證通過。鍛件應(yīng)進(jìn)行熱加工和熱處理。

③化學(xué)成分的限制閥體、閥蓋等承壓零件的化學(xué)成分應(yīng)符合相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)，除非另有規(guī)范規(guī)定，焊接端閥體或閥蓋材料化學(xué)成分應(yīng)符合API6D的規(guī)定要求，碳的質(zhì)量含量不超過0.23%、硫的質(zhì)量含量不超過0.035%、碟的質(zhì)量含量不超過0.035%和碳當(dāng)量（CE）不超過0.43%。碳當(dāng)量的計算公式為

其他部件材料的化學(xué)成分按相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)，本體采樣。對于免焊后熱處理的焊縫母體材料的冶煉、化學(xué)成分及力學(xué)性能制造廠應(yīng)有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，另行規(guī)定。 奧氏體不銹鋼焊接端碳含量不應(yīng)大于0. 03%。

④韌性要求閥門承壓零件材料為碳鋼、合金鋼、不誘鋼，其韌性要求應(yīng)符合材料標(biāo)準(zhǔn)的要求。

規(guī)定設(shè)計溫度低于一29°C的所有碳鋼、合金鋼和非奧氏體不銹鋼承壓件，應(yīng)按ISO148-1或ASTMA370進(jìn)行V形缺口擺錘式?jīng)_擊試驗。試樣應(yīng)從同一冶煉爐號，同一熱處理爐號的本體或單獨(dú)試塊材料中切取。沖擊試驗應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的zui低溫度下進(jìn)行，至 少做一次以二件試樣為一組的沖擊試驗，其值滿足表 3-6的要求。

⑤螺栓應(yīng)與規(guī)定的閥門使用工況和壓力額定值相適應(yīng)。硬度超過34HRC的碳鋼、低合金鋼螺栓材料，不能在可能發(fā)生氫脆的閥門上使用。

⑥硫化工況承壓零件及螺栓材料應(yīng)符合ISO15156《石油和天然氣工業(yè)含H2S的油氣產(chǎn)品環(huán)境使用材料》的要求。

⑦焊接對承壓部件的焊接和焊補(bǔ)應(yīng)按程序進(jìn)行，這些程序應(yīng)根據(jù)ISO15607《金屬材料焊接程序的規(guī)范和資質(zhì)通則》，ISO 15609《金屬材料焊接程序的規(guī)范和資質(zhì)-焊接程序規(guī)范》，ISO 15614-1《金屬材料焊接程序的規(guī)范和資質(zhì)一焊接試驗程序*部分： 鋼的電焊和氣焊以及鎳和鎳合金的電焊》或ASME第K篇和API 6D第9. 2節(jié)和9. 3節(jié)的規(guī)定。

焊接工人應(yīng)按ISO9606-1《焊接工的考核試驗一 熔焊*部分：鋼鐵》，ASME《鍋爐壓力容器》第IX篇《焊接和鋼焊資質(zhì)》或EN 287-1《焊工的評定試驗一溶焊*部分：鋼》的要求取得資質(zhì)。

所有資質(zhì)測試結(jié)果應(yīng)記錄在工藝評定報告中。

焊后熱處理按相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

全焊接閥體管線球閥主焊縫焊接，焊后免熱處理應(yīng)做焊縫斷裂韌性試驗（CT0D），試驗應(yīng)按BS 7448PartH進(jìn)行。試驗結(jié)果應(yīng)按API 1104附錄A和 DNV-OS-401的標(biāo)準(zhǔn)，做出安全評估。

（4）閥門的試驗

①試驗通則每臺閥門出廠前均應(yīng)做液壓強(qiáng)度試驗、液壓密封試驗與功能性試驗。是否做API6D附錄B中特殊的附加試驗，供需雙方應(yīng)在合同中規(guī)定。

試驗應(yīng)按程序進(jìn)行，液壓強(qiáng)度試驗一液壓密封試驗一功能試驗。試驗應(yīng)在閥體油漆前進(jìn)行。

試驗介質(zhì)為淡水，或用黏度不大于水ft輕油。經(jīng)商定水可以加防銹劑、防凍劑。對奧氏體不銹鋼，雙相不銹鋼的閥門及組件，試驗時水中氯離子含量不超過30pg/g （30ppm）。試驗時，密封表面不能有密封劑。

API6D附錄B中的高壓氣密封試驗存在危險， 必須在閥體液壓強(qiáng)度試驗后進(jìn)行，并采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?/p>

試驗的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)除API 6D/IS0 14313之外，可 參照ISO5208《工業(yè)閥門一閥門的壓力試驗》，BSEN14141《天然氣管道用閥門的性能要求與試驗》。

②閥體液壓強(qiáng)度試驗試驗時，閥門兩端封閉， 球體處于半開關(guān)位置，閥門兩端的封閉方法應(yīng)確保施加的壓力能傳遞到整個閥體的壓力邊界。如有外部泄壓閥等則應(yīng)去除，并將接口堵死。

試驗壓力應(yīng)為該材料在38°C時確定的壓力額定值的1.5倍。持續(xù)時間不低于API6D表10的規(guī)定： DIV15?100 （NPS1/2?4）持續(xù)時間 2min; D〗V150?250 （ NPS6?10）持續(xù)時間 5min; DN300?450 （NPS12?18）持續(xù)時間15min;大于或等于DiV500 （NPS20）持續(xù)時間30min。

閥體不得有可見泄漏，超過zui短持續(xù)時間的試驗應(yīng)在合同中規(guī)定。

液壓強(qiáng)度試驗后重新裝上外部泄壓閥。用泄壓閥整定壓力的95%對與閥體連接處進(jìn)行檢查。DN100 （NPS4）以下的閥門檢查持續(xù)時間為2min，DN150 （NPS6）及其以上的閥門持續(xù)時間為5min。在持續(xù)時間內(nèi)泄放閥的連接處不應(yīng)有可見泄漏。

泄壓閥的試驗按API6D11.4.5規(guī)定在常溫38°C下進(jìn)行，如果閥門的實(shí)際工況在高溫下工作，則存在潛在危險，即閥體在高溫下的額定壓力低于壓力泄放閥在38°C時試驗的泄放壓力。這種工況建議不采用外部泄放閥，而選用單活塞效應(yīng)的密封座，具備 腔體壓力升高自泄放功能。

③液壓密封試驗時間DJV15?100 （NPS1/2?4）為 2min;大于或等于DIV15 （NPS6）為 5min。

④驗收標(biāo)準(zhǔn)對于軟密封球閥泄漏不能超過 ISO5208中*（無可見泄漏，在試驗持續(xù)時間內(nèi)）。對于金屬密封，其泄漏量不能超過ISO5208 : 1993中*。

⑤試驗程序閥門處于半幵啟狀態(tài)，使閥腔充滿介質(zhì)，然后關(guān)閉閥門，單向密封的閥門，進(jìn)口端加壓，中腔排放閥處檢漏；雙向密封的閥門，兩端加壓，中腔排放閥處檢漏。

（5） 附加試驗（API 6D附錄B）

API 6D附錄B規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的附加試驗。該試驗應(yīng)由購方提出試驗內(nèi)容與頻次。

①液壓試驗壓力高于API 6D附錄B 11. 3或 11. 4規(guī)定，試驗持續(xù)時間高于表9. 10或表9.11的規(guī)定，需在合同中協(xié)商規(guī)定。

②低壓氣體密封試驗有兩種試驗方法：

a. 以空氣或氮?dú)鉃樵囼灲橘|(zhì)，試驗壓力為 0.05?0.lOMPa；

b. 以空氣或氮?dú)鉃樵囼灲橘|(zhì)，試驗壓力為 0.55MPa士0. 07MPa。

按照ISO5208，*標(biāo)準(zhǔn)驗收（無可見泄漏）。

③高壓氣體試驗（圖3-56）在液壓強(qiáng)度試驗之后進(jìn)行，試驗存在危險，應(yīng)有安全防護(hù)措施。

密封試驗，以惰性氣體為試驗介質(zhì)，試驗壓力和持續(xù)時間按11. 2和11.4規(guī)定。

殼體試驗以惰性氣體為試驗介質(zhì)，試驗壓力為7.2節(jié)規(guī)定材料38°（：時，額定壓力值的1.1倍。持續(xù)時間：DJV15?450閥門為15min;大于或等于DN500閥門，持續(xù)時間為30min。檢查殼體，法蘭接合面，閥桿填料應(yīng)無可見泄漏。

④防靜電試驗球體與閥體以及閥桿與閥體之間的電阻值用24Vdc來測量，其值不能超過ion。 試驗數(shù)量為訂購數(shù)5%。

⑤扭矩試驗扭矩的測試應(yīng)按購方規(guī)定的壓力， 按下列操作方式進(jìn)行測試：

a. 從開至關(guān)，一端受壓，閥腔為大氣壓；

b. 從關(guān)至開，兩端受壓，閥腔為大氣壓；

c. 從關(guān)至開，一端受壓，閥腔為大氣壓；

d. 從關(guān)至開，另一端受壓，閥腔為大氣壓。

扭矩測試在液壓強(qiáng)度試驗之后，低壓氣密封試驗之前進(jìn)行。

⑥傳動鏈強(qiáng)度測試試驗扭矩為下列扭矩zui大的一個：設(shè)計扭矩的兩倍；測試扭矩的兩倍。

試驗時，至少球體停止轉(zhuǎn)動lmin。

檢查傳動鏈（閥桿、接長桿、連接軸套、鍵）有無可視的*變形。

⑦閥腔泄壓試驗每臺閥門均需進(jìn)行。試驗介質(zhì)為水。

對于單活塞效應(yīng)的截止型組合密身閥座的球閥， 將閥門處于關(guān)閉位置，閥腔內(nèi)注滿水并施加壓力至閥座泄壓，記錄泄放壓力。

對于雙活塞效應(yīng)的隔離型組合密封閥座，閥腔設(shè)置壓力泄放閥，壓力泄放閥的泄放壓力為閥門額定壓力值的1.33倍。

⑧氫裂試驗由板材制造，焊接成形的與介質(zhì)接觸的承壓零件，應(yīng)防氫裂（HIC），按照NACETM0284進(jìn)行氫裂試驗來驗證。試驗溶液符合NACET0177,驗證標(biāo)準(zhǔn)如裂敏比（CSR）、裂長比（CLR）、 裂厚比（CTR）應(yīng)由購方規(guī)定。

⑨DBB功能試驗DBB功能試驗是指閥腔排放時，進(jìn)口端閥座與出口端閥座應(yīng)截斷進(jìn)口和出口的介質(zhì)。

閥門處于半開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)口和出口及閥腔注滿壓力介質(zhì)（水），然后關(guān)閉閥門，打開閥腔排污閥，排盡閥腔介質(zhì)，上出口閥座應(yīng)切斷介質(zhì)，密封性能良好。

⑩帶雙隔離閥座的球閥雙隔離排放及 DIB-E）試驗隔離型閥座即具有雙活塞效應(yīng)的閥座，這種閥座具有正反兩個方向切斷流體的功能。如果兩個組合密封座均具有隔離（正反兩個方向切斷流體）功能，做DI&I試驗，如果進(jìn)口端閥座不具備隔離功能，出口端閥座具有隔離功能，做DIKIIS驗。每個閥座均做雙向密封試驗。

DI& I試驗方法：

a. 閥門處于半開啟狀態(tài)，充滿試驗介質(zhì)水；

b. 關(guān)閉閥門，兩端加壓，閥腔檢查每只閥座的泄漏；

c. 閥腔加壓，從兩端口檢查每只閥座的泄漏。

DI&- n試驗方法：

a. 閥門處于半開啟狀態(tài)，充滿試驗介質(zhì)水；

b. 兩端加壓，從閥腔檢查每只閥座的泄漏；

c. 進(jìn)口端加壓，閥腔加壓，檢查出口端閥座的 泄漏。

（6）型式試驗

管線球閥在系列化的開發(fā)研究中，尚有很多型式試驗，這些試驗雖未列入標(biāo)準(zhǔn)，但對驗證產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性，對長輸管線使用工況的適用性十分重要。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有些試驗可以用有限元分析來數(shù)值模擬，并用實(shí)驗科學(xué)實(shí)測數(shù)據(jù)，來證實(shí)數(shù)值 模擬的性。鑒于這一點(diǎn)，一些制造廠建立一些試驗設(shè)備，為閥門的驗收提供試驗依據(jù)。這些試驗有以下幾種。

①外載荷試驗?zāi)康氖亲C明產(chǎn)品可以在惡劣環(huán)境和自然災(zāi)害條件下安全使用，并獲得在極限作用條件下的閥門性能參數(shù)。外載荷試驗包括：彎曲試驗 （圖3-57），拉伸與壓縮試驗。例如，對于一只全焊接閥體管線球閥（Class600，DN500）,置于一彎曲試驗的臺架上，施加367t . m彎曲力矩，以氣體（或液體）為介質(zhì)，給閥門加壓至10.2MPa壓力，進(jìn)行外部及內(nèi)部的密封性能檢查，測量閥門的開關(guān)扭矩。 測量閥體上各點(diǎn)的應(yīng)力，是否在允許的范圍之內(nèi)，并與閥體強(qiáng)度的有限元分析相比較，驗證數(shù)值分析程序 的性，為建立準(zhǔn)確的數(shù)值分析程序提供依據(jù)。

②吹風(fēng)試驗以4倍閥門通徑立方數(shù)的空氣量， 在0.7倍的工作壓力下，在閥門處于6%?15%開度時，檢查密封座是否異常，是否發(fā)生泄漏。

③異物咬人試驗將異物（直徑1.1?2. 3mm 鐵砂，直徑0.4?1. 6mm鐵砂，直徑0.04?0. 14mm 鐵砂）各與300g焊渣混合，置于閥門底部，開關(guān)30次后，進(jìn)行密封試驗，每分鐘泄漏量在lmL以下為優(yōu)，每分鐘250mL以下為良好。

④緊急狀態(tài)下密封脂注入試驗人為使密封面損壞，劃痕深度小于0.4mm，使閥門產(chǎn)生500mL/ min泄漏。用高壓注射槍（圖3-58）對密封座注入密封脂，開關(guān)動作多次，按規(guī)范對閥門檢查密封性，應(yīng)恢復(fù)至“零”泄漏。

⑤火燒試驗按API 607、API 6FA或BS ENISO10497進(jìn)行失火安全試驗（圖3-59），應(yīng)有第三方合格的火燒試驗證書。

⑥抗震試驗閥體應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，密封沒有發(fā)生變化，啟閉沒有失靈。可以通過抗震數(shù)值分析和抗震試驗來評估閥門在地震條件的可靠栓。

⑦環(huán)境模擬試驗閥門在環(huán)境艙中進(jìn)行高溫70°C和低溫一46°C下的密封試驗和開關(guān)試驗。圖3-60 所示為意大利閥門環(huán)境模擬試驗艙。

⑧壽命試驗以液體為介質(zhì)做全壓差開關(guān)試驗， 每開關(guān)10次，檢查其密封性能。

⑨抗內(nèi)爆試驗橡膠密封圈在高壓下抗內(nèi)爆試驗。 

來源：上海自動化儀表銷售網(wǎng)（www.40017.net）

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