閥門的檢查與實驗原理

與管線球閥相關的檢查與試驗標準有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》。綜合上述標準，可供實施和參考的檢查與試驗 如下。

（1）設計完整性檢查

①殼體的設計應滿足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滿足可接受的壓力容器規范要求。制造商應有閥門設計的驗證證明，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焊接端端部的設計應滿足ASME B16. 25和 ASMEB16.34的規定。檢查圖紙與產品實際尺寸。 焊接端應有足夠的長度，不致在焊接時損壞閥門零件，制造商應規定zui大可接受的焊接溫度，如無法實現在征得買方同意下可以采用過渡段加長。

④閥桿防吹出設計的圖紙檢查。

⑤密封劑注入系統的檢查，對圖紙檢查在注入點應有止回閥。注射系統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，應在密封表面形成一個連續的 環（可選）。

⑥排污管，放空管與密封脂注入管加長段的檢查。

a. 加長管應用1. 5倍額定壓力進行靜壓水壓試驗。所有連接件不允許泄漏。

b. 加長的管線和接頭應設計成可以承受密封劑注射設備的zui大操作壓力。

c. 排污閥與安全泄壓閥應有一個隔離閥，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. 密封劑注射管應焊接至閥體上，在與閥體連接端有一個止回閥，并應有一個隔離閥。

f. 末端的管徑外徑為22mm，管線內壁應清潔。

⑥傳動鏈試驗，其扭矩應是操作扭矩的兩倍。

做閥桿扭矩的強度試驗（指導性型式試驗）是為證明傳動鏈的完整性，試驗按照API6D附錄B.7進行。 在關閉件密閉的情況下，施加兩倍實際測得的扭矩， 至少保持lmin，傳動系統應無可視的*變形，加長桿的傳動鏈其角位移偏轉不得超過關閉件（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構，亦可以由一個裝在閥桿上的驅動頭與驅動桿組成。手輪或扳手 （驅動桿）長度，其所需的zui大力不應超過360N。扳手長度不應超過閥門結構長度的兩倍。手輪直徑不得超過閥門的結構長度并小于1000mm。應按上述規定檢查每一規格的產品尺寸。

②扭矩測試。應測量并記錄實測扭矩值。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與實際運行工況的介質相兼容，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具有抗內爆（抗瞬間爆炸性減壓）的能力。

②殼體材料的選擇應符合ASME B16. 34, ISO14313, EN 1503-1，EN 1503-2 的規定用鋼，未規定的鋼的采用要有相應機關的認證通過。鍛件應進行熱加工和熱處理。

③化學成分的限制閥體、閥蓋等承壓零件的化學成分應符合相關的材料標準，除非另有規范規定，焊接端閥體或閥蓋材料化學成分應符合API6D的規定要求，碳的質量含量不超過0.23%、硫的質量含量不超過0.035%、碟的質量含量不超過0.035%和碳當量（CE）不超過0.43%。碳當量的計算公式為

其他部件材料的化學成分按相關材料標準，本體采樣。對于免焊后熱處理的焊縫母體材料的冶煉、化學成分及力學性能制造廠應有企業標準，另行規定。 奧氏體不銹鋼焊接端碳含量不應大于0. 03%。

④韌性要求閥門承壓零件材料為碳鋼、合金鋼、不誘鋼，其韌性要求應符合材料標準的要求。

規定設計溫度低于一29°C的所有碳鋼、合金鋼和非奧氏體不銹鋼承壓件，應按ISO148-1或ASTMA370進行V形缺口擺錘式沖擊試驗。試樣應從同一冶煉爐號，同一熱處理爐號的本體或單獨試塊材料中切取。沖擊試驗應按標準規定的zui低溫度下進行，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螺栓應與規定的閥門使用工況和壓力額定值相適應。硬度超過34HRC的碳鋼、低合金鋼螺栓材料，不能在可能發生氫脆的閥門上使用。

⑥硫化工況承壓零件及螺栓材料應符合ISO15156《石油和天然氣工業含H2S的油氣產品環境使用材料》的要求。

⑦焊接對承壓部件的焊接和焊補應按程序進行，這些程序應根據ISO15607《金屬材料焊接程序的規范和資質通則》，ISO 15609《金屬材料焊接程序的規范和資質-焊接程序規范》，ISO 15614-1《金屬材料焊接程序的規范和資質一焊接試驗程序*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節和9. 3節的規定。

焊接工人應按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》或EN 287-1《焊工的評定試驗一溶焊*部分：鋼》的要求取得資質。

所有資質測試結果應記錄在工藝評定報告中。

焊后熱處理按相關材料標準進行。

全焊接閥體管線球閥主焊縫焊接，焊后免熱處理應做焊縫斷裂韌性試驗（CT0D），試驗應按BS 7448PartH進行。試驗結果應按API 1104附錄A和 DNV-OS-401的標準，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做液壓強度試驗、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，供需雙方應在合同中規定。

試驗應按程序進行，液壓強度試驗一液壓密封試驗一功能試驗。試驗應在閥體油漆前進行。

試驗介質為淡水，或用黏度不大于水ft輕油。經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， 必須在閥體液壓強度試驗后進行，并采取適當的安全措施。

試驗的相關標準除API 6D/IS0 14313之外，可 參照ISO5208《工業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閥體液壓強度試驗試驗時，閥門兩端封閉， 球體處于半開關位置，閥門兩端的封閉方法應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去除，并將接口堵死。

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

閥體不得有可見泄漏，超過zui短持續時間的試驗應在合同中規定。

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

泄壓閥的試驗按API6D11.4.5規定在常溫38°C下進行，如果閥門的實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驗收標準對于軟密封球閥泄漏不能超過 ISO5208中*（無可見泄漏，在試驗持續時間內）。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，使閥腔充滿介質，然后關閉閥門，單向密封的閥門，進口端加壓，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規定了標準的附加試驗。該試驗應由購方提出試驗內容與頻次。

①液壓試驗壓力高于API 6D附錄B 11. 3或 11. 4規定，試驗持續時間高于表9. 10或表9.11的規定，需在合同中協商規定。

②低壓氣體密封試驗有兩種試驗方法：

a. 以空氣或氮氣為試驗介質，試驗壓力為 0.05?0.lOMPa；

b. 以空氣或氮氣為試驗介質，試驗壓力為 0.55MPa士0. 07MPa。

按照ISO5208，*標準驗收（無可見泄漏）。

③高壓氣體試驗（圖3-56）在液壓強度試驗之后進行，試驗存在危險，應有安全防護措施。

密封試驗，以惰性氣體為試驗介質，試驗壓力和持續時間按11. 2和11.4規定。

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

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。 試驗數量為訂購數5%。

⑤扭矩試驗扭矩的測試應按購方規定的壓力， 按下列操作方式進行測試：

a. 從開至關，一端受壓，閥腔為大氣壓；

b. 從關至開，兩端受壓，閥腔為大氣壓；

c. 從關至開，一端受壓，閥腔為大氣壓；

d. 從關至開，另一端受壓，閥腔為大氣壓。

扭矩測試在液壓強度試驗之后，低壓氣密封試驗之前進行。

⑥傳動鏈強度測試試驗扭矩為下列扭矩zui大的一個：設計扭矩的兩倍；測試扭矩的兩倍。

試驗時，至少球體停止轉動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行。試驗介質為水。

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

對于雙活塞效應的隔離型組合密封閥座，閥腔設置壓力泄放閥，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，焊接成形的與介質接觸的承壓零件，應防氫裂（HIC），按照NACETM0284進行氫裂試驗來驗證。試驗溶液符合NACET0177,驗證標準如裂敏比（CSR）、裂長比（CLR）、 裂厚比（CTR）應由購方規定。

⑨DBB功能試驗DBB功能試驗是指閥腔排放時，進口端閥座與出口端閥座應截斷進口和出口的介質。

閥門處于半開關狀態，進口和出口及閥腔注滿壓力介質（水），然后關閉閥門，打開閥腔排污閥，排盡閥腔介質，上出口閥座應切斷介質，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，充滿試驗介質水；

b. 關閉閥門，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，充滿試驗介質水；

b. 兩端加壓，從閥腔檢查每只閥座的泄漏；

c. 進口端加壓，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研究中，尚有很多型式試驗，這些試驗雖未列入標準，但對驗證產品的可靠性、穩定性，對長輸管線使用工況的適用性十分重要。現代科學技術的發展，有些試驗可以用有限元分析來數值模擬，并用實驗科學實測數據，來證實數值 模擬的性。鑒于這一點，一些制造廠建立一些試驗設備，為閥門的驗收提供試驗依據。這些試驗有以下幾種。

①外載荷試驗目的是證明產品可以在惡劣環境和自然災害條件下安全使用，并獲得在極限作用條件下的閥門性能參數。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，給閥門加壓至10.2MPa壓力，進行外部及內部的密封性能檢查，測量閥門的開關扭矩。 測量閥體上各點的應力，是否在允許的范圍之內，并與閥體強度的有限元分析相比較，驗證數值分析程序 的性，為建立準確的數值分析程序提供依據。

②吹風試驗以4倍閥門通徑立方數的空氣量， 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30次后，進行密封試驗，每分鐘泄漏量在lmL以下為優，每分鐘250mL以下為良好。

④緊急狀態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，開關動作多次，按規范對閥門檢查密封性，應恢復至“零”泄漏。

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

⑥抗震試驗閥體應力在允許范圍內，密封沒有發生變化，啟閉沒有失靈?？梢酝ㄟ^抗震數值分析和抗震試驗來評估閥門在地震條件的可靠栓。

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

⑧壽命試驗以液體為介質做全壓差開關試驗， 每開關10次，檢查其密封性能。

⑨抗內爆試驗橡膠密封圈在高壓下抗內爆試驗。 

來源：上海自動化儀表銷售網（www.40017.net）

來源：http://www.40017.net/info/jishu_842ea5fdd8327f7c.html