燃气阀门的要求管道中用来控制气体或液体的流量,降低它们的压力或改变流动方向的部件,通称为阀门。阀门是燃气管道输送中不可缺少的重要控制设备,要求阀门必须坚固、严密、动作灵活,开关迅速,制造和检修都比较方便,并能抵抗输送介质的腐蚀性。因为,燃气常含有易于与铜起作用的硫化氢,所以,在燃气管网中,最好不要使用铜和铜合金制作的阀门,也不使用含铜的阀门密封圈。燃气管道中,由于铁锈、粉尘等机械杂质的沉积,会使阀门的动作受到阻碍,阀门还必须经常检修清洗。
由于管道阀门的特殊重要性,因此为它们制定了专门的指标,试验的主要项目如下。
1. 强度和密封性
阀门关闭后不泄漏,阀壳无砂眼、气孔,必须严密。阀门关闭后如果漏气,不仅造成大量天然气泄露,造成火灾、爆炸等危险,而且还可能引起自控系统的失灵和误动作。因此,阀门必须有出厂合格证,并在安装前逐个进行强度试验和严密性试验。按美国石油学会标准,《管线阀门规范》(API SPEC-6D),阀门的最低强度试验水压力约为公称压力的3.6倍,严密性试验水压力约为公称压力的2.6倍。试压时间与阀门口径有关,数据见表5-1。
表5-1 试压时间与阀门口径的关系
公称直径/mm |
水压试验时间/min |
强度(阀体) |
严密性(阀座) |
50~100 |
2 |
2 |
150~250 |
5 |
5 |
300~400 |
15 |
5 |
500以上 |
30 |
5 |
在规定的试验时间内不应有泄漏或产生永久性变性。
2. 弯曲载荷
这种试验是对公称直径大于350mm的焊接连接型阀门的坚定性试验,目的是为了检验阀体受到温度、地震或其他自然应力时阀门的密封性,以及外力作用对阀座和阀芯的动作和转动力矩的影响。按美国石油学会管线用阀规程(API SPEC-6D)规定的弯曲力矩的许用值:
M=1200d3p (5-1)
式中d——管道外径;
p——管道的公称压力,kgf/m2。
试验时把阀的内压和外载加至规定的试验值,保持稳定,验证阀的严密性,动作和转动力矩,它们都不应出现影响阀门正常工作的征兆。
3. 耐火性能
按照英国标准BS-4460,油气管线阀门火烧后(聚四氟乙烯密封圈及其他非金属件被烧坏),应仍能灵活动作。用1MPa的水压进行密封试验,DN50的阀门允许泄漏量为10cm3/min,DN≥250mm的阀门允许泄漏量为100cm3/min。另外,国外还有一些其他试验方法,例如美国石油学会标准API RP-6F《阀门防火试验推荐作法》。将其推荐的管线阀门防火试验概括为几下几点供参考。
① 试验阀应使其阀杆和通道处于水平位置,阀在关闭状态,用水试验。
② 阀应处于761~871℃温度的均匀火焰包围之中,试验15min或30min。
③ 防火试验期间的试验压力取决于阀门压力级,管线用阀门的防火试验压力见表5-2。
表5-2 防火试验期间的试验压力
阀门压力级 |
试验压力 |
MPa |
PN |
MPa |
psi |
2 |
150 |
1.45 |
210 |
5 |
300 |
3.72 |
500 |
6.4 |
400 |
4.96 |
720 |
10 |
600 |
7.45 |
1080 |
15 |
900 |
11.17 |
1620 |
25 |
1500 |
18.62 |
2700 |
42 |
2500 |
31.03 |
4500 |
注:1.“PN”用于ISO(国际标准化组织)资料内压力级代号。
2.试验压力的允许误差为±10%。
④ 燃烧后的内漏。通过阀座(不包括阀盖和阀杆)的最大漏失,应小于15.7cm3/(mm•min)。上述漏失速度为火焰试验期间(15min或30min)每分钟每毫米阀门公称尺寸的漏失的立方厘米。例如,一个阀门公称直径1OOmm,火烧试验时间15min,则火烧试验期间通过阀座的总漏失量应小于23.55×103cm3(23.55L)。
⑤ 阀烧热后的外漏(阀在关闭状态)应小于3.9cm3/(mm•min)。上述漏失速度为火焰中和冷却后试验期间(15min或30min)每分钟每毫米阀门公称尺寸的漏失的立方厘米。
⑥ 试验阀防火试验后,应能克服试验压力差(见表5-2)而从关闭状态打开,转动阀门到全开状态一次。在全开状态试验阀门外漏(至少试验5min),不应大于15.7cm3/(mm•min)。
⑦ 阀与管线端部连接的接头漏失,不作为阀门防火试验的一部分,也不包括在试验烧热后的外漏和全开状态的外漏范围内。
4. 密封面寿命
用金属阀座密封时,可开关5500次,用聚四氟乙烯密封圈,可开关6000次。
5. 紧急切断的动作时间
按照用户的需要还可以提出其他保证阀门工作质量的技术要求,如抗拉、低温、耐磨等性能。