各種壓力鋼管、壓力管道、壓力管件、鋼材 選用原則匯總
各種壓力管道、管件材料選用原則匯總
6.1.2 無縫鋼管
無縫鋼管 是采用穿孔熱軋等熱加工方法制造的不帶焊縫的鋼管。必要時, 熱加工后的管子還 可以進一步冷加工至所要求的形狀、尺寸和性能。
目前,無縫鋼管(DN15-600)是石油化 工生產裝置中應用最多的管子。
a. 碳素鋼無縫鋼管
材料牌號:10、 20、 09MnV 、 16Mn 共 4種
標 準:GB8163《流體輸送用無縫鋼管》
GB/T9711.1-1997《石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件》
GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》
GB9948《石油裂化用無縫鋼管》
GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》
GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》
材料牌號:10、 20、 09MnV 、 16Mn
適用范圍:設計溫度小于 350℃、壓力低于 10MPa 的油品、油氣和公用介質
GB6479:
材料牌號:10、 20G 、 16Mn 共 3種
適用范圍:設計溫度-40~400℃、設計壓力 10.0~32.0MPa 的油品、油氣
GB9948:
材料牌號:10、 20共 2種
適用范圍:不宜采用 GB/T8163鋼管的場合。
GB3087:
材料牌號:10、 20共 2種
適用范圍:低中壓鍋爐的過熱蒸汽、沸水等
GB5310:
材料牌號:20G 1種
適用范圍:高壓鍋爐的過熱蒸汽介質
檢驗 :一般流體輸送用鋼管必須進行化學成分分析、拉力試驗、壓扁試驗和水壓試驗。GB5310、 GB6479、 GB9948三種標準的鋼管,除了流體輸送用鋼管必須進行的試驗外,還要 求進行擴口試驗和沖擊試驗;這三種鋼管的制造檢驗要求是比較嚴格的。
GB6479標準還對材料的低溫沖擊韌性做出了特殊要求。
GB3087標準的鋼管,除了流體輸送用鋼管的一般試驗要求外,還要求進行冷彎試驗。GB/T8163標準的鋼管, 除了流體輸送用鋼管的一般試驗要求外, 據協議要求進行擴口試驗和 冷彎試驗。這兩種管子的制造要求不如前三種嚴格。
制造:
GB/T/8163和 GB3087標準的鋼管多采采用平爐或轉爐冶煉,其雜質成分和內部缺陷相對較 多。
GB9948多采用電爐冶煉。大多加入了爐外精煉工藝,成分和內部缺陷相對較少。
GB6479和 GB5310標準本身規定了爐外精煉的要求, 其雜質成分和內部缺陷最少, 材料質量 最高。
上述幾個鋼管標準的制造質量等級從低到高的順序:
GB/T8163<GB3087<GB9948<GB5310<GB6479
選用 :
一般情況下, GB/T8163標準的鋼管適用于設計溫度小于 350℃、壓力低于 10.0MPa 的油品、 油氣和公用介質條件下;
對于油品、油氣介質,當其設計溫度超過 350℃或壓力大于 10.0MPa 時,宜選用 GB9948或 GB6479標準的鋼管;
對于臨氫操作的管道, 或者在有應力腐蝕傾向環境中工作的管道, 也宜使用 GB9948或 GB6479標準。
凡是低溫下 (小于-20℃ ) 使用碳素鋼鋼管應采用 GB6479標準, 只有它規定了對材料低溫沖擊 韌性的要求。
GB3087和 GB5310標準是專門為鍋爐用鋼管而設置的標準。《鍋爐安全監察規程》 強調指出, 凡與鍋爐相連的管子都屬監察范圍,其材料與標準的應用都應符合《鍋爐安全監察規程》的 規定,故鍋爐、電站、供暖以及石化生產裝置中用到的公用蒸汽管道 (由系統供給 ) 等都應采 用 GB3087或 GB5310標準。
**值得注意的是,質量好的鋼管標準,鋼管的價格也比較高,如 GB9948比 GB8163材料的 價格高近 1/5, 因此, 在選用鋼管材料標準時, 應依據使用條件綜合考慮, 既要可靠又要經濟。
b. 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管
石油化工生產裝置中,常用的 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管標準 有
GB9948《石油裂化用無縫鋼管》
GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》
GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》
GB9948包含的 鉻鉬鋼 材料牌號:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr2Mo 、 1Cr5Mo 共 4種
GB6479包含的 鉻鉬鋼 材料牌號:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr5Mo 共 3種
GB5310包含的 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼 材料牌號:15MoG 、 20MoG 、 12CrMoG 、 15CrMoG 、 12Cr2MoG 、 12Cr1MoVG 共 6種
c. 不銹鋼無縫鋼管
常用的不銹鋼無縫鋼管標準有:GB/T14976、 GB13296、 GB9948、 GB6479、 GB5310共五個 標準。其中,后三個標準中僅列出了兩三個不銹鋼材料牌號,而且是不常用的材料牌號。因 此, 當工程上選用不銹鋼無縫鋼管標準時,基本上都選用 GB/T14976和 GB13296標準。GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》:
材料牌號:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 19種適于一般流體的輸送。GB13296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》:
材料牌號:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 25種
※ “304” 代號為 ASTM 標準中的對應牌號
※ 其中超低碳不銹鋼 (00Cr17Ni14Mo2、 00Cr19Ni10) 具有優良的抗腐蝕性能, 在一定條件下, 可代替穩定型不銹鋼 (0018Ni10Ti、 0Cr18Ni11Nb) 用于抗介質的腐蝕;
※ 超低碳不銹鋼高溫機械性能較低,一般僅用于溫度低于 525℃的條件下;
※ 穩定型奧氏體不銹鋼既具有較好的抗腐蝕性能, 又有較高的高溫機械性能, 但 0Cr18Ni10Ti 中的 Ti 在焊接過程中易被氧化而失掉,從而降低了其抗腐蝕性能,其價格較高,這類材料一 般用在較重要的場合。
※ 0Cr18Ni9、 0Cr17Ni12Mo2具有一般的抗腐蝕性能,價格便宜,因此被廣泛應用。
6.2管件
常用的管件有 :彎頭、三通、異徑管(大小頭)、管帽、加強管嘴、加強管接頭、異徑短節、 螺紋短節、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、漏斗、水噴頭、管箍等。
管道的拐彎以前由現場煨制,該方法勞動強度大、效率低,,材料的組織狀態和性能也不好, 而且往往因管壁厚減薄而導致拐彎處成為整個管道的薄弱環節;管道的分支一般是在管子上 直接開孔連接,此處有時雖然進行補強,但 . 焊縫一般為角焊縫,受力狀況不好,焊縫質量也 不易控制,因此,該處往往也成為管道的薄弱環節。采用管件后,較好地解決了上述問題。因此,現在的壓力管道已大量采用各種各樣的管件,其投資約占整個管道投資的 1/5。
6.2.1連接形式
管件之間、管件和管子之間常用的連接型式有對焊連接、承插焊連接、螺紋連接和法蘭連接。
a. 對焊連接
它是 DN≥50的管道及其元件常用的一種連接型式。對于 DN≤40的管子及其元件,因為它的 壁厚一般較薄,采用對焊連接時錯口影響較大,容易燒穿,焊接質量不易保證,故此時一般 不采用對焊連接。但下列幾種情況例外:
1) 對于 DN≤40、壁厚大于等于 SCH160的管道及其元件,其壁厚已比較厚,采用對焊連接 時前面所述的問題已不存在,故也常用對焊連接;
2) 有縫隙腐蝕介質 (如氫氟酸介質 ) 存在的情況下,即使 DN≤40、壁厚小于 SCH160,也采用 對焊連接,以避免縫隙腐蝕的發生,此時在焊接施工時常采用小焊絲直徑、小焊接電流的氬 弧焊而不用一般的電弧焊;
3)對潤滑油管道,當采用承插焊連接時,其接頭縫隙處易積存雜質而對機械設備產生不利影 響,此時也應采用對焊連接;
b. 承插焊連接
它多用于 D N≤40、管壁較薄的管子和管件之間的連接。
承插焊連接必定為一個是插口,另一個則為承口管件。
一般異徑短節、螺紋短節等為 插口管件 ;
彎頭、三通、管帽、加強管嘴、活接頭、管箍等為 承口管件 。在應用中應考慮這些管件之間 的搭配組合以及所需的結構空間。
c. 螺紋連接
螺紋連接也多用于 DN≤40的管子及其元件之間的連接。常用于不宜焊接或需要可拆卸的場 合。
螺紋連接件有陽螺紋和陰螺紋之分。
常用的管件中,螺紋短節為陽螺紋,而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋,使用時應 注意它們之間的搭配和組合。螺紋連接與焊接相比,其接頭強度低,密封性能差,因此其使 用時,常受下列條件的限制 :
1) 螺紋連接的管件應采用錐管螺紋;
2) 螺紋連接不推薦用在大于 200℃及低于-45℃的溫度下;
3) 螺紋連接不得用在劇毒介質管道上;
4) 螺紋連接不推薦用在可能發生的腐蝕、縫隙腐蝕或振動、壓力脈動及溫度變化可能產生交 變載荷的管道上;
5) 用于可燃氣體管道上時,宜采用密封焊進行密封。
常用的錐管螺紋可分為:
550錐管螺紋 (多用于歐洲 )
600錐管螺紋 (多用于美國 )
(ISO7/1)為 550錐管螺紋。日本標準同時包含 550錐管螺紋和 600錐管螺紋兩種。
GB7306為 550錐管螺紋 等同采用 (ISO7/1)
螺紋錐度為:1:16;
牙型角:550
尺寸范圍:1/16”~6”
螺紋標志代號:R(圓錐外螺紋 )
Rc (圓錐內螺紋)
GB12716為 600錐管螺紋等同采用(ANSI/ASME B 1.20.1)
螺紋錐度為:1:16;
牙型角:600
尺寸范圍:1/16”~12”
標識:NPT
兩種圓錐管螺紋不能互換。
6.2.2對焊管件
常用的對焊管件包括彎頭、三通、異徑管 (大小頭 ) 和管帽,前三項大多采用無縫鋼管或焊接 鋼管通過推制、拉拔、擠壓而成,后者多采用鋼板沖壓而成。
它們通過公稱壁厚等級(管子表號或壁厚值)來實現與管子等強度 ,至于其局部應力集中的 補強,是制造廠應解決的事情。制造廠應對對焊管件的強度進行設計,并通過驗證試驗法進 行驗證。
a. 彎頭
長半徑彎頭(R =1.5DN ) :一般情況下,應優先采用;
短半徑彎頭(R =1.0DN ):多用于尺寸受限制的場合。其最高工作壓力不宜超過同規格長半 徑彎頭的 0.8倍。
彎管 (R =nDN ) :用于緩和介質在拐彎處的沖刷和動能, 可用到 R=3DN、 6DN 、 10DN 、 20DN 根據制造方法不同又分為推制彎頭、擠壓彎頭和焊制斜接彎頭
推制彎頭和擠壓彎頭:常用于介質條件比較苛刻的中小尺寸管道上
焊制斜接彎頭:常用于介質條件比較緩和的大尺寸管道上, 同時要求其彎曲半徑不宜小于其 公稱直徑的 1.5倍。當斜接彎頭的斜接角度大于 450時,不宜用于劇毒、可燃介質管道上,或 承受機械振動、壓力脈動及由于溫度變化產生交變載荷的管道上。
b. 三通
同徑三通
異徑三通
y 型三通 常常代替一般三通,用于輸送有固體顆粒或沖刷腐蝕較嚴重的管道上。
四通
c. 異徑管 (大小頭 )…
通常有同心異徑管
偏心異徑管
d. 管帽 (封頭 ). .
有平蓋封頭
標準橢圓封頭
平封頭制造較容易,價格也較低,但其承壓能力不如標準橢圓封頭,故它常用于 DN≤100、 介質壓力低于 1.0MPa 的條件下。標準橢圓封頭為一帶折邊的橢圓封頭, 橢圓的內徑長短軸之 比為 2:1,它是應用最廣的封頭。
在很多情況下,如管廊上的管子端部,管帽都由法蘭代替,以便于管子的吹掃和清洗。
6.2.3承插焊和螺紋連接管件
它一般是指 DN≤40的管道元件,包括彎頭、三通、加強管嘴、加強管接頭、管帽、管箍、異 徑短節、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、水噴頭等。
6.2.4 常用管件標準
國家標準 :
GB12459-90 鋼制對焊無縫管件 DN=10-500mm A、 B 系列
GB/T13401-92鋼板制對焊無縫管件 DN=350-1200mm A、 B 系列
GB/T14383-93鍛鋼制承插焊管件 DN=15-80mm A、 B 系列
GB/T14626-93 鍛鋼制螺紋管件 DN=8-100
GB/T17185-1997 鋼制法蘭管件 DN=25-600mm PN 2.0, 5.0, 11.0, 15.0, 26.0MPa 中石化標準:
SH 3408-1996 鋼制對焊無縫管件 DN =15-500mm
SH 3409-1996 鋼板制對焊管件 DN =200-1200mm
SH 3410-1996鍛鋼制承插焊管件 DN=10-80mm
化工部標準 :
HG/T21634-1990鍛鋼制承插焊管件 1/2” -11/2” , 3000及 6000磅
HG/T21635-1990碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件 DN=50-600mm
PN 25, 40, 64, 100kg/cm2
HG/T21631-1990鋼制有縫對焊管件 DN=300-1000mm
石油部標準 :
SY/T0510-1998鋼制對焊管件 DN=15-600mm
各種管件標準,對焊無縫和鋼板制對焊管件均等有效采用 ANSI B16.9和 ANSIB16.28。鍛鋼 制承插焊和螺紋管件均等有效采用 ANSI B16.11。但各標準同類管件的結構尺寸不盡相同。
6.3法蘭及緊固件
法蘭、墊片及螺栓三者組成管道中可拆卸的連接結構,壓力管道中應用很普遍也是一種很重 要的連接形式。通常,法蘭、螺栓與墊片三者共同構成一個密封副,三者共同作用,相輔相 承,才能保證接頭的良好密封。
盲板、 8字盲板、限流孔板、混合孔板等與法蘭、墊片及螺栓關系比較密切,常與它們配合 使用,一起進行介紹。
6.3.1法蘭
法蘭是確定管道公稱壓力等級的基準件。由前面的介紹可知,法蘭的種類很多,不同型式的 法蘭,其密封性能不同,適用場合也不同。在這里僅討論不同型式的法蘭應如何選用,僅供 參考。
a. 法蘭種類
◆ 結構型式 管道法蘭按與管子的連接方式分為以下六種基本類型:平焊、對焊法、承插 焊、松套、螺紋法蘭和整體法蘭,如圖 6-1。
圖 6-1 管道法蘭與管子的連接方式
◆密封面型式 法蘭密封面有全平面、凸臺面、凹凸面、榫槽面、環槽面等五種。見圖 6 -2。
圖 6-2 法蘭密封面型式
◆ 法蘭代號
不同的標準其法蘭的密封面及型式的名稱、代號略有區別。見表 6-1、表 6-2。
表 6-1 密封面名稱及代號對照表
表 6-2 結構型式代號對照表
b .結構型式的選用:
平焊法蘭:多用于介質條件比較緩和的情況下,如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環水,它的 優點是價格比較便宜;
對焊法蘭:最常用的一種,它與管子為對焊連接,焊接接頭質量比較好,而且法蘭的頸部利 用錐度過渡,可以承受較苛刻的條件;
承插焊法蘭:常用于 PN≤10.0MPa , DN≤40的管道中;
松套法蘭:常用于介質溫度和壓力都不高而介質腐蝕性較強的情況。當介質腐蝕性較強時, 法蘭接觸介質的部分 (翻邊短節 ) 為耐腐蝕的高等級材料如不銹鋼等材料,而外部則利用低等 級材料如碳鋼材料的法蘭環夾緊它以實現密封;
整體法蘭:常常是將法蘭與設備、管子、管件、閥門等做成一體,這種型式在設備和閥門上常用。
b. 密封面型式的選用:
全平面密封面:常與平焊型式配合以適用于操作條件比較緩和的 (PNg1.0)工況下;常用于鑄 鐵法蘭或與鑄鐵連接的鋼法蘭;
凸臺面密封面:是應用最廣的一種型式,它常與對焊和承插焊型式配合使用,在 " 美式法蘭 " 中,常用在 PN2.0、 PN5.0和部分 PN10.0MPa 壓力等級中;在 " 歐式法蘭 " 中則常用在 PN1.6、 PN2.5MPa 壓力等級;
凹凸面密封面:常與對焊和承插型式配合使用,在 " 美式法蘭中不常采用,在 " 歐式法蘭 " 中常 用在 PN4.0、 PN6.4MPa 等級中。但它不便于墊片的更換;
榫槽面密封面:使用情況同凹凸面法蘭;
環槽面密封面:常與對焊連接型式配合 (不與承插焊配合 ) 使用,主要用在高溫、高壓或二者 均較高的工況。在 " 美式法蘭 ' 中,常用在 PN10.0(部分 ) 、 PN15.0、 PN25.0、 PN42.0MPa 壓力 等級中。在 " 歐式法蘭 " 中常用在 PNl0.0、 PN16.0、 PN25.0、 PN32.0、 PN42.0。
6.3.2螺栓 /螺母
選擇法蘭連接用緊固件材料時,應同時考慮 管道操作壓力、操作溫度、介質種類和墊片類型 等因素。
墊片類型和操作壓力、操作溫度一樣,都直接對緊固件材料強度提出了要求。例如,采用纏 繞式墊片密封的低壓劇毒介質管道的法蘭連接,盡管管道的操作壓力和溫度都不高,但因為 使纏繞式墊片形成初始密封時所需要的比壓力較大, 從而要求緊固件的承受載荷也大, 因此, 在這種情況下就要求緊固件采用高強度合金鋼材料。
合金鋼螺柱均應采用高級優質鋼 . 即材料牌號后均應加字母 A ,如 35CrMoA 、 25CrMoVA 根據結構型式的不同,螺栓可分為六角頭螺栓和雙頭螺栓 (又稱為螺柱 ) 兩類,而雙頭螺栓又 分為通絲和非通絲兩種。
六角頭螺栓 :常與平焊法蘭和非金屬墊片配合用于操作較緩和的工況下。六角頭螺栓常用材 料是 BL3或者是 Q235B ;
雙頭螺栓 :常與對焊法蘭配合使用在操作條件比較苛刻的工況下,其中,因為通絲型雙頭螺 栓上沒有截面形狀的變化,故其承載能力強。而非通絲型雙頭螺栓則相對承載能力較弱。
螺母材料常根據與其配合的螺栓材料確定, 這些組合在一般的標準中都有規定。一般情況下, 螺母材料應稍低于螺栓材料,并保證螺母硬度比螺栓硬度低 HB30左右。
6.3.3墊片
墊片是借助于螺栓的預緊載荷通過法蘭進行壓緊,使其發生彈塑性變形,填充法蘭密封面與 墊片間的微觀幾何間隙,增加介質的流動阻力,從而達到阻止或減少介質的泄漏的目的。墊 片性能的好壞以及選用的合適與否對密封副的密封效果影響很大。
常用的墊片可以分為三大類,即非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片。
a. 非金屬墊片:
石棉橡膠墊片 ,它是通過向石棉中加入不同的添加劑壓制而成。在美國,很多標準中都將石 棉制品列為致癌物質而禁用。但在世界范圍內,石棉仍以其彈性好、強度高、耐油性好、耐 高溫、易獲得等優點而得到廣泛應用。
適用范圍 :T≤260℃, PN≤2.0MPa (SH 3401)
T≤400℃, PN≤4.0MPa (國標)
用于水、空氣、氮氣、酸、堿、油品等介質工況下。
聚四氟乙烯 (PTFE)包覆墊片:
適用范圍 :T =-180~200℃, PN≤4.0MPa
常用于低溫或者要求干凈的場合下
b. 半金屬墊片
半金屬墊片 有纏繞式墊片、金屬包覆墊片和 柔性石墨纏繞墊三大類 。
纏繞式墊片 :是半金屬墊片中最理想、也是應用最普遍的墊片。
特點:壓縮回彈性好、強度高,有利于適應壓力和溫度的變化,能在高溫、低溫、沖擊、振 動及交變載荷下保持良好的密封性能。
纏繞鋼帶:20、 1Cr13、 0Cr19Ni9、 0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2等材料
非金屬纏繞帶:特制石棉 、 柔性石墨帶和聚四氟乙烯帶 ,
適用范圍 :PN =2.0~10.0MPa
表 6-3纏繞式墊片的型式及代號
表 6-4 常用纏繞式墊片的使用條件
鐵包式墊片:密封性能不如纏繞式墊片,故壓力管道中用的不多,它常用在換熱器封頭等大 直徑的法蘭連接密封副上。
柔性石墨復合墊 由沖齒或沖孔金屬芯板與膨脹石墨粒子復合而成。適用于突面、 凹凸面和榫 槽面法蘭。
c. 金屬墊片
金屬墊片常用在高壓力等級法蘭上,以承受比較高的密封比壓。常用的金屬墊片有平墊、八 角形墊和橢圓型墊三種。
金屬平墊片 :常與凸臺面、凹凸面、榫槽面法蘭使用。
八角形金屬墊片和橢園形金屬墊片 :常與環槽面法蘭使用。與橢圓形金屬墊片相比八角形金 屬墊片容易加工,故其應用比較多。
金屬墊片的材料應配合法蘭材料選用,且要求墊片硬度比法蘭密封面硬度低 (不少于 HB30) 。
6.3.4盲板、 8字盲板、限流孔板和混合孔板
它們常被夾在兩片法蘭之間以實現不同用途。
它們都應有兩個和匹配法蘭同樣的密封面。
例:某工程把下列條件的管道編在一個管道等級中,管道材料為 20:
蒸汽 設計壓力為 1.6 MPa,設計溫度為 330 °C
蒸汽 設計壓力為 2.6 MPa,設計溫度為 260 °C
如果不考慮法蘭選用的溫度 -壓力問題,請寫出該管道等級的最小壓力級別,并寫出兩種 以上的法蘭、墊片的組合形式。
答:1)壓力級為:4.0MPa ;
2) a 、 HG 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內環纏繞墊。
PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0柔性石墨復合墊
b 、 GB 法蘭 PN4.0 WN-MF;墊片:PN4.0 帶內環纏繞墊。
PN4.0 SO-RF;墊片:PN4.0 帶外環纏繞墊
c 、 JB 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內環纏繞墊。
6.4閥門及其它管道設備
工程上應用的閥門種類很多, 常用的閥門 :
有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、疏水閥、安全閥、調節閥等。
常用的其它管道設備 :如膨脹節、過濾器、視鏡、阻火器等
如何正確選用閥門及其它管道設備是一個比較復雜的問題, 內容較多, 這里只作簡單的介紹。
6.4.1閥門的質量要求
a. 內漏問題
是否有內漏或內漏的大小是衡量一個閥門質量的主要技術指標,對于壓力管道來說,處理的 介質大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介質,閥門關閉時,希望通過閥板的泄漏 (內漏 ) 越少 越好,甚至有些介質的泄漏要求為零。常用的評判閥門內漏的標準有 API598、 ANSI B16.104和 JB/T9092。
b. 外漏問題
外漏是指通過閥桿填料和閥蓋墊片處的介質外泄漏。它同樣是衡量閥門好壞的一個重要指標。對有些介質,外漏的要求甚至比內漏要求更嚴格,因為它直接泄入大氣,會直接引起事故造 成人身傷害。對于這種情況, 有時不得不采用波紋管密封閥或隔膜閥來保證閥門的外漏為零。限制外漏的標準目前大多數采用美國環保局的限定,即不超過 500ppm 。
c. 材料質量
材料質量是衡量閥門強度可靠性和使用壽命的一個重要指標。眾所周知, 大多數 DN≥50的閥 門都是鑄造閥體,如果質量不好, 會直接影響到閥門的可靠性和使用壽命。ASTM 和我國的 材料標準通常情況下的要求都是比較低的,為了保證在苛刻情況下材料能較好地適應操作條 件的要求,這些標準中都設置許多選擇性附加檢驗項目,設計人員如何根據使用條件來選擇 這些附加項目是一個技術性很強的問題,如果要求不當,會無意義的增加基建投資。
d. 閥門出廠前試驗要求
1) 閥門出廠前要根據 JB/T9092-1999《閥門的檢驗與驗收》 進行殼體壓力試驗和密封試驗。密封試驗分上密封、低壓密封和高壓密封試驗。
2) 根據閥門類別不同選擇密封試驗。閘閥和截止閥要進行上密封和低壓密封試驗。
3) 殼體壓力試驗,一般采用溫度不超過 52℃的水或粘度不大于水的非腐蝕性流體,以 38℃ 時 1.5倍的公稱壓力進行。
4) 低壓密封試驗,一般采用空氣或惰性氣體,以 0.5~0.7MPa 壓力進行。
5) SH3064《石油化工鋼制通用閥門選用、 檢驗及驗收》 對不同等級的壓力管道提出了相應的 檢驗要求,比 JB/T9092要求更嚴格。
6.4.2閥門規格書的內容
通用閥門規格書應包括下列內容:
1)采用的標準代號;
2)閥門的名稱、公稱壓力、公稱直徑;
3)閥體材料、閥體對外連接方式;
4)閥座密封面材料;
5)閥桿與閥蓋結構、閥桿等內件材料,填料種類;
6)閥體中法蘭墊片種類、緊固件結構及材料;
7)設計者提出的閥門代號或標簽號;
8)其它特殊要求。
國內現行的閥門型號表示方法,對閥桿及內件材料、填料種類、中法蘭墊片種類、中法蘭緊 固件材料種類等均無規定,不能全面說明閥門的屬性。
6.4.3閥門型式的選用
閥門型式的選用是材料工程師的重點工作內容之一,也是難點之一,它要求材料工程師不僅 應對常用閥門的結構型式、性能特點、相關標準等比較熟悉,也應對應用環境和工程要求比 較熟悉。
閥門型式的選用原則:
a. 閘閥 :一般開關情況下應首選閘閥。
結構特點 :. 閘閥的閘板由閥桿帶動,沿閥座密封面作升降運動,可接通或截斷流體的通 路,它主要用于管道的關斷。
適用范圍 :
1) 閘閥與截止閥相比,流阻小、啟閉力小,密封可靠,是最常用的一種閥門;
2) 當部分開啟時,介質會在閘板背面產生渦流,易引起閘板的沖蝕和振動,閥座的密封面也 易損壞,故一般不作為節流用;
3) 與球閥和堞閥相比,閘閥開啟時間較長,結構尺寸較大,不宜用在直徑較大的情況。閥門標準 :API 和 ANSI B16.34,前者專用于石油化工裝置,后者則使用面比較廣。GB12232,它與管道的連接可以是螺紋、承插焊、法蘭或對焊連接。
b. 截止閥、節流閥 :對要求有一定調節作用的開關場合 (如調節閥旁路、軟管站等 ) 和輸送液化 石油氣、液態烴介質的場合,宜選用截止閥以代替閘閥。
結構特點 :都是向下閉合式閥門,閥瓣由閥桿帶動,沿閥座中心線做升降運動的閥門。截止 閥和節流閥結構基本相同,只是閥瓣形狀不同。截止閥的閥瓣為盤形;節流閥的閥瓣多為圓 錐流線型。
適用范圍 :1) 與閘閥相比截止閥具有一定的調節作用,故常用于調節閥組的旁路。
2) 截止閥在關閉時需要克服介質的阻力,因此,它最大直徑僅用到 DN200。
3)節流閥特別適用于節流,用于改變通道截面積,調節流量或壓力。
c. 止回閥 :對于要求能自動防止介質倒流的場合應選用止回閥。
結構特點 :止回閥又稱單向閥,它只允許介質向一個方向流動,當介質順流時閥瓣會自動開 啟,當介質反向流動時能自動關閉。安裝時,應注意介質的流動方向應與止回閥上的箭頭方 向一致。
升降式止回閥 :是靠介質壓力將閥門打開,當介質逆向流動時,靠自重關閉 (有時是借助于彈 簧關閉 ) ,因此升降式止回閥只能安裝在水平管道上;受安裝要求的限制,常用于小直徑場合 DN≤40。
旋啟式止回閥 :是靠介質壓力將閥門打開,靠介質壓力和重力將閥門關閉,因此它即可以用 在水平管道上,又可用在垂直管道上 (此時介質必須是自下而上 ) 。(DN≥50)
對夾式止回閥 :結構尺寸小,制造成本低,常用來代替升降式和旋啟式止回閥
梭 式 止回閥 :是解決 DN40的升降式止回閥不能用在豎管上的問題。
選用 :
DN≤40時宜用升降式止回閥 (僅允許安裝在水平管 ' 道上 ) ;
DN=50~400時,宜采用旋啟式止回閥 (不允許裝在介質由上到下的垂直管道上 ) ;
DN≥450時,宜選用 Tillting -Disc (緩沖型 ) 止回閥;
DN=100~400,也可以采用對夾式止回閥,其安裝位置不受限制;
d. 蝶閥 :對于設計壓力較低、管道直徑較大,要求快速啟閉的場合一般選用蝶閥。
結構特點 :具有 900旋轉快速開啟關閉的特點,重量輕,結構尺寸小 (尤其是對夾式蝶閥 ) 等優 點。但密封性能不如閘閥可靠,在某些條件下可以代替閘閥
e. 球閥 :對于要求快速啟閉的場合一般選用球閥。
結構特點 :閥瓣為一中間有通道的球體,球體繞自身軸線作 900旋轉,達到啟閉目的。球閥 的最大特點是在眾多的閥門類型中其流體阻力最小,流動特性最好。其密封性能較可靠。與 蝶閥相比,它的重量較大,結構尺寸也比較大,故不宜用于直徑太大的管道。
◆※與蝶閥一樣,長期影響它不能在石化生產裝置上應用的問題是熱脹或磨損后會造成密封 不嚴的題。軟密封球閥雖有較好的密封性能,但當它用于易燃、易爆介質管道上時,尚須經 受火災安全試驗和防靜電試驗。因此,石化生產裝置上球閥應用的也不多,近年來,許多球 閥生產廠開發出了一些新型結構的球閥,如 :軌道球閥、偏心球閥等,一些球閥將閥座設置成 金屬彈性閥座,使其在熱脹和磨損的情況下仍有良好的密封。因此,這些球閥也在石化生產 裝置上開始應用。
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