工藝閥門是石油化工裝置及管道系統中廣泛使用的重要組成部件之一,是保證設備和管道安全運行的一種承壓元件,其結構復雜,技術含量較高。對石油化工裝置而言,閥門投資約占裝置投資的5%~8%,占管道投資的50%。因閥門質量問題而造成整個裝置停產甚至造成重大安全事故的例子,國內外都曾發生。
石油化工(gong)項目經常采用EPC總承包模(mo)式(shi),使設(she)計(ji)、采購、建設(she)深度交叉,有效協調,大(da)大(da)縮短(duan)建設(she)工(gong)期。而對于(yu)閥門(men),由于(yu)類型、規格、材(cai)質(zhi)(zhi)多樣,數量(liang)龐大(da),結(jie)構復(fu)雜,因此(ci)必須加(jia)強設(she)計(ji)選型、采購管理(li)以(yi)及(ji)施工(gong)過程(cheng)的質(zhi)(zhi)量(liang)控制。
1 常用閥門結構特點及主要技術參數
1.1 常用閥門結構及特點
在石油化工裝置中,常用的閥門類型有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、疏水閥等。下面分別介紹其(qi)結構(gou)和(he)特點。
(1)閘閥
閘(zha)(zha)(zha)(zha)閥采用(yong)(yong)(yong)閘(zha)(zha)(zha)(zha)板(ban)(ban)作(zuo)為啟(qi)閉件(閥瓣),閘(zha)(zha)(zha)(zha)板(ban)(ban)由閥桿(gan)帶動(dong),沿閥座密(mi)封面作(zuo)升降運動(dong),可(ke)接通(tong)或截斷流體的通(tong)路,閘(zha)(zha)(zha)(zha)閥在管路中主要作(zuo)切斷用(yong)(yong)(yong)。當閘(zha)(zha)(zha)(zha)閥部分(fen)開啟(qi)時,介質(zhi)會在閘(zha)(zha)(zha)(zha)板(ban)(ban)背面產(chan)生渦流,易(yi)引起閘(zha)(zha)(zha)(zha)板(ban)(ban)的沖(chong)蝕和振動(dong),閥座的密(mi)封面也易(yi)損(sun)壞,故(gu)一般不作(zuo)節流用(yong)(yong)(yong)。閘(zha)(zha)(zha)(zha)閥通(tong)常用(yong)(yong)(yong)于閥門(men)全開或全閉的工況。閘(zha)(zha)(zha)(zha)閥具有(you)流體阻力小、密(mi)封可(ke)靠及價格相對便宜等(deng)優點(dian)。但(dan)其重(zhong)量大(da)、安裝所(suo)需空間較(jiao)大(da)。
(2)截止閥
截止閥采用圓柱形或圓錐形體作為閥瓣,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。截止閥可以用于介質的切斷、調節及節流,故常用于調節閥組的旁路。截(jie)止(zhi)閥在(zai)關閉(bi)時(shi)需要克服介(jie)質的阻力,開閉(bi)力矩較(jiao)大(da),因此,截(jie)止(zhi)閥的口徑不宜太大(da)。
(3)止回閥
止(zhi)回閥又(you)稱單向(xiang)(xiang)閥或逆流閥,它只(zhi)允許介質向(xiang)(xiang)一個方向(xiang)(xiang)流動。當(dang)介質順(shun)流時(shi)閥瓣(ban)會自動開啟,當(dang)介質反向(xiang)(xiang)流動時(shi)能自動關閉(bi),是用來(lai)防止(zhi)介質倒(dao)流的閥門(men)。
(4)球閥
球(qiu)閥(fa)是(shi)指(zhi)關閉(bi)件(球(qiu)體)繞(rao)閥(fa)體中心線旋轉(zhuan)(zhuan)來達到開啟和關閉(bi)的一種閥(fa)門。具有90°旋轉(zhuan)(zhuan)而快速啟閉(bi)的特點,球(qiu)閥(fa)在管(guan)路中主要用來做切斷、分(fen)配和改變介質的流動方(fang)向(xiang)。其具有流體阻(zu)力小、操作方(fang)便,開閉(bi)迅速等優點。
(5)蝶閥
蝶(die)板在閥體內(nei)繞固定軸旋(xuan)(xuan)轉的閥門,叫蝶(die)閥。它具(ju)(ju)有90°旋(xuan)(xuan)轉快(kuai)速開啟關閉的特點(dian)。蝶(die)閥在管(guan)路中可以用來(lai)做切斷或調節介質流量。蝶(die)閥具(ju)(ju)有結構簡(jian)單,外形尺(chi)寸小、重量輕等優點(dian),但其密(mi)封可靠性差。
1.2 主要技術參數
設計和采購(gou)閥門都需(xu)要(yao)提供(gong)閥門的主要(yao)技術參數和指標,通(tong)常定義一(yi)臺閥門需(xu)要(yao)以下參數。
(1)閥(fa)門類(lei)別。根據具體工(gong)況,在滿足工(gong)藝要求(qiu)的前提(ti)下,盡可能選用工(gong)作可靠,維護方便、性價(jia)比高的閥(fa)門類(lei)型。
(2)公(gong)稱(cheng)壓力(li)、公(gong)稱(cheng)直徑。公(gong)稱(cheng)壓力(li)常用PN或CL來(lai)表示,公(gong)稱(cheng)直徑常用DN來(lai)表示。
(3)結(jie)(jie)構形(xing)式(shi)(shi)。同一類別的閥(fa)門,也經常會有多種結(jie)(jie)構形(xing)式(shi)(shi),要(yao)根(gen)據工藝需要(yao)選(xuan)用。
(4)端部連(lian)接(jie)方式(shi)(shi)。常用的連(lian)接(jie)方式(shi)(shi)包括(kuo)法(fa)蘭連(lian)接(jie)、焊接(jie)連(lian)接(jie)(包括(kuo)對焊、承插焊)、螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie)等,還需要明確連(lian)接(jie)方式(shi)(shi)的具(ju)體(ti)端面標準和類別。另外,有些閥(fa)門,兩(liang)端會要求不同的連(lian)接(jie)方式(shi)(shi)。比如一(yi)端要求法(fa)蘭連(lian)接(jie),而另一(yi)端要求螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie)。
(5)制(zhi)造標準。
(6)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。閥門的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)應至少(shao)包括閥體、閥蓋(gai)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、閥芯材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、密封(feng)面材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、填料(liao)(liao)(liao)(liao)、墊片、螺栓(shuan)、螺母等(deng)受壓元件(jian)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)和執行標準(zhun)。
(7)驅動(dong)(dong)方式。常用的(de)有(you)手動(dong)(dong)、電動(dong)(dong)、氣動(dong)(dong)等(deng)驅動(dong)(dong)方式。
(8)驗收標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。常(chang)用(yong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)包(bao)括(kuo)美標(biao)(biao)(API)、國(guo)標(biao)(biao),國(guo)際(ji)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(ISO)、英(ying)國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(BS)等。
2 閥門常見質量問題及對策
根據近幾年項目現(xian)場的(de)反饋(kui),工藝閥(fa)門出現(xian)的(de)主要質量問題見表1。
表(biao)1 閥門質量問題匯(hui)總
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(1)材質不符合要求
到貨閥(fa)(fa)門(men)的材(cai)(cai)質不符合設計文件的要求,是現場閥(fa)(fa)門(men)檢驗(yan)中出現最多的問題之一。通(tong)常為(wei)閥(fa)(fa)門(men)密封面(mian)堆(dui)焊材(cai)(cai)料(liao)、填料(liao)、墊片、螺栓等元(yuan)件的材(cai)(cai)質不符合要求,這些(xie)材(cai)(cai)料(liao)作為(wei)承壓(ya)元(yuan)件,直接(jie)影響(xiang)閥(fa)(fa)門(men)的使用壽命,甚(shen)至會造成(cheng)安全事故。如某石化企業,曾發生(sheng)低(di)溫閥(fa)(fa)由于閥(fa)(fa)蓋(gai)螺栓材(cai)(cai)質不符合要求,而發生(sheng)介(jie)質泄漏,引起火(huo)災。
對于這類問(wen)題,除要(yao)求供(gong)應商加(jia)強質(zhi)量管理外(wai),還要(yao)加(jia)強現(xian)場對到貨閥門的材料(liao)復(fu)檢,特別是對密封面(mian)、螺栓(shuan)等(deng)輔助材料(liao)材質(zhi)的復(fu)檢。
(2)端面形式或尺寸
端面形式(shi)或(huo)尺(chi)寸不(bu)(bu)符合要求(qiu),也是現(xian)場常見的(de)閥門質量(liang)問(wen)題(ti)。比如,對于大(da)口(kou)徑(DN600以(yi)上)法(fa)蘭(lan)(lan)(lan)閥,由于美標ASMEB16.47中(zhong)將法(fa)蘭(lan)(lan)(lan)分為(wei)A,B兩個系(xi)列,而石化行(xing)業標準法(fa)蘭(lan)(lan)(lan)的(de)端面形式(shi)或(huo)尺(chi)寸僅與ASMEB16.47標準的(de)B系(xi)列可(ke)以(yi)匹(pi)配,與A系(xi)列不(bu)(bu)匹(pi)配。這(zhe)種(zhong)不(bu)(bu)匹(pi)配只是兩種(zhong)標準在端面形式(shi)或(huo)管徑尺(chi)寸上的(de)細微差別,卻造成現(xian)場無(wu)法(fa)安裝的(de)問(wen)題(ti),不(bu)(bu)但給項(xiang)目造成經濟損(sun)失(shi),而且影響工期。而對于對焊(han)閥門,美標中(zhong)又分為(wei)長(chang)系(xi)列和短(duan)系(xi)列兩種(zhong),現(xian)場也發生過長(chang)短(duan)系(xi)列供(gong)錯的(de)問(wen)題(ti)。
對(dui)于該類問(wen)題(ti)(ti),首(shou)先設計技術要(yao)求或規(gui)(gui)格書要(yao)明確規(gui)(gui)定選用的標準系列;其次(ci)供應商要(yao)認(ren)真領會設計要(yao)求并嚴格執行;另外,現場(chang)到(dao)貨后(hou)要(yao)及時(shi)檢驗,避免后(hou)期安(an)裝時(shi)才暴露(lu)問(wen)題(ti)(ti),從而造成工期的延續。
(3)閥門安裝前試壓泄漏
石油(you)化工(gong)裝置用閥門,一般(ban)情況均要求在出廠(chang)前(qian)(qian)進行100%水(shui)(shui)壓(ya)試驗(yan)和密(mi)封(feng)(feng)試驗(yan),合(he)格(ge)(ge)后(hou)方可出廠(chang)。根據石油(you)化工(gong)管道施工(gong)規范SH3501—2011的(de)要求,閥門在安裝前(qian)(qian)要逐個進行水(shui)(shui)壓(ya)試驗(yan)和密(mi)封(feng)(feng)面密(mi)封(feng)(feng)試驗(yan)。但現場(chang)仍經(jing)常(chang)發生(sheng)出廠(chang)前(qian)(qian)檢驗(yan)合(he)格(ge)(ge)的(de)閥門在安裝前(qian)(qian)試驗(yan)時泄漏。
造成該問題可能有三(san)種(zhong)情況,一(yi)是(shi)閥門出(chu)廠前(qian)確實存(cun)(cun)在質量問題;二(er)是(shi)運輸(shu)、裝(zhuang)卸保護措施(shi)(shi)不(bu)到位;三(san)是(shi)現(xian)(xian)場(chang)存(cun)(cun)放(fang)或(huo)試壓操作不(bu)規(gui)范。因此要(yao)(yao)(yao)加強出(chu)廠前(qian)水壓試驗和封試驗的(de)監督,除了對重要(yao)(yao)(yao)閥門駐廠監造外,對一(yi)般閥門應采用(yong)隨機(ji)檢(jian)查、出(chu)廠前(qian)聯檢(jian)的(de)方法。其次,要(yao)(yao)(yao)注重包裝(zhuang)保護措施(shi)(shi),避免裝(zhuang)卸、運輸(shu)、存(cun)(cun)放(fang)過(guo)程(cheng)中發生損(sun)壞(huai),同時還(huan)要(yao)(yao)(yao)加強現(xian)(xian)場(chang)試壓的(de)文(wen)明(ming)、規(gui)范施(shi)(shi)工,避免造成人為損(sun)壞(huai)。
(4)閥門安裝方向
有些質(zhi)量問(wen)題不是閥(fa)(fa)門(men)(men)本(ben)身的(de)(de)(de)質(zhi)量問(wen)題,而是由于(yu)安(an)裝不當而造(zao)成閥(fa)(fa)門(men)(men)無法正常(chang)使(shi)用,或造(zao)成閥(fa)(fa)門(men)(men)損(sun)壞(huai)。比較常(chang)見的(de)(de)(de)是,閥(fa)(fa)門(men)(men)安(an)裝方(fang)向(xiang)(xiang)錯誤的(de)(de)(de)問(wen)題。需(xu)要(yao)特別說(shuo)明的(de)(de)(de)是,閥(fa)(fa)體上的(de)(de)(de)指示方(fang)向(xiang)(xiang)未(wei)必就(jiu)是介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)正常(chang)流(liu)向(xiang)(xiang),很多閥(fa)(fa)門(men)(men)是需(xu)要(yao)考慮閥(fa)(fa)門(men)(men)關閉情(qing)況下的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)瓣主(zhu)要(yao)受壓方(fang)向(xiang)(xiang)。比如軌道球(qiu)閥(fa)(fa)、截止閥(fa)(fa)和蝶(die)閥(fa)(fa)。現場經常(chang)發(fa)生(sheng)安(an)裝方(fang)向(xiang)(xiang)和介(jie)質(zhi)流(liu)向(xiang)(xiang)一致而導(dao)致返工的(de)(de)(de)情(qing)況。
對于(yu)該類問題,一是(shi)設(she)(she)計(ji)(ji)文件(jian)和施工(gong)前技術交底要(yao)特別(bie)強調,特別(bie)是(shi)對于(yu)焊接(jie)閥(fa)門,返(fan)工(gong)相當麻(ma)煩(fan);二是(shi)閥(fa)門供(gong)貨資(zi)料或(huo)閥(fa)體標識要(yao)清(qing)晰、準確,比(bi)如采用壓力優(you)先端(duan)來代替(ti)箭(jian)頭(tou);三(san)是(shi)施工(gong)單位安(an)裝前一定要(yao)謹(jin)慎,必(bi)要(yao)時(shi)可(ke)向設(she)(she)計(ji)(ji)、供(gong)應商進(jin)行澄(cheng)清(qing)。
(5)施工
施工不當(dang)也(ye)會(hui)造(zao)成閥(fa)門(men)質量問題,比如(ru)焊(han)接(jie)或(huo)熱(re)處理工藝不當(dang)會(hui)造(zao)成閥(fa)門(men)密封面泄(xie)漏,特別是(shi)軟(ruan)密封閥(fa)門(men)和長(chang)度較短的小口徑焊(han)接(jie)閥(fa)門(men)。另外由于管道內固體(ti)顆粒(如(ru)焊(han)渣(zha))進入閥(fa)門(men),造(zao)成閥(fa)門(men)密封面的損傷也(ye)很(hen)常見。
對于該(gai)類問題,首先要加(jia)強(qiang)(qiang)施工管理,其次閥門(men)(men)制造商需要強(qiang)(qiang)調閥門(men)(men)資料中關于安(an)裝、使用、維護等方面注意事(shi)項(xiang)的內容和工藝指(zhi)導,指(zhi)導施工單位(wei)安(an)裝。
(6)其他
另(ling)外(wai),閥門外(wai)觀(guan)質量問題、延(yan)期交(jiao)貨、交(jiao)貨資料不(bu)全(quan)等問題也經常發生。
對于這(zhe)些問題,應合理選擇供(gong)應商(shang)、約定整套交貨資料(liao)的(de)內容、預留(liu)充(chong)足的(de)運(yun)輸工期以及(ji)合理定價就顯得非常重要(yao)。
3 結論
閥門(men)的(de)(de)質(zhi)量(liang)控(kong)制對于工程項目的(de)(de)整體質(zhi)量(liang)、生(sheng)產(chan)聯動試車以及裝(zhuang)置能否安全(quan)平穩運行都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)重要(yao)的(de)(de)影響,因此采取切實有(you)效(xiao)的(de)(de)措施(shi)(shi),加(jia)強閥門(men)設計、采購、施(shi)(shi)工全(quan)過程的(de)(de)質(zhi)量(liang)控(kong)制,可(ke)以有(you)效(xiao)預防(fang)和減(jian)少壓力(li)管道事(shi)故的(de)(de)發生(sheng),保證(zheng)生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置平穩安全(quan)運行。