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管線球閥的設計
作者:自貢泰科高壓閥門制造有限公司(原自貢市第一高壓閥門廠) 時間:2013-08-13 點擊: 次

   管線球閥的設計和制造,對安全性和可靠性的強調,無論如何亦不為過分。而且這一理念應貫徹在球閥產品設計,工藝規范,零件加工,型式試驗,產品試驗,質量控制,售后服務的全過程。無論是長輸管線或者是城市管網都是能源的供給線,是一條國家經濟命脈線。全球性的地下輸油、輸氣管線和管網,就象地上輸配電網一樣,是城市工業和民用賴以生存的基礎,沒有這條能源供給線,現代化城市功能立即停止。


   1 閥體的設計可分為全焊接閥體設計和分體式閥體設計。
     全焊接閥體設計有筒狀結構和球狀結構,筒狀結構是雙焊縫,焊接過程熱量輸入大,殘余應力復雜,軸向和徑向變形大。球狀結構是四條焊縫拼接,現在由于工藝技術進步,采用左右閥體熱鍛壓成型,可中間單焊縫焊接成型,減少線能量輸入,降低軸向和徑向變形。
     分體式結構一般由閥體和左右連接體組成。連接體與閥體由螺栓連接,連接法蘭厚度與螺栓的連接強度應按與閥體內徑相當的法蘭進行類比設計,其連接強度必須防止管道應力而產生連接松弛,使密封失效。閥體與連接體面對面接觸,中間無間隙。密封必須滿足失火安全要求,采用橡膠O型圈與纏繞式金屬墊組合密封。閥體的材料為鍛件,溫度-29C°以上選用ASTM A105;-29C°以下選用ASTM A350 LF2。對于焊接閥體,對A105或LF2材料的化學成分、含碳量、碳當量以及硫、磷等元素應另有特殊限制。鍛件按三級鍛件標準驗收,做100%無損探傷,焊縫處做著色檢查和超聲波探傷。 輸氣管線球閥的閥體大部分是采用A105,球A105N。輸油管線的球閥的閥體大部分是采用A105,球316。


     2 密封座與密封閥座采用組合密封結構,即金屬對金屬的初始“密封”,以阻擋固體顆粒的進入;用橡膠、PTFE塑料、尼龍、PEEK等軟密封作為次級密封,以保證零泄漏。但由于管線中的異物的意外導入對軟密封材料的損壞,管線球閥均設有緊急密封劑的注入系統,以獲得暫時性的密封要求。
     密封用的橡膠圈有圓形,三角形或其他特殊形狀。閥門公司都有自己的設計結構和工藝措施,防止橡膠圈在開關過程中被吹出(Blow out)或切壞。對于Class900磅級以上,應選用防爆降壓(AED)特性的材料作為O型圈材料。PTFE的密封圈,一般采用筒狀鑲嵌式結構,亦可做成倒鉤狀組合式結構,旨在保證密封圈不被吹出而導致密封失效。
     密封座材料與閥體材料相同,化學鍍鎳,有彈簧加載以保證初始密封比壓,彈簧可采用螺旋彈簧,板彈簧或碟形彈簧,材料為Inconel X-750。
     進口端和出口端閥座采用對稱雙向密封設計。這種活塞式的介質自密封結構,按照客戶需要可設計成“單活塞效應”(Single piston action),壓力自泄放密封座結構和“雙活塞效應”(Double Piston effect)雙重密封結構。單活塞效應即進口端密封,出口端腔體壓力自動排放。


     
     3 DBB功能設計DBB功能設計是指無論是閥門處于開啟或關閉狀態,閥腔泄壓排放時,上游端和下游端閥座應同時截止(Double Block & Bleed),并允許從排泄閥處對在線閥門進行閥座密封性能測試,而不影響管線運行。


     4 緊急密封系統的設計緊急密封系統由注射器(Injector)和止回閥(Check Valve)組成,分別安裝在閥體上,在閥座處的外測和閥桿填料處外側。緊急密封系統可以用來阻止或減少管線中閥門密封座的泄漏,密封劑注射前要進行清潔和沖洗,有專門生產的清潔劑和密封脂,用手動或電動的工具將清洗劑或密封脂從注射器口注入,并按閥門供貨商所提供的使用說明進行清潔和緊急密封操作。失火安全與防靜電設計已在支承軸、密封座章節中予以說明,防靜電結構設計,在24VDC下測定,電阻值不超過10歐姆。


     5 閥門的操作方式閥門的操作,有手動、蝸輪傳動、氣動(雙作用或彈簧復位),高壓氣動(直接使用管線氣體)、電動、液動(雙作用或彈簧復位)以及氣液聯動。氣液聯動可實施本地和遠程控制,與衛星遙控的SCADA系統相配合,當下游壓力降的速率或持續時間超多設定值時,(即管線爆裂),緊急切斷閥自動截斷,并帶有救急性的蓄壓器,供手動操作。


     6 管線球閥連接端部設計連接端按客戶要求,有法蘭連接端和焊接端。
     法蘭連接端應帶凸面或環形槽,其尺寸、公差與光潔度、以及打孔、法蘭面,锪孔、倒孔等應按下列標準
     DN600及其以下,按ASME B16.5,其中DN550按MSS-SP44;
     DN650以上按ASME B16.47中A系列
     焊接端應按ASME B31.4中434.8.6節或ASME B31.8。


     7 螺栓緊固件


     8 直埋式設計直埋地下的閥門為全焊接閥體管線球閥,閥桿按客戶要求接長,閥桿接長部分設計應牢固,能抗地面承載,所有閥體上的連接管、密封劑注入器,底部排泄閥、安全泄放裝置均接至地表,接管與閥體焊接。接長桿的設計,其長軸的繞曲和傳動鏈結合部的間隙應予控制,防止開關過程中,球體不能準確地處于關或開的位置,造成傳動失誤。


     9 管線球閥供貨范圍按API標準6D,以及管線球閥制造廠的裝備能力,產品的供貨范圍:
     Class100-600磅級 DN1/2”-60”
     Class900磅級 DN1/2”-36”
     Class1500磅級 DN1/2”-16”
     Class2500磅級 DN1/2”-12”
     在特殊場合,國外管線球閥供貨商可提供
     Class150-600磅級 最大口徑至DN72”
     Class900磅級 最大口徑至DN40”
     Class1500磅級 最大口徑至DN36”
     Class2500磅級 最大口徑至DN24”

 
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