摩根�(chǎn)品分�
鍛鋼球閥
高壓球閥
硬密封球�
浮動(dòng)球閥
氣動(dòng)球閥
電動(dòng)球閥
不銹鋼球�
軟密封球�
固定球閥
鑄鋼球閥
三通球�
雙相不銹鋼球�
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管線球閥與管道工�(yè)
�(fā)布時(shí)間:2017-04-21 �(diǎn)擊次�(shù)�25583�
管線球閥�管道工業(yè)
管線球閥是固定球球閥的一種,是球閥一�(gè)最重要的發(fā)展。過去常常將“管線球閥” 一詞與“固定球球�” 一詞相混用,將“管線球閥”不恰�(dāng)?shù)胤Q之為 “固定球球�”。其�(shí),管線球閥的全稱,應(yīng)該是長距離輸送系�(tǒng)管線球閥(long distance pipeline trans¬portation system pipeline ball valve),簡稱管線球閥�
這是從產(chǎn)品的服務(wù)�(duì)象而言。�“固定球球�” 一詞是指這種閥門的結(jié)�(gòu),球體被支持在轉(zhuǎn)軸中心。另外,也不適宜將管線(pipeline� —詞譯為管� (pipe�,而稱之為管道球閥。產(chǎn)品的國際�(biāo)�(zhǔn)名稱� ISO14313-2007《石油和天然氣工�(yè)一管線輸送系�(tǒng)一管線閥門》,這一名稱就是最好的解讀。管線閥門有球閥、閘閥、旋塞閥、止回閥,是滿足長距離管線輸送的特殊要求,具備特殊功能的專用閥門,對(duì)于球閥,則稱之為管線球閥。規(guī)范該�(chǎn)品的美國石油�(xué)�(huì)最新標(biāo)�(zhǔn)是API 61>-2008�23版《管線閥門�(guī)范》與ISO14313等同�
3.4.1管道工業(yè)與管線球�
1914年,第一�9 km長的輸油管線在美國中部建成,從此拉開管道的工�(yè)�(fā)展的序幕。用管道來輸 送原油、天然氣,其成本是海上運(yùn)輸、油輪和液化天然氣船舶運(yùn)輸成本的2/3,是油罐列車陸上�(yùn)�?shù)?1/3。所以近百年來獲得飛躍的�(fā)展。根�(jù)《Pipe- line》雜�2000年統(tǒng)�(jì),全世界已建成的管線260X 104km,其中輸油管線80X104km,輸氣管�140X104km,成品油管�40 X104km。并且每年以3X104km的速度增加,輸油輸氣管線是一條跨國能源供給線,是一條生命線。世界上最著名的管線如美國阿拉斯加輸油管線(圖3-19)從北部普拉德赫海灣至南 部瓦爾迪茲港全長1300km,管�48in,穿北極圈,
凍土層,高山和峽谷。前蘇聯(lián)烏連戈依中央輸氣管� (西伯利亞管線,�3-20),全長3.5X104km,管�56in,緊急切斷大口徑管線球閥1000余臺(tái),穿越西伯利亞凍土層、森林、沼澤地。在東南亞從菲律賓至 馬來西亞、爪哇、蘇門答臘、新加坡至泰國全� 6276km的輸氣管線,其中1094km為海底管線�
管線球閥的最大口徑為60in,最高壓力等�(jí)為Class2500�(jí)(PN 420),在役�32in以上管線球閥�20萬臺(tái)以上�32in以下�250萬臺(tái)�
管線球閥在管道工�(yè)中獲得廣泛的�(yīng)用無疑是它的�(chǎn)品特征:全通徑、低流阻,便于實(shí)�(xiàn)�(yuǎn)距離控制和自�(dòng)化。管道輸送近百年的發(fā)展已形成全球性跨國管�(wǎng),這是人類賴以生存的能源供給系�(tǒng),這一系統(tǒng)從北極圈至赤道,從高山至海底,從高原到沙漠,其間穿越地震帶、沼澤地、江河、湖泊、山坡。有架設(shè)的也有直埋地下的,在野外�(yuǎn)距離遙控操作,維修困難,要求30年以上使用壽命。輸送的天然氣含硫� 焊渣、鐵銹等雜質(zhì),出廠時(shí)要求氣泡�(jí)密封,這些苛刻的要求已成為全球性共�(shí)的采購規(guī)范。并提出如下特殊的功能要求�
①閥體的�(qiáng)度與韌性閥體是一�(gè)承壓部件� 其壓力邊界除了承壓內(nèi)部介�(zhì)的壓力之外,尚需承受外部載荷,如地面沉降、滑坡、洪水、地震等自然�(zāi)害引起的彎曲載荷;以及由于晝夜溫度變化,冬夏季節(jié)性溫度變化而引起的拉伸和壓縮載荷。在寒帶及冰凍地區(qū)�(yīng)考慮材料的低溫沖擊韌性,防止低溫脆裂� �(duì)于全焊接閥體,在焊縫和熱影響區(qū)�(yīng)按斷裂力�(xué)理論�(jìn)行CTOD (裂紋尖端張開位移)斷裂韌性試�(yàn)和焊后免熱處理的安全�(píng)估�
②氣泡級(jí)的密封要求產(chǎn)品出廠時(shí)�(yīng)�(dá)到氣泡級(jí)“�”泄漏,運(yùn)行中要求密封座具有阻止金屬顆粒�(jìn)入密封區(qū)域的效果,如金屬顆粒�(jìn)入軟密封,一旦出�(xiàn)泄漏,應(yīng)有緊急密封的措施�
③失火安全與防靜電功能閥門的設(shè)�(jì)需考慮失火安全,一旦失火,閥門的內(nèi)漏與外漏不能超過API6FA和API607�(guī)定的泄漏�(biāo)�(zhǔn)。球體被非金屬密封材料夾持,�(zhuǎn)�(dòng)�(shí)可能�(chǎn)生的靜電必須與閥體導(dǎo)通,�24VDC的電壓下,其電阻小于ion�
④雙�?cái)嗯c排放功能(double block and bleed)對(duì)于具有兩�(gè)密封閥座的閥門,兩�(gè)密封座之間的閥腔壓力排放�(shí),兩�(gè)閥座�(yīng)同時(shí)�?cái)噙M(jìn)口和出口的介�(zhì)�
⑤雙隔離與排放(double isolation and bleed)對(duì)于具有兩�(gè)隔離型密封座的閥門,即具備雙活塞效�(yīng)功能的密封座,兩�(gè)隔離型閥座之間的閥腔壓力排放�(shí),兩�(gè)閥座�(yīng)同時(shí)隔離�(jìn)口和出口介質(zhì)�
⑥防止閥腔壓力超壓無論閥門處于�(guān)閉狀�(tài)或開啟狀�(tài),對(duì)于雙密封座的閥門,閥腔夾持一部分介質(zhì),如果被夾持的介�(zhì)有可能由于溫度變化而壓力升高,閥門�(yīng)具備閥腔壓力超壓自動(dòng)泄壓的功能。閥腔壓力泄放的最大值不超過閥門壓力額定值的 1. 33 倍�
⑦可清管能力(pig ability)允許清管器無阻礙通過的能力�
⑧閥桿保持閥桿應(yīng)�(shè)�(jì)在任何內(nèi)壓條件下� 填料壓蓋卸去或操作裝置卸去的情況下,保證閥桿不被吹出和閥體壓力邊界的完整�
⑨驅(qū)�(dòng)鏈的�(shè)�(jì)�(shè)�(jì)軸的�(zhuǎn)矩,在整�(gè)�(qū)�(dòng)鏈的�(jì)算中,應(yīng)該以最大開啟轉(zhuǎn)矩的兩倍來�(jì)算。驅(qū)�(dòng)鏈的最薄弱零件或零件截面應(yīng)在壓力邊界之外�
⑩位置限定與指示閥門或操作機(jī)�(gòu)�(yīng)提供行程限定�(jī)�(gòu),在開啟或關(guān)閉位置限定閥門的位置。并提供位置指示器,指示閥門所處的狀�(tài),開啟位置或者關(guān)閉位置�
?硫化工況如果買方�(guī)定用于硫化工況,� 承壓零件及螺栓連接材料�(yīng)滿足�(biāo)�(zhǔn)ISO15156《石油和天然氣工�(yè)一油和氣生�(chǎn)中用含H2S�(huán)境中材料》的全部要求�
緊急切斷(ESD)對(duì)于用于緊急切斷閥的場(chǎng)合,采用氣液�(lián)�(dòng)操作�(jī)�(gòu)來驅(qū)�(dòng)閥門,以天然氣作為動(dòng)力,液壓油作為傳�(dòng)介質(zhì),來�(qū)�(dòng)管線閥門的啟閉并有手�(dòng)操作�(jī)�(gòu),破管自�(dòng)保護(hù),遠(yuǎn)程電控開�(guān),ESD緊急關(guān)斷的功能�
地下水的電位腐蝕與應(yīng)力腐蝕采用全焊接閥體�(jié)�(gòu),管道陰極保�(hù)以及外部防腐來防止電位腐蝕和�(yīng)力腐蝕�
管線球閥�(jīng)歷半�(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,形成兩大閥體�(jié)�(gòu)形式。一種是全焊接球狀閥體�(jié)�(gòu),以美國Ca-meron公司為代表,其他有德國的Bosig公司� Shuck公司,日本TIX公司、Tubota公司,以及俄羅斯Tyazhpromarmatuva公司等。另一種是筒狀閥體�(jié)�(gòu),有全焊接的,也有分體式的,以意大利Grove公司為代表,其他有意大利閥門公司、Perar公司� NuovoPignone公司、PCC公司、B.F.E公司和捷克的MSA公司等�
�1)美國公司全焊接球狀管線球閥�20世紀(jì)50年代,美國Cameron公司,推出一種球狀�(jié)�(gòu),全焊接鍛鋼閥體的管線球閥(�3-21), 其結(jié)�(gòu)特征如下�
①閥體是全焊接,球狀,由四塊鍛件拼接組成� 焊接是在�(chǎn)品組裝完成后�(jìn)行,焊接工藝是最后一道工序,這樣形成一�(gè)封閉的產(chǎn)品,不可再分解、拆卸� 這種以焊接作為產(chǎn)品最后一道工序的,稱�“焊接�(chǎn)�”。這樣,內(nèi)件如球體、密封座、密封環(huán)、軸承無須更換,因此,這種�(jié)�(gòu)上的合理性及其帶來的客戶效益,是在服役生命期�(nèi)的可靠密封(sealed for life)�
另外,整體閥體提供了足夠的強(qiáng)度和剛性,�(chǎn)品經(jīng)彎曲試驗(yàn)和壓縮試�(yàn)�(yàn)證了閥體的強(qiáng)度和剛性�
②可�(zhuǎn)�(dòng)閥座,閥座外緣加工成棘輪,球體表 面上固定著一�(gè)撥動(dòng)�(jī)�(gòu),球閥每開或�(guān)一次,棘輪�(zhuǎn)�(dòng)一�(gè)角度。設(shè)�(jì)者的思路是考察球體�(duì)閥座之間相對(duì)�(yùn)�(dòng),作用在閥座密封�(huán)帶上,磨損的不均勻性,憑借閥座的�(zhuǎn)�(dòng)來獲得密封環(huán)磨損的均勻。但�(shí) 踐結(jié)果恰恰和這一�(yù)期效果相反,閥座的轉(zhuǎn)�(dòng)加速了閥座的泄漏。因?yàn)楣艿乐猩傲3霈F(xiàn)在管線的底部,劃痕從密封�(huán)底部位置上發(fā)生,閥座的轉(zhuǎn)�(dòng)增加了泄� �(diǎn),這一原始�(jié)�(gòu)�(shè)�(jì),現(xiàn)在已不被人們所�(rèn)可�
③固定球�(jié)�(gòu),球體上有兩�(gè)軸孔,插入兩�(gè)過盈配合的支承軸,形成一�(gè)組合球體,上支承軸作為驅(qū)�(dòng)軸,與傳�(dòng)�(jī)�(gòu)采用花鍵連接。軸承采用低摩擦系數(shù)的PTFE塑料軸承,無須潤滑,操作輕便�
④旋�(zhuǎn)閥座上的密封�(huán)材料為尼龍或PTFE� 并被牢固地鎖定在金屬座圈�(nèi)。閥座與閥體之間的密封采用唇式密封結(jié)�(gòu),用PTFE制成。背面有平板彈簧推動(dòng),提供密封座的初始密封。當(dāng)密封座上軟密封失效時(shí),有一�(gè)密封脂緊急注入通道,密封脂通過一 �(gè)注油嘴和單向閥通向球體表面,提供一�(gè)臨時(shí)緊急密封。這一組合密封座結(jié)�(gòu)滿足DBB的功能要求以及低的密封壓力,避免�(chǎn)生高的操作轉(zhuǎn)矩,密封座的�(shè)�(jì)成為前級(jí)密封,具有自泄放功能,腔體壓力異常升高時(shí),出口端閥座自動(dòng)排放�
⑤閥桿上的密封環(huán)用PTFE制造,有上、下兩�(gè)軸封,如果需要,上軸封可以被更換�
⑥產(chǎn)品的火燒試驗(yàn)證明,塑料密封環(huán)被燒毀后密封座的金屬球面金屬相接觸,密封座與閥體間的PTFE唇式密封�(huán)燒毀后,碟形彈簧的兩�(gè)平面與閥體和閥座金屬面相接觸,其泄漏量的總和是有限的� 能夠�(dá)到液滴密封等�(jí)(drop~tight)的要求�
⑦對(duì)于直埋地下的管線,閥桿可以被延伸,接 至地面,排污管、取氣管、密封脂注入管亦接至地面。圖3-22是Cameron T-31型產(chǎn)品組裝圖,可以詳�(xì)看到其內(nèi)部結(jié)�(gòu)�
幾十年前Cameron公司這一全焊接球形鍛造闊體,固定球浮�(dòng)閥座,無螺栓連接的管線球閥問世, 提供了一�(gè)緊湊型、高�(qiáng)度、輕重量、無維護(hù)的集成型�(chǎn)品,在長輸管線中取代了傳�(tǒng)的管線閘閥,從此�(fēng)靡全球,而且�(shí)至今日,仍是管線工業(yè)中的主導(dǎo)�(chǎn)品,其壓力等�(jí)Classl50-2500,通徑NPS2-420
�2)德國公司全焊接球狀管線球閥
而后,德國Borsig公司�(fā)展類似的全焊接球狀鍛鋼閥體�(jié)�(gòu)的管線球閥(�3-23),在結(jié)�(gòu)上變化可以歸納為�
①球形殼體的焊縫在中間位置,殼體由左、右兩�(gè)半球殼組成,軸頸部分的焊接與加工在左、右� 體焊接之后,在工藝上有很大變化;
②驅(qū)�(dòng)軸直接與球體相焊接;
③密封座的主密封采用氟橡膠或PTFE塑料� 彈簧采用螺旋彈簧�
④軸端密封有兩種�(jié)�(gòu)�0形橡膠密封或PTFEU形密封圈加石墨防火填料(�3-24)�
另外,在提供全焊接球狀閥體管線球閥的同�(shí)� 并提供上裝式管線球閥。密封結(jié)�(gòu)與全焊接球形閥體管線球閥相同,殼體采用鑄件,上裝式結(jié)�(gòu)主要用于�(chǎng)站,需要在線維修的�(chǎng)合�