不同壓力條件下閥門的選用

發(fā)表時間：2023-7-12, 編寫人:上海川滬閥門有限公司

在實(shí)際的工程實(shí)踐中，還會遇到一些與壓力有關(guān)的特殊介質(zhì)情況，例如，在整個閥門壽命期間，壓力是呈高頻波動的。往復(fù)泵或往復(fù)壓縮機(jī)進(jìn)出口管道的工況就是其典型的例子。

再例如，在整個閥門壽命期間，介質(zhì)壓力是呈全壓且低頻變化的。焦化裝置的焦化塔和制氫裝置的變壓吸附罐等進(jìn)出口管道的工況就是其典型的例子。

受環(huán)境溫度的影響，介質(zhì)壓力可能會發(fā)生意外的升高。典型的工況是：用于輸送液態(tài)烴或低溫液化氣體的管道，當(dāng)閥門有一個密閉的閥腔時，閥腔內(nèi)的介質(zhì)會因?yàn)榄h(huán)境溫度的影響而氣化，從而產(chǎn)生一個非正常的介質(zhì)壓力，并可能導(dǎo)致閥門的失效。

（1）壓力呈高頻波動的閥門對于壓力呈高頻波動的工況，閥門的應(yīng)用有如下幾個典型特點(diǎn)：

①閥門的型式和結(jié)構(gòu)都應(yīng)有助于減小閥門的阻力降；

②閥門的型式和結(jié)構(gòu)都應(yīng)有助于減少或避免介質(zhì)的紊流，以緩解可能引發(fā)的共振響應(yīng)；

③閥門承壓部件的強(qiáng)度設(shè)計（或壓力等級的選用）宜考慮低周疲勞的影響。

對于壓力呈高頻波動的閥門，下列選用原則應(yīng)予考慮。

①閥門類型

a.應(yīng)盡可能選用球閥，不建議采用截止閥和蝶閥。
b.可采用全通徑旋塞閥。
c.當(dāng)需要止回閥時，宜選用旋啟式止回閥，且DN200及以上閥門宜優(yōu)先需要 TILTING型止回閥。

②閥門結(jié)構(gòu)

a.應(yīng)采用全通徑閥門。
b.盡可能采用焊接連接，不應(yīng)采用螺紋連接且不宜采用承插焊連接。
c.所有的系緊型螺紋連接結(jié)構(gòu)（包括閥蓋螺栓）均應(yīng)配置防松墊圈。
d.不宜采用帶彈簧復(fù)位的閥座或閥瓣結(jié)構(gòu)。e.手動操作手柄或手輪宜配置位置鎖定機(jī)構(gòu)。
a.對于栓連閥蓋結(jié)構(gòu)，閥蓋螺栓應(yīng)為通絲型螺柱。
b.金屬承壓部件宜采用塑性較好的材料，不允許采用鑄鐵等脆性材料。

④檢查試驗(yàn)由于承壓部件承受低周疲勞載荷，對內(nèi)部和外部缺陷都比較敏感，因此應(yīng)適當(dāng)追加無損檢驗(yàn)項(xiàng)目。

⑤其他

a.閥門的公稱壓力等級宜留有足夠的富余量，以使承壓部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制在材料許用應(yīng)力的50%左右。
b.金屬承壓部件宜避免突變結(jié)構(gòu)形狀，并盡量圓滑過渡。

（2）壓力呈低頻波動的閥門對于壓力呈低頻、全壓波動且在整個閥門使用壽命期間的循環(huán)次數(shù)接近7000次的介質(zhì)工況，閥門的應(yīng)用有如下幾個典型特點(diǎn)：

①由于閥門的頻繁開關(guān)，故具有相對運(yùn)動的重要部位應(yīng)有良好的耐磨性；

②閥門承壓部件的強(qiáng)度設(shè)計（或壓力等級的選用）應(yīng)計人低周疲勞的影響。

③對于壓力呈低頻全壓波動且在整個閥門使用壽命期間的循環(huán)次數(shù)超過7000次的工況下應(yīng)用的閥門，下列選用原則應(yīng)予考慮。

①閥門類型

a.優(yōu)先選用閥瓣/閥座磨損補(bǔ)償較好的關(guān)斷閥。常用關(guān)斷閥的閥瓣/閥座磨損補(bǔ)償能力由高到低的順序?yàn)殚l閥、截止閥、球閥、旋塞閥和蝶閥。
b.優(yōu)先選用閥桿磨損較緩和的關(guān)斷閥。常用關(guān)斷閥閥桿磨損從輕到重的順序是：旋塞閥、球閥、蝶閥、截止閥和閘閥。當(dāng)所選閥型的閥瓣/閥座磨損補(bǔ)償能力和閥桿的磨損情況相矛盾時，應(yīng)以前者為優(yōu)先考慮。
c.止回閥不宜采用對夾連接的軸流式或雙板式。

②閥門結(jié)構(gòu)

a，不宜采用縮徑閥門。
b.盡可能采用焊接連接；不應(yīng)采用螺紋或承插焊連接。
c.所有的系緊型螺紋連接結(jié)構(gòu)，（包括閥蓋螺栓）均應(yīng)配置防松墊圈。
d.不宜采用帶彈簧復(fù)位的閥座或閥瓣結(jié)構(gòu)。

③閥門材料

a.對于栓連閥蓋結(jié)構(gòu)，閥蓋螺栓應(yīng)為通絲型螺柱。
b.金屬承壓部件宜采用塑性較好的材料，不允許采用鑄鐵等脆性材料。
④檢查試驗(yàn)由于承壓部件承受低周疲勞載荷，對內(nèi)部和外部缺陷都比較敏感，因此應(yīng)適當(dāng)追加無損檢驗(yàn)項(xiàng)目。
⑤其他
a.閥門的強(qiáng)度設(shè)計應(yīng)進(jìn)行疲勞設(shè)計驗(yàn)算，至少應(yīng)對疲勞破壞進(jìn)行評估，確認(rèn)承壓部件滿足使用壽命要求。
b.金屬承壓部件應(yīng)避免突變結(jié)構(gòu)形狀，并采用圓滑過渡。

（3）受環(huán)境溫度影響可能引起壓力變化的閥門

對于輸送液態(tài)烴或低溫液化氣體的管道閥門，最重要的是盡可能不選用可能形成密閉閥腔的閥門，或者設(shè)置一個泄壓孔，當(dāng)密閉閥腔出現(xiàn)高壓時能使閥腔內(nèi)的介質(zhì)自動泄放。

對于截止閥、蝶閥和浮動球閥，無論閥門在開啟狀態(tài)還是關(guān)閉狀態(tài)，都不會形成密閉閥腔，故應(yīng)優(yōu)先選用。

對于閘閥和固定球閥，當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時，會形成密閉閥腔。因此，根據(jù)其他條件需要選用閘閥和固定球閥時，應(yīng)在閥座或閥瓣上設(shè)置一個泄壓孔；泄壓孔連通密閉閥腔和閥門人口端。當(dāng)密閉閥腔內(nèi)的液體烴或低溫液化氣體受環(huán)境溫度影響產(chǎn)生較高的蒸氣壓時，閥腔內(nèi)的高壓介質(zhì)可通過泄壓孔自動泄放至閥門入口端。帶泄壓孔的閥門對閥門進(jìn)行流向標(biāo)記，以保證泄壓孔通向閥門入口端。

對于固定球閥，目前有許多制造商采用了雙活塞閥座結(jié)構(gòu)，利用介質(zhì)壓力與密閉閥腔內(nèi)的壓力平衡關(guān)系，以達(dá)到密閉閥腔自動泄壓的目的。在選用此類閥門時，應(yīng)咨詢相關(guān)的上海川滬閥門。