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阀门的检查与实验原理

更新时间:2013-12-03      浏览次数:1490

与管线球阀相关的检查与试验标准有API 6D《管线球阀》,等同于ISO14313: 2007《石油和天然气工艺一管道输送系统一管道阀门球阀》,以及BS EN14141—2003《天然气传输管线用阀门的性能和试验》。综合上述标准,可供实施和参考的检查与试验 如下。

(1)设计完整性检查

①壳体的设计应满足ASMEW锅炉压力容器*卷或第二卷的要求,或满足ASMEB16.34,EN 12516-1和EN12516-2的要求。球状或筒状焊接阀体应满足可接受的压力容器规范要求。制造商应有阀门设计的验证证明,可供评估和审查。

②检查面对面的尺寸,符合API 6D表4的要求。

③焊接端端部的设计应满足ASME B16. 25和 ASMEB16.34的规定。检查图纸与产品实际尺寸。 焊接端应有足够的长度,不致在焊接时损坏阀门零件,制造商应规定zui大可接受的焊接温度,如无法实现在征得买方同意下可以采用过渡段加长。

④阀杆防吹出设计的图纸检查。

⑤密封剂注入系统的检查,对图纸检查在注入点应有止回阀。注射系统的孔在阀座周围分布均匀, 用密封剂注射试验注人量分布均匀,可在50%工作压差下检查分布情况,应在密封表面形成一个连续的 环(可选)。

⑥排污管,放空管与密封脂注入管加长段的检查。

a. 加长管应用1. 5倍额定压力进行静压水压试验。所有连接件不允许泄漏。

b. 加长的管线和接头应设计成可以承受密封剂注射设备的zui大操作压力。

c. 排污阀与安全泄压阀应有一个隔离阀,与阀体的连接是焊接,与接管的连接是焊接。

d. 小于或等于DN150的阀门,排放管直径DN15;大于或等于DN200阀门,排放阀直径DN25。

e. 密封剂注射管应焊接至阀体上,在与阀体连接端有一个止回阀,并应有一个隔离阀。

f. 末端的管径外径为22mm,管线内壁应清洁。

⑥传动链试验,其扭矩应是操作扭矩的两倍。

做阀杆扭矩的强度试验(指导性型式试验)是为证明传动链的完整性,试验按照API6D附录B.7进行。 在关闭件密闭的情况下,施加两倍实际测得的扭矩, 至少保持lmin,传动系统应无可视的*变形,加长杆的传动链其角位移偏转不得超过关闭件(球体) 的有效密封角。

(2) 操作灵活性检查

①手动阀门的扳手可以是整体结构,亦可以由一个装在阀杆上的驱动头与驱动杆组成。手轮或扳手 (驱动杆)长度,其所需的zui大力不应超过360N。扳手长度不应超过阀门结构长度的两倍。手轮直径不得超过阀门的结构长度并小于1000mm。应按上述规定检查每一规格的产品尺寸。

②扭矩测试。应测量并记录实测扭矩值。测得的扭矩值不得超过扭矩计算的许可值。

(3) 材料的检查

①相容性检查与天然气相接触的所有金属和非金属、辅助材料、润滑材料和密封剂应与实际运行工况的介质相兼容,避免擦伤和磨蚀。对于PiVloo (Class 600级)以上使用的非金属弹性体橡胶应具有抗内爆(抗瞬间爆炸性减压)的能力。

②壳体材料的选择应符合ASME B16. 34, ISO14313, EN 1503-1,EN 1503-2 的规定用钢,未规定的钢的采用要有相应机关的认证通过。锻件应进行热加工和热处理。

③化学成分的限制阀体、阀盖等承压零件的化学成分应符合相关的材料标准,除非另有规范规定,焊接端阀体或阀盖材料化学成分应符合API6D的规定要求,碳的质量含量不超过0.23%、硫的质量含量不超过0.035%、碟的质量含量不超过0.035%和碳当量(CE)不超过0.43%。碳当量的计算公式为

其他部件材料的化学成分按相关材料标准,本体采样。对于免焊后热处理的焊缝母体材料的冶炼、化学成分及力学性能制造厂应有企业标准,另行规定。 奥氏体不锈钢焊接端碳含量不应大于0. 03%。

④韧性要求阀门承压零件材料为碳钢、合金钢、不诱钢,其韧性要求应符合材料标准的要求。

 

规定设计温度低于一29°C的所有碳钢、合金钢和非奥氏体不锈钢承压件,应按ISO148-1或ASTMA370进行V形缺口摆锤式冲击试验。试样应从同一冶炼炉号,同一热处理炉号的本体或单独试块材料中切取。冲击试验应按标准规定的zui低温度下进行,至 少做一次以二件试样为一组的冲击试验,其值满足表 3-6的要求。

⑤螺栓应与规定的阀门使用工况和压力额定值相适应。硬度超过34HRC的碳钢、低合金钢螺栓材料,不能在可能发生氢脆的阀门上使用。

⑥硫化工况承压零件及螺栓材料应符合ISO15156《石油和天然气工业含H2S的油气产品环境使用材料》的要求。

⑦焊接对承压部件的焊接和焊补应按程序进行,这些程序应根据ISO15607《金属材料焊接程序的规范和资质通则》,ISO 15609《金属材料焊接程序的规范和资质-焊接程序规范》,ISO 15614-1《金属材料焊接程序的规范和资质一焊接试验程序*部分: 钢的电焊和气焊以及镍和镍合金的电焊》或ASME第K篇和API 6D第9. 2节和9. 3节的规定。

焊接工人应按ISO9606-1《焊接工的考核试验一 熔焊*部分:钢铁》,ASME《锅炉压力容器》第IX篇《焊接和钢焊资质》或EN 287-1《焊工的评定试验一溶焊*部分:钢》的要求取得资质。

所有资质测试结果应记录在工艺评定报告中。

焊后热处理按相关材料标准进行。

全焊接阀体管线球阀主焊缝焊接,焊后免热处理应做焊缝断裂韧性试验(CT0D),试验应按BS 7448PartH进行。试验结果应按API 1104附录A和 DNV-OS-401的标准,做出安全评估。

(4)阀门的试验

①试验通则每台阀门出厂前均应做液压强度试验、液压密封试验与功能性试验。是否做API6D附录B中特殊的附加试验,供需双方应在合同中规定。

试验应按程序进行,液压强度试验一液压密封试验一功能试验。试验应在阀体油漆前进行。

试验介质为淡水,或用黏度不大于水ft轻油。经商定水可以加防锈剂、防冻剂。对奥氏体不锈钢,双相不锈钢的阀门及组件,试验时水中氯离子含量不超过30pg/g (30ppm)。试验时,密封表面不能有密封剂。

API6D附录B中的高压气密封试验存在危险, 必须在阀体液压强度试验后进行,并采取适当的安全措施。

试验的相关标准除API 6D/IS0 14313之外,可 参照ISO5208《工业阀门一阀门的压力试验》,BSEN14141《天然气管道用阀门的性能要求与试验》。

②阀体液压强度试验试验时,阀门两端封闭, 球体处于半开关位置,阀门两端的封闭方法应确保施加的压力能传递到整个阀体的压力边界。如有外部泄压阀等则应去除,并将接口堵死。

试验压力应为该材料在38°C时确定的压力额定值的1.5倍。持续时间不低于API6D表10的规定: DIV15〜100 (NPS1/2〜4)持续时间 2min; D〗V150〜250 ( NPS6〜10)持续时间 5min; DN300〜450 (NPS12〜18)持续时间15min;大于或等于DiV500 (NPS20)持续时间30min。

阀体不得有可见泄漏,超过zui短持续时间的试验应在合同中规定。

液压强度试验后重新装上外部泄压阀。用泄压阀整定压力的95%对与阀体连接处进行检查。DN100 (NPS4)以下的阀门检查持续时间为2min,DN150 (NPS6)及其以上的阀门持续时间为5min。在持续时间内泄放阀的连接处不应有可见泄漏。

泄压阀的试验按API6D11.4.5规定在常温38°C下进行,如果阀门的实际工况在高温下工作,则存在潜在危险,即阀体在高温下的额定压力低于压力泄放阀在38°C时试验的泄放压力。这种工况建议不采用外部泄放阀,而选用单活塞效应的密封座,具备 腔体压力升高自泄放功能。

③液压密封试验时间DJV15〜100 (NPS1/2〜4)为 2min;大于或等于DIV15 (NPS6)为 5min。

④验收标准对于软密封球阀泄漏不能超过 ISO5208中*(无可见泄漏,在试验持续时间内)。对于金属密封,其泄漏量不能超过ISO5208 : 1993中*。

⑤试验程序阀门处于半幵启状态,使阀腔充满介质,然后关闭阀门,单向密封的阀门,进口端加压,中腔排放阀处检漏;双向密封的阀门,两端加压,中腔排放阀处检漏。

(5) 附加试验(API 6D附录B)

API 6D附录B规定了标准的附加试验。该试验应由购方提出试验内容与频次。

①液压试验压力高于API 6D附录B 11. 3或 11. 4规定,试验持续时间高于表9. 10或表9.11的规定,需在合同中协商规定。

②低压气体密封试验有两种试验方法:

 

规定的zui小拉

三件试样的

单件试样的

伸强度/MPa

平均值/J

zui小值/J

<586

20

16

586〜689

27

21

>689

34

26

 

a. 以空气或氮气为试验介质,试验压力为 0.05〜0.lOMPa;

b. 以空气或氮气为试验介质,试验压力为 0.55MPa士0. 07MPa。

按照ISO5208,*标准验收(无可见泄漏)。

③高压气体试验(图3-56)在液压强度试验之后进行,试验存在危险,应有安全防护措施。

密封试验,以惰性气体为试验介质,试验压力和持续时间按11. 2和11.4规定。

壳体试验以惰性气体为试验介质,试验压力为7.2节规定材料38°(:时,额定压力值的1.1倍。持续时间:DJV15〜450阀门为15min;大于或等于DN500阀门,持续时间为30min。检查壳体,法兰接合面,阀杆填料应无可见泄漏。

④防静电试验球体与阀体以及阀杆与阀体之间的电阻值用24Vdc来测量,其值不能超过ion。 试验数量为订购数5%。

⑤扭矩试验扭矩的测试应按购方规定的压力, 按下列操作方式进行测试:

a. 从开至关,一端受压,阀腔为大气压;

b. 从关至开,两端受压,阀腔为大气压;

c. 从关至开,一端受压,阀腔为大气压;

d. 从关至开,另一端受压,阀腔为大气压。

扭矩测试在液压强度试验之后,低压气密封试验之前进行。

 

⑥传动链强度测试试验扭矩为下列扭矩zui大的一个:设计扭矩的两倍;测试扭矩的两倍。

试验时,至少球体停止转动lmin。

检查传动链(阀杆、接长杆、连接轴套、键)有无可视的*变形。

⑦阀腔泄压试验每台阀门均需进行。试验介质为水。

对于单活塞效应的截止型组合密身阀座的球阀, 将阀门处于关闭位置,阀腔内注满水并施加压力至阀座泄压,记录泄放压力。

对于双活塞效应的隔离型组合密封阀座,阀腔设置压力泄放阀,压力泄放阀的泄放压力为阀门额定压力值的1.33倍。

⑧氢裂试验由板材制造,焊接成形的与介质接触的承压零件,应防氢裂(HIC),按照NACETM0284进行氢裂试验来验证。试验溶液符合NACET0177,验证标准如裂敏比(CSR)、裂长比(CLR)、 裂厚比(CTR)应由购方规定。

⑨DBB功能试验DBB功能试验是指阀腔排放时,进口端阀座与出口端阀座应截断进口和出口的介质。

阀门处于半开关状态,进口和出口及阀腔注满压力介质(水),然后关闭阀门,打开阀腔排污阀,排尽阀腔介质,上出口阀座应切断介质,密封性能良好。

⑩带双隔离阀座的球阀双隔离排放及 DIB-E)试验隔离型阀座即具有双活塞效应的阀座,这种阀座具有正反两个方向切断流体的功能。如果两个组合密封座均具有隔离(正反两个方向切断流体)功能,做DI&I试验,如果进口端阀座不具备隔离功能,出口端阀座具有隔离功能,做DIKIIS验。每个阀座均做双向密封试验。

DI& I试验方法:

a. 阀门处于半开启状态,充满试验介质水;

b. 关闭阀门,两端加压,阀腔检查每只阀座的泄漏;

c. 阀腔加压,从两端口检查每只阀座的泄漏。

DI&- n试验方法:

a. 阀门处于半开启状态,充满试验介质水;

b. 两端加压,从阀腔检查每只阀座的泄漏;

c. 进口端加压,阀腔加压,检查出口端阀座的 泄漏。

(6)型式试验

管线球阀在系列化的开发研究中,尚有很多型式试验,这些试验虽未列入标准,但对验证产品的可靠性、稳定性,对长输管线使用工况的适用性十分重要。现代科学技术的发展,有些试验可以用有限元分析来数值模拟,并用实验科学实测数据,来证实数值 模拟的性。鉴于这一点,一些制造厂建立一些试验设备,为阀门的验收提供试验依据。这些试验有以下几种。

①外载荷试验目的是证明产品可以在恶劣环境和自然灾害条件下安全使用,并获得在极限作用条件下的阀门性能参数。外载荷试验包括:弯曲试验 (图3-57),拉伸与压缩试验。例如,对于一只全焊接阀体管线球阀(Class600,DN500),置于一弯曲试验的台架上,施加367t . m弯曲力矩,以气体(或液体)为介质,给阀门加压至10.2MPa压力,进行外部及内部的密封性能检查,测量阀门的开关扭矩。 测量阀体上各点的应力,是否在允许的范围之内,并与阀体强度的有限元分析相比较,验证数值分析程序 的性,为建立准确的数值分析程序提供依据。

②吹风试验以4倍阀门通径立方数的空气量, 在0.7倍的工作压力下,在阀门处于6%〜15%开度时,检查密封座是否异常,是否发生泄漏。

③异物咬人试验将异物(直径1.1〜2. 3mm 铁砂,直径0.4〜1. 6mm铁砂,直径0.04〜0. 14mm 铁砂)各与300g焊渣混合,置于阀门底部,开关30次后,进行密封试验,每分钟泄漏量在lmL以下为优,每分钟250mL以下为良好。

④紧急状态下密封脂注入试验人为使密封面损坏,划痕深度小于0.4mm,使阀门产生500mL/ min泄漏。用高压注射枪(图3-58)对密封座注入密封脂,开关动作多次,按规范对阀门检查密封性,应恢复至“零”泄漏。

⑤火烧试验按API 607、API 6FA或BS ENISO10497进行失火安全试验(图3-59),应有第三方合格的火烧试验证书。

⑥抗震试验阀体应力在允许范围内,密封没有发生变化,启闭没有失灵。可以通过抗震数值分析和抗震试验来评估阀门在地震条件的可靠栓。

 

⑦环境模拟试验阀门在环境舱中进行高温70°C和低温一46°C下的密封试验和开关试验。图3-60 所示为意大利阀门环境模拟试验舱。

⑧寿命试验以液体为介质做全压差开关试验, 每开关10次,检查其密封性能。

⑨抗内爆试验橡胶密封圈在高压下抗内爆试验。 

来源:上海自动化仪表销售网(www.40017.net)

来源:http://www.40017.net/info/jishu_842ea5fdd8327f7c.html

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