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        管線球閥與管道工�(yè)

        �(fā)布時間:2017-04-21   點擊次數(shù)�25921�

        管線球閥管道工業(yè)
        管線球閥是固定球球閥的一種,是球閥一個最重要的發(fā)�。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�,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��
        這是從產(chǎn)品的服務(wù)對象而言。�“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�。另�,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�、閘�、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,對于球�,則稱之為管線球�。規(guī)范該�(chǎn)品的美國石油�(xué)會最新標(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�,第一�9 km長的輸油管線在美國中部建�,從此拉開管道的工業(yè)�(fā)展的序幕。用管道來輸 送原�、天然氣,其成本是海上運(yùn)�、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)�,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��
        凍土�,高山和峽谷。前蘇聯(lián)烏連戈依中央輸氣管� (西伯利亞管�,圖3-20�,全�3.5X104km,管�56in,緊急切斷大口徑管線球閥1000余臺,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�、蘇門答臘、新加坡至泰國全� 6276km的輸氣管�,其�1094km為海底管��
        管線球閥的最大口徑為60in,最高壓力等級為Class2500級(PN 420�,在役的32in以上管線球閥�20萬臺以上�32in以下�250萬臺�
        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�(xiàn)�(yuǎn)距離控制和自動化。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�,從高山至海�,從高原到沙�,其間穿越地震帶、沼澤地、江河、湖�、山�。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�,要�30年以上使用壽�。輸送的天然氣含硫� 焊渣、鐵銹等雜質(zhì),出廠時要求氣泡級密�,這些苛刻的要求已成為全球性共識的采購�(guī)范。并提出如下特殊的功能要求�
        ①閥體的�(qiáng)度與韌性閥體是一個承壓部�� 其壓力邊界除了承壓內(nèi)部介�(zhì)的壓力之�,尚需承受外部載荷,如地面沉降、滑�、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�。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� 對于全焊接閥�,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)斷裂韌性試驗和焊后免熱處理的安全評��
        ②氣泡級的密封要求產(chǎn)品出廠時�(yīng)�(dá)到氣泡級“�”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)計需考慮失火安全,一旦失�,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�,轉(zhuǎn)動時可能�(chǎn)生的靜電必須與閥體導(dǎo)�,在24VDC的電壓下,其電阻小于ion�
        ④雙截斷與排放功能(double block and bleed)對于具有兩個密封閥座的閥門,兩個密封座之間的閥腔壓力排放時,兩個閥座應(yīng)同時截斷�(jìn)口和出口的介�(zhì)�
        ⑤雙隔離與排放(double isolation and bleed)對于具有兩個隔離型密封座的閥門,即具備雙活塞效�(yīng)功能的密封座,兩個隔離型閥座之間的閥腔壓力排放時,兩個閥座應(yīng)同時隔離�(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�,閥門�(yīng)具備閥腔壓力超壓自動泄壓的功�。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��
        ⑧閥桿保持閥桿應(yīng)�(shè)計在任何�(nèi)壓條件下� 填料壓蓋卸去或操作裝置卸去的情況�,保證閥桿不被吹出和閥體壓力邊界的完��
        ⑨驅(qū)動鏈的設(shè)計設(shè)計軸的轉(zhuǎn)�,在整個驅(qū)動鏈的計算中,應(yīng)該以最大開啟轉(zhuǎn)矩的兩倍來計算。驅(qū)動鏈的最薄弱零件或零件截面應(yīng)在壓力邊界之��
        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�。并提供位置指示�,指示閥門所處的狀�(tài),開啟位置或者關(guān)閉位��
        ?硫化工況如果買方�(guī)定用于硫化工�,則 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)對于用于緊急切斷閥的場�,采用氣液聯(lián)動操作機(jī)�(gòu)來驅(qū)動閥門,以天然氣作為動�,液壓油作為傳動介質(zhì),來�(qū)動管線閥門的啟閉并有手動操作機(jī)�(gòu),破管自動保�(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��
        管線球閥�(jīng)歷半個多世紀(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�。另一種是筒狀閥體�(jié)�(gòu),有全焊接的,也有分體式�,以意大利Grove公司為代�,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��
        �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�,球狀,由四塊鍛件拼接組成� 焊接是在�(chǎn)品組裝完成后�(jìn)�,焊接工藝是最后一道工�,這樣形成一個封閉的�(chǎn)�,不可再分解、拆�� 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�,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)彎曲試驗和壓縮試驗驗證了閥體的強(qiáng)度和剛��
         
        ②可�(zhuǎn)動閥座,閥座外緣加工成棘�,球體表 面上固定著一個撥動機(jī)�(gòu),球閥每開或�(guān)一�,棘輪轉(zhuǎn)動一個角�。設(shè)計者的思路是考察球體對閥座之間相對運(yùn)�,作用在閥座密封�(huán)帶上,磨損的不均勻�,憑借閥座的�(zhuǎn)動來獲得密封�(huán)磨損的均�。但� 踐結(jié)果恰恰和這一�(yù)期效果相�,閥座的�(zhuǎn)動加速了閥座的泄漏。因為管道中砂粒出現(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)動增加了泄漏 �,這一原始�(jié)�(gòu)�(shè)�,現(xiàn)在已不被人們所�(rèn)��
        ③固定球�(jié)�(gòu),球體上有兩個軸�,插入兩個過盈配合的支承�,形成一個組合球�,上支承軸作為驅(qū)動軸,與傳動�(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�,操作輕��
        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,提供密封座的初始密�。當(dāng)密封座上軟密封失效時,有一個密封脂緊急注入通道,密封脂通過一 個注油嘴和單向閥通向球體表面,提供一個臨時緊急密�。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)�,密封座的設(shè)計成為前級密封,具有自泄放功�,腔體壓力異常升高時,出口端閥座自動排放�
        ⑤閥桿上的密封環(huán)用PTFE制�,有�、下兩個軸�,如果需�,上軸封可以被更��
        ⑥產(chǎn)品的火燒試驗證明,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�,碟形彈簧的兩個平面與閥體和閥座金屬面相接�,其泄漏量的總和是有限的� 能夠�(dá)到液滴密封等級(drop~tight)的要求�
        ⑦對于直埋地下的管線,閥桿可以被延伸,接 至地�,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�,固定球浮動閥座,無螺栓連接的管線球閥問世, 提供了一個緊湊型、高�(qiáng)�、輕重量、無維護(hù)的集成型�(chǎn)�,在長輸管線中取代了傳統(tǒng)的管線閘�,從此風(fēng)靡全�,而且時至今日,仍是管線工�(yè)中的主導(dǎo)�(chǎn)品,其壓力等級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�(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、右兩個半球殼組成,軸頸部分的焊接與加工在�、右� 體焊接之�,在工藝上有很大變化�
        ②驅(qū)動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�� 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�,上裝式�(jié)�(gòu)主要用于場站,需要在線維修的場合�    

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