在各類石油化工和化工裝置中, 閥(fá)門的投資費(fèi)用(yòng)約占配管總費用(yòng)的50% 以(yǐ)上, 顯然, 正確、合理地選用閥門是石(shí)油化工管道設計中的重要問題。如何根據(jù)工藝過程(chéng)的(de)需要, 合理地選擇不同類型、結構、性能和材質的閥門, 請參見有關設計手冊和資料, 本文旨在反映管道設計過程中所(suǒ)遇到的有關閥門選用的某些問題, 以供參考。
1 閥門型號(hào)編(biān)製方法
至今, 在我國石油化工(gōng)設計中, 閥門的選用(yòng)主要(yào)是(shì)根據各(gè)種標準、各類(lèi)產品目錄、眾多的廠家樣本, 在材料表中列出閥門的技術規格, 即閥門的型號和公(gōng)稱直徑, 業主的采購部(bù)門則按照材料表中的閥門(mén)型號(hào)進行采購。
“閥門型號編製(zhì)方法”JB308- 75 是(shì)我國閥門行業采用最(zuì)廣的標準。然而, 近年來由於進口閥門(mén)國產化, 各種新型閥門的生產以及(jí)新材料的應(yīng)用均(jun1)突(tū)破(pò)了上述“ 編製方法”。因而, 各種版本的產品目錄(lù)主要參照JB308- 75, 對其(qí)中未(wèi)作規定的代(dài)號進行了補充, 於是就產生了各種產品目錄中(zhōng)略有不同的編製方法。此外, 還有中國閥門協會的規定“一(yī)般用工業閥門型號編製方法” CVA2.1- 84、“電站閥門型(xíng)號編製方法“ JB4018- 85 以及各閥門(mén)廠廠家的編製方法。這些互不相同的編製方法給設計(jì)人(rén)員的選用帶來諸多的不便, 也產生了新的問題(tí)。圖1 和圖2 示出JB308- 75 和CVA2.1- 84 的編製方法, 下麵試就其主要方麵進行一些分析(xī)。
1.1 類型(xíng)代號
JB308- 75 和CVA2.1- 84 的類型代號基本相同, 但對(duì)特殊工(gōng)況的表示不同, 前者對低溫、保穩(wěn)JB308- 75 編製(zhì)方法溫(wēn)( 帶(dài)加熱套) 和帶波紋管的閥門, 在類型代號前分別冠以“D”、 “B”和“” W”; 而後者, 其特殊(shū)工況的代號不同且在(zài)類型代號的右下角表示, 代號如下:
A— 低溫(wēn)
B— 保溫( 帶加熱套)
C— 帶波紋管
D— 抗硫
E — 耐火
F —防靜電
G— 煤氣及天然(rán)氣
CVA2.1- 84 規定, 若采用國際標準, 於類型代號前加“C”表(biǎo)示。
機械工業出版社出版的“ 產品樣(yàng)本”中, 類型代號增加了P — 排汙閥, U —柱塞閥。此(cǐ)外, 各閥門生產廠根據自己的閥門品種, 對閥門的類型代號也作了很多補充規定(dìng), 在(zài)類型代號前(qián)分別冠以不(bú)同的代號, 筆者從各種樣本中, 擇其主(zhǔ)要錄於表1。
1.2 閥座密封(fēng)麵或襯裏(lǐ)材(cái)料代號
“ 產品樣本”中(zhōng)所列的該(gāi)代號最多(duō), 見表2。
CVA2.1- 84 中, M 代號意義(yì)與之不同, 表示石墨。
各廠家亦根據不同情況有所補充。例如良(liáng)工閥門廠補充規定了以下閥座密封材料:
Y1 — 鎳基硬質合金 Co —Ni( HF) Stellite
Y2 —鉻基硬質合金 Co —Cr( HF) Stellite
Y3 — 鐵基硬質合金 Co — Fe( HF) Stellite
並且規定有閥板密封麵代號, 代號(hào)相同, 但用小字在閥座密(mì)封麵材(cái)料代號的右下角表示(shì), 若與閥座相(xiàng)同時則省略。如:
1.3 公稱壓力數值
按照標準規定, 公稱壓力數值應按(àn)GB1048 “ 管道元件公稱壓力”的規定, 以10 倍(bèi)的公稱壓力 ( MPa) 數值表示。用於電站工業的閥門, 當介質最高溫度超(chāo)過530 ℃時, 標注工作(zuò)壓力以字母P標誌, 並在(zài)P 的右下角附加介質最高溫度數字,該數字是以10 除介質最(zuì)高溫度數值所(suǒ)得的整數。例(lì)如: P54140, 表示(shì)介質最(zuì)高溫(wēn)度為540 ℃ , 工作壓力為(wéi)14MPa。
按照國外標(biāo)準製造的閥門, 其(qí)公稱壓(yā)力(lì)數值通常仍以相應標準的代號表示, 但需標注單位, 同(tóng)時加以括號。例如: DZ40Y-150 ( Lb) ( ANSI 標準) ; J11H-10( K) ( JIS 標準(zhǔn)) 。某些產品目錄中未加(Lb) , 若上例中(zhōng)沒有( Lb) ,則易誤認為是15MPa 的公稱壓(yā)力。采用(yòng)JIS 標準(zhǔn)時不加(jiā)括號, 則(zé)易(yì)誤認為是閥(fá)體材質代號應(yīng)當指出(chū), 決不可僅根據閥門(mén)樣本中的(de)最高使用溫度, 認(rèn)為在任何情況下, 閥門都可以在其公稱壓力下使用。必須顧及溫度的影響, 根(gēn)據(jù)工藝條件, 按照(zhào)不同閥體材料閥門的溫度-壓力表 ( pressure-temperature rating ) 來確定適用的閥門。
國內外閥門由於基準溫度不同, 其(qí)溫度-壓力表有很大差異。國外閥門(mén)常常可以升級使用, 而按JB標準生產的閥門, 即使其工作壓力未超過公稱壓力, 但由於操作溫度大於基準溫(wēn)度, 往往(wǎng)也會是(shì)不合理的。例如, 按ANSI B16-34 製造的公稱(chēng)壓力為(wéi)300 等級, 材料為A216WCB 的閥門, 完全可在4.6MPa、93 ℃ 操作條(tiáo)件下使用; 而按JB 標準生產的公稱壓力4.0MPa、碳鋼製的閥門, 在300 ℃時,即使在工作壓力3.5MPa 下使用也是不合理的。
1.4 閥體材料代號
表3 列(liè)出“ 產品樣本”根據JB308- 75 並補充的閥體材料代號。
然而, 此表仍無法適應閥門產品發展的需要。筆者根據產品目錄和(hé)各種樣本, 將各廠補充的代號(hào), 擇其主要列於表4, 由於(yú)缺乏統一, 其中不乏同一代號(hào)代表不(bú)同的材料; 相同(tóng)的材料卻有不(bú)同(tóng)的代號(hào)。
表5 列出(chū)國外閥門常用的閥體材料。對於低(dī)溫閥門, 若需要數量不多, 采用18- 8 不鏽鋼是適宜的, 因為(wéi)采(cǎi)用(yòng)低溫鎳鋼等要在一定溫度下(xià)進行衝擊試驗, 而用不鏽鋼不必做此(cǐ)試驗, 且是定型產品(pǐn), 供貨方便(biàn)。
1.5 其它
盡管補充了上述情況(kuàng), 目前的編碼仍未把閥(fá)門的(de)技術規格全麵描述清楚(chǔ)。例如閥門法蘭的密封麵就無相應的代號(hào), 為此, 不少廠家(jiā)( 如大連高壓閥門廠(chǎng)) 的產品型號編碼中就包含了這(zhè)一代號。通常公稱壓力為0.25~ 2.5MPa 的閥(fá)門, 其法蘭(lán)密封麵按RF 加工, 並加工密封水線, 如不要(yào)求密封水線, 應(yīng)在(zài)訂貨時指出; 公稱壓力為4. 0~16. 0MPa 的閥門, 其法(fǎ)蘭麵加工為凹麵(miàn), 6.3~16.0MPa 的閥門(mén)亦(yì)可加工成梯形槽麵; 公稱(chēng)壓力為16.0、32. 0MPa 的閥門端法蘭(lán)為螺紋法蘭時,密封麵均為(wéi)透鏡式。設(shè)計者應按(àn)需提出具體要(yào)求, 最好在(zài)閥門數據表中規(guī)定(dìng)閥門的(de)規格、數據、材料(liào), 包括密封麵的(de)型(xíng)式和粗糙度要(yào)求, 以保(bǎo)證性(xìng)能滿足工藝要求。
我公司某項目閥門(mén)材料表中就是僅以通常的閥門編號描述, 其中4.0MPa 的閥門, 在設計協議中要求其密封麵為RF 型, 而廠(chǎng)方隻根據材料表進行采購(gòu), 沒注意到密(mì)封麵的(de)要求, 所采購的閥門是通常的凹麵, 造(zào)成所供管道法蘭不能與之(zhī)匹配。閥門的密封麵應根據管道等級中的規定, 按照(zhào)所連接法(fǎ)蘭的密封麵要求來確定。
由此可見, 僅按照粗線條分類的閥門型號進行采購, 已不能適應(yīng)今天石油化(huà)工建設的需要, 必須代之以技術規(guī)格詳盡的閥門數據表和(hé)采購技術規定。
1.6 閥門數據表
閥門(mén)數據表應主(zhǔ)要包括以下幾個方(fāng)麵:
( 1) 工藝條件;
( 2) 閥門類型;
( 3) 結構型(xíng)式;
( 4) 采用標準: ① 製造(zào)標準; ② 結構長度標準; ③ 連接法蘭標準( 包括法蘭型式、密封麵型式和密封麵粗糙度) ; ④承插口標準; ⑤ 螺紋標準; ⑥對焊端坡(pō)⑦標準、管表號(hào)或壁厚。
( 5) 公(gōng)稱壓(yā)力;
( 6) 閥門規格;
( 7) 傳動型式: ①齒輪傳動方式(shì)及布置方式; ②鏈輪傳動方(fāng)式及鏈條長度。
( 8) 材料( 包括閥體材料和主要內件材料) ;
( 9) 密(mì)封麵材料的匹配( 閥(fá)座密封麵(miàn)和閘板密封麵, 閥座和閥瓣) ;
( 10) 墊片要求;
( 11) 填料要求;
( 12) 耐火要求( 球閥) ;
( 13) 阻尼要求( 止回閥) ;
( 14) 旁通要求( 包括旁通閥(fá)類型、閥蓋型(xíng)式及連接方式和尺寸) ;
( 15) 鎖定結構, 要否配鎖;
( 16) 其它附加要求: ① 排液口(kǒu); ② 對(duì)焊和(hé)承插焊的閥門, 各端是否(fǒu)要(yào)求焊有短管及相應的焊後熱處理;
( 17) 檢驗標準和要(yào)求。
2 閥門結(jié)構(gòu)尺寸
目(mù)前, 石油化工管(guǎn)道設計中的管道布(bù)置圖和空視圖( isomet ric) 不少(shǎo)是(shì)采用(yòng)CAD 繪製的(de), 由於要求在繪圖前就輸入閥門長度, 但定貨廠家未定,因此擔心閥門長度(dù)的準確性是很自然的。
筆者根(gēn)據手邊的樣本, 對(duì)設計中大量應用的國內標準法蘭閘閥和(hé)截止閥的結構長(zhǎng)度分別與JB97- 75、JB96- 75 和GB12221- 89 進行了核對。發現絕大部分閘閥和截止閥是符合JB97-75 和JB96- 75 的, 僅(jǐn)少數(shù)專用閥門的尺寸有所差異。與GB12221- 89 的(de)核對情況(kuàng)概括如表6。
值得提出, 在GB12221- 89 的附加說明(míng)中聲明, 自該標(biāo)準實施(shī)之日起, 原JB97- 75“ 閘閥結構長度“等標準中(zhōng)法蘭連接部分的結構長度作廢(fèi)。但奇(qí)怪的是絕大部分產品樣本中的尺寸(cùn)仍與其相符, 而與GB12221- 89 卻不完全相(xiàng)符, 其中相符部分的尺寸亦與JB97- 75 和JB96- 75 相同。由上所述(shù), 筆者認(rèn)為, 在沒有確定供貨廠家之前, 對大量應(yīng)用的法蘭閘閥和截(jié)止閥, 設計中暫且可先采用JB97- 75 和JB96- 75 中的(de)尺寸; 按美國標準ANSIB16-34 或API 標準生產的閥門, 可采用ANSI B16. 10 中的尺寸。在確定廠家、收(shōu)到製造商(shāng)資料後, 再進行核對(duì)。希望生產廠家盡快按現行標準組織生產。
3 閥門標準
目前, 國內市場上的閥門品種眾多, 各(gè)種閥門標準處於新老交替的(de)過渡時期, 大量JB 標準的閥門(mén)仍在生產, GB 標準的閥門相繼問世, 此外還有大量按國外標準如API STD-600,API STD-602,API STD-6D, ASME/ANSI B16-34, JPI - 7S -36, BS5352, E101 等生產的閥(fá)門, 以滿足不同的需要。
在化工係統的管道(dào)設計中, 為了與國際(jì)標準(zhǔn)接(jiē)軌, 對於引進裝置的國內配套裝置以及國(guó)內設計的新建裝置中, 大部分采用HG20553- 93“ 化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用係列“標準中的Ia 係列, 與其相匹配的法蘭為GB9113~ 9123中的ANSI 係列, 即PN 為2.0, 5.0, 10.0, 15.0, 25.0, 42.0MPa 的法蘭, 因而需要相應標(biāo)準的閥門與之匹配。然(rán)而(ér), 目前市(shì)場(chǎng)上所提供的國標閥門中, 幾乎都是DIN 係列公稱壓力(lì)等級, 即PN為0.25, 0.6, 1.0, 2.5, 4.0, 6.3, 10.0, 16.0MPa等。按照ANSI 係列公稱壓力等級生(shēng)產的GB 標準閥門真可謂鳳毛(máo)麟角, 筆者翻遍手邊所有產品目錄(lù)及樣本, 僅發現一例即白銀柯登五金化工工(gōng)業有限公司( 蘭州) 生產的(de)Q41F- 20, 50( C, P, R)球閥(fá)是按GB 標準生(shēng)產(chǎn), 結構長度按GB12221, 法蘭按GB9113。
GB12221- 89 等閥門標準發布近8 年來, 其中ANSI 體係公稱壓力等級的閥門竟幾乎無(wú)產品供應市場。不少廠家認為, 可采用國內生產的美標閥門來滿(mǎn)足需要, 這是可(kě)行的解(jiě)決辦法。但筆者認為, 隻有標準而無產品, 實在令人費(fèi)解(jiě), 設計者首選優質的國標閥門, 這是情(qíng)理之中的事, 期望生產廠家能注意這一點, 盡快以優質的國(guó)標閥(fá)門(mén)占領這片市場。
4 結語
( 1) 簡單的閥門編號已不能適應采購的要求,應代之(zhī)以閥門數據表(biǎo)及附加的采購技術規定。
( 2) 管道設計中, 對大量(liàng)應用的法蘭閘閥和截止閥, 鑒於實際情況, 暫且仍可采用原(yuán)JB 標準的(de)結構尺(chǐ)寸, 生產廠家應(yīng)盡快按現行標準組織生(shēng)產。
( 3) 期盼以優質的ANSI 體係公稱壓力等(děng)級的國標閥門填補市場空白。
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