一、概述
管道輸送已成為當(dāng)代能源運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，利用長(zhǎng)距離管道輸送油、氣、煤等資源已成為當(dāng)今世界解決能源輸送的最主要手段。世界上主要油氣生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)都大量使用長(zhǎng)輸管線來解決油氣資源的運(yùn)輸問題，天然氣的輸送95%以上采用管道輸送方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已有油、氣長(zhǎng)距離輸送管線總長(zhǎng)度超過260萬公里，其中，天然氣輸送管線總長(zhǎng)度約140萬公里，占總長(zhǎng)度的二分之一以上。
從國(guó)外的建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)來看，在同樣輸送量的情況下，建一條大口徑管道比建幾條小口徑管道更為經(jīng)濟(jì);而且在一定范圍內(nèi)提高介質(zhì)的輸送壓力同樣能夠增加效益。國(guó)外，長(zhǎng)輸管線直徑大于1米的管道長(zhǎng)度約占總長(zhǎng)度的80%。最大管徑為1420毫米，最高壓力為11.8MPa。長(zhǎng)輸管線在起點(diǎn)站、中間增壓站、干線上和各系統(tǒng)的出入端等處需設(shè)置啟閉和控制的閥門。因可能受到各類災(zāi)害和事故的影響，長(zhǎng)距離油氣輸送管道可能會(huì)產(chǎn)生斷裂、油氣外漏、起火爆炸等問題，長(zhǎng)輸管線每隔20～30千米一段距離的管路上，還需設(shè)置一個(gè)緊急切斷閥、電動(dòng)閥或氣動(dòng)閥等閥門。可見一條長(zhǎng)輸管線上將使用很多的閥門。長(zhǎng)輸管線經(jīng)過沙漠、雨林沼澤、山地、平原，所經(jīng)地區(qū)氣候惡劣、環(huán)境條件差，因此對(duì)閥門的要求比通用閥門更高，管線閥門要具有更高的強(qiáng)度和更好的密封性能、更高的使用壽命、操作快速輕便、維修方便。國(guó)外長(zhǎng)輸管線起步早、發(fā)展較快，我國(guó)還沒有大口徑的長(zhǎng)輸管線，大口徑的長(zhǎng)輸管線的建設(shè)處于起步階段，因此，須認(rèn)真做好配套產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)等工作。
二、長(zhǎng)輸管線用閥概況
利用長(zhǎng)輸管線輸送需控制介質(zhì)的流動(dòng)，因而在管線上需要大量的閥門。長(zhǎng)輸管線上的閥門，主要有兩種用途：①在干線和各系統(tǒng)的出入口處，起啟閉切斷作用和安全保護(hù)作用;② 在管線起點(diǎn)站和中間增壓站內(nèi)，起控制介質(zhì)輸送的作用。
國(guó)外，長(zhǎng)輸管線上選用量最大的閥門主要為：平板閘閥、球閥、緊急切斷球閥、止回閥、快速球型調(diào)節(jié)閥等。閥門的連接形式為：法蘭連接和對(duì)接焊兩種。閥門的驅(qū)動(dòng)方式有：手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、電-液聯(lián)動(dòng)、氣-液聯(lián)動(dòng)等多種驅(qū)動(dòng)形式。
國(guó)外，長(zhǎng)輸管線用閥主要執(zhí)行美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API 6D規(guī)范，并符合相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
(一)從長(zhǎng)輸管線用閥的發(fā)展趨勢(shì)來看，要求管線閥門有以下特點(diǎn)和功能：
⑴ 具有良好密封性能的閥門(適應(yīng)各種介質(zhì)和多變的工況條件);
?、?具有良好防火性能的閥門;
⑶ 結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，并具有抗蝕性能和耐磨損的閥門;
⑷ 適用于長(zhǎng)輸管線大口徑的閥門和輸送液化天然氣的高壓低溫閥門;
?、?便于清管和具有良好的抗外應(yīng)力結(jié)構(gòu);
?、?機(jī)電一體化程度高的閥門。
(二)各種管線用閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用
1 平板閘閥
平板閘閥主要特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較短、密封性能好、操作扭矩較小且啟閉操作力較接近、流阻小、閥門不必設(shè)置異常升壓的裝置，帶導(dǎo)流孔的平板閘閥可以通過清掃器清潔管道。但閥門的結(jié)構(gòu)高度高，約為管道直徑的3～4倍。
2 球閥
球閥主要特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)較緊湊、密封性能好、啟閉90°旋轉(zhuǎn)可快速啟閉閥門、操作時(shí)間較短，采用注入密封脂可形成二次輔助密封，防火結(jié)構(gòu)的閥座在火災(zāi)時(shí)能保證閥門的密封，配套快速切斷裝置可實(shí)現(xiàn)閥門的緊急啟閉。
3 球形調(diào)節(jié)閥
球形調(diào)節(jié)閥的流量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、操作維修方便，全開時(shí)流阻小，允許使用壓差較大，噪聲小、抗氣蝕性能好。
4 止回閥
止回閥多帶阻尼結(jié)構(gòu)，可有效消除管道的振動(dòng)和降低流阻;采用雙重密封(低壓采用彈性密封，高壓采用金屬-金屬密封)，密封效果好;可通過管道清掃器。
5 泄壓閥
由于開泵或停泵可能使管道內(nèi)介質(zhì)流速變化和壓力波動(dòng)，產(chǎn)生沖擊波。為消除沖擊波的影響，長(zhǎng)輸管線上采用泄壓閥來減輕沖擊波。
6 減壓閥
在分支管道上設(shè)置減壓閥，用來恒定用戶進(jìn)口端的介質(zhì)壓力，多采用先導(dǎo)式減壓閥，受介質(zhì)清潔度的影響小、壓力控制精度較高、性能穩(wěn)定。
(三)長(zhǎng)輸管線閥門使用材料
長(zhǎng)輸管線閥門的選材應(yīng)滿足強(qiáng)度、密封、使用壽命、高溫、高壓、耐磨、耐腐、防火、抗靜電等方面的要求，從國(guó)外管線閥門使用材料來看，主要選用如下的材料：閥門的殼體(閥體、閥蓋) WCB、WCC、不銹鋼 等平板閥的閘板 不銹鋼(表面經(jīng)處理)球閥的球體 不銹鋼閥座密封圈 增強(qiáng)聚四氟乙烯 等閥桿 不銹鋼墊片 不銹鋼石墨或四氟纏繞墊連接螺栓 優(yōu)質(zhì)合金鋼
(四)長(zhǎng)輸管線對(duì)閥門性能試驗(yàn)要求
長(zhǎng)輸管線受地理?xiàng)l件和自然條件的影響，須承受氣候溫差的變化、地形和地震等的影響。因此，長(zhǎng)輸管線閥門的檢驗(yàn)與試驗(yàn)更嚴(yán)格，要進(jìn)行殼體強(qiáng)度耐壓試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)、動(dòng)作性能試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、抗拉試驗(yàn)、耐火試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)等，有的閥門還應(yīng)做耐寒和耐熱試驗(yàn)。試驗(yàn)閥門應(yīng)密封性能好、操作靈活、動(dòng)作準(zhǔn)確、耐久性好，對(duì)于輸送有顆粒介質(zhì)的閥門還應(yīng)做耐磨性試驗(yàn)。
三、國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范概況
1 國(guó)外部分標(biāo)準(zhǔn)
目前，長(zhǎng)輸管線閥門主要使用美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API 6D《管線閥門規(guī)范》和相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，如：API 594《對(duì)夾式止回閥》、API 599《鋼制和球墨鑄鐵旋塞閥》、API 600《煉油廠用法蘭或?qū)高B接鋼制閘閥》、API 607《軟密封面球閥的耐火試驗(yàn)》、API 608《法蘭和對(duì)焊端的金屬球閥》、API 6FA《閥門耐火試驗(yàn)規(guī)范》、BS 4460《石油工業(yè)用鋼制球閥》等。API 6D《管線閥門規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)管線閥門制造、檢驗(yàn)、采購等綜合要求的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其他產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品的適用范圍、連接型式、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、性能要求、檢驗(yàn)與試驗(yàn)、標(biāo)志等進(jìn)行詳細(xì)要求。API 6D《管線閥門規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容有：范圍、總則、材料、閥門的類型和類別、試驗(yàn)、標(biāo)記、質(zhì)量控制的要求、貯存和發(fā)運(yùn)、附錄(采購指南、度量換算、補(bǔ)充試驗(yàn)要求、引用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn))九個(gè)章節(jié)。
2 國(guó)內(nèi)部分標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)內(nèi)現(xiàn)有長(zhǎng)輸管線用閥門標(biāo)準(zhǔn)有: JB/T 5298-1991《管線用鋼制平板閘閥》、JB/T 7745-1995《管線球閥》，其他長(zhǎng)輸管線產(chǎn)品應(yīng)用通用閥門的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，一些特殊閥門(緊急切斷閥等)沒有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。尚沒有統(tǒng)一的管線用閥門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容較簡(jiǎn)單，內(nèi)容不夠完整，要求也較低。
四、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分析
API 6D《管線閥門規(guī)范》對(duì)管線用閥門(閘閥、旋塞閥、球閥和止回閥)訂貨、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)與檢驗(yàn)、標(biāo)識(shí)等做了較詳細(xì)的規(guī)定，具體內(nèi)容有：
1 閥門通徑 規(guī)定了全徑閥門、縮徑閥門和非圓形孔閥門的標(biāo)識(shí)，這有利于閥門的選擇和應(yīng)用;對(duì)全徑閥門的通道內(nèi)徑偏差也有明確的規(guī)定。
2 總則 有閥門的壓力等級(jí)、額定值、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、連接型式和尺寸、特殊結(jié)構(gòu)的要求等內(nèi)容。規(guī)定了閥門的壓力等級(jí)、額定值(閥門殼體材料按ANSI B16.5標(biāo)準(zhǔn)的額定值、標(biāo)準(zhǔn)法蘭端和標(biāo)準(zhǔn)焊接端閥門的最大允許工作壓力額定值)、通徑的表示方法(全徑閥門、縮徑閥門、非圓形孔縮徑閥門)、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、端法蘭、焊接端、設(shè)計(jì)控制、設(shè)計(jì)鑒定、設(shè)計(jì)文件、泄壓、放泄和旁通連接、加長(zhǎng)扳手、鎖緊裝置、位置指示器。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度規(guī)定了：a.按ANSI B16.5中額定值壓力等級(jí)的和標(biāo)準(zhǔn)型式(法蘭連接或?qū)雍高B接的閥門結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度;b.一端為焊接、另一端為法蘭連接閥門的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度;c.未列出結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度或結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不符合上述兩條的閥門的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和標(biāo)識(shí)。規(guī)定了連接型式和尺寸要求：a.各個(gè)尺寸系列端法蘭的型式和應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn);b.焊接端端口的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)要求、端口的內(nèi)徑要求。規(guī)定了設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)控制、鑒定和設(shè)計(jì)文件。規(guī)定了特殊結(jié)構(gòu)的要求：a.規(guī)定了泄壓裝置的設(shè)置和尺寸要求;b.放泄和旁通連接的連接型式和連接管尺寸要求;c.加長(zhǎng)扳手的結(jié)構(gòu)和組成;d.鎖緊裝置的設(shè)置和鎖緊裝置應(yīng)固定的閥門位置;e.位置指示器的設(shè)置和指示要求。
3 閥門各部分材料 a.規(guī)定了閥門的閥體、閥蓋、蓋板、端法蘭和焊接端的材料牌號(hào)及應(yīng)符合的材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;b.閥蓋和蓋板栓接材料的要求;c.非金屬零件和元件材料規(guī)范的規(guī)定;d.支架、支架螺母、閥桿、閘板、球體、塞子、閥瓣、手輪、傳動(dòng)裝置、管塞、電動(dòng)附件等其他零件材料應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;e.抗硫化物應(yīng)力斷裂的部件的材料要求;f.代用的金屬材料的性能要求、成分的限定和判斷。焊接的規(guī)定要求 所有承壓件和控壓件和焊接和焊補(bǔ)要求;焊接件的性能檢驗(yàn)與試驗(yàn)項(xiàng)目等要求。
4 閥門類型和類別(對(duì)閘閥、旋塞閥、球閥止回閥的關(guān)閉件的形式、密封結(jié)構(gòu)和操作運(yùn)動(dòng))的要求，a.對(duì)雙閘板閘閥和和平板閘閥的閘板型式組成、閘閥閥桿的輔助密封和上密封座進(jìn)行了規(guī)定;b.旋塞閥密封副的組成和轉(zhuǎn)動(dòng)型式做了規(guī)定;c. 球閥密封副的組成和轉(zhuǎn)動(dòng)型式做了規(guī)定;d.各類止回閥(旋啟式、單瓣對(duì)夾式和雙瓣對(duì)夾式)密封副的組成和介質(zhì)流動(dòng)能力做了規(guī)定。閥門類別(全徑閥門的最小通道直徑和允許偏差、閥門的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度)。
5 試驗(yàn) 對(duì)閥門壓力試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)和靜壓密封試驗(yàn)、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)保壓時(shí)間做了明確的規(guī)定。
6 閥門的標(biāo)記 要求了閥體及銘牌上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容(制造廠名、商標(biāo)、壓力級(jí)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度標(biāo)記、允許使用的最高工作壓力額定值、閥體材料、密封件識(shí)別、閥門的公稱通徑、環(huán)節(jié)代號(hào)、介質(zhì)的流向、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、系列編號(hào)、制造年月、閥門功能標(biāo)記等。
7 質(zhì)量控制要求 規(guī)定了測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備、質(zhì)量控制人員的資格、質(zhì)量控制的一般要求、具體產(chǎn)品和零件的質(zhì)量控制
8 貯存和發(fā)運(yùn) 對(duì)閥門的涂漆、排放、防腐、密封面的保護(hù)進(jìn)行了規(guī)定。
9 附錄 作為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的一部分，對(duì)閥門的采購和試驗(yàn)起到了指導(dǎo)作用。
附錄A采購指南中要求了閥門的數(shù)據(jù)表、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、泄壓、清管器和圓球、耐火試驗(yàn)的原則。閥門數(shù)據(jù)表，列出了閥門訂貨、性能規(guī)