高壓加氫裝置閥門(men)的(de)使用及要求

1 概述(shu)

高(gao)壓(ya)加氫(qing)工藝是石(shi)油深加工的(de)(de)一個重(zhong)要手段，它不僅能提高(gao)單位原油的(de)(de)輕油收回率。而且能提高(gao)燃料油的(de)(de)質(zhi)量，從(cong)而提高(gao)煉油廠的(de)(de)整體效(xiao)益。高(gao)壓(ya)加氫(qing)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)還(huan)能為石(shi)油化工裝(zhuang)置(zhi)(zhi)提供(gong)優質(zhi)的(de)(de)原料，也是油品脫硫的(de)(de)理想裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。我國從(cong) 90 年(nian)代開始了高壓加氫裝置(zhi)的(de)(de)建設，預(yu)計今后的(de)(de)幾年(nian)中，隨著我國煉外油量(liang)的(de)(de)逐年(nian)增多，高壓加氫裝置(zhi)的(de)(de)建設仍將是石化(hua)行業(ye)(ye)的(de)(de)一大熱點(dian)，各大石化(hua)企業(ye)(ye)也(ye)都想藉此提高其煉油的(de)(de)水平和能力，以迎接加入 WTO 的挑(tiao)戰(zhan)。

2 工況條件熔斷閥/火災(zai)切斷閥

高(gao)壓加氫裝置的介質環境有 2 個突出的特點，即高(gao)壓和(he)臨氫（并(bing)伴隨(sui)硫(liu)化(hua)氫）操作。

高壓操(cao)作不僅僅是因為(wei)其操(cao)作壓力高（一般為(wei) 14-20 MPa），而且還(huan)在(zai)于其介質為(wei)易(yi)燃易(yi)爆的(de)高壓(ya)氣體（氫氣或油氣+氫氣(qi)）。高壓(ya)氣(qi)體儲存了(le)較大的壓(ya)力能．一旦其(qi)儲輸(shu)設備（包括管(guan)道閥門）損壞，引起的事故將是災(zai)難性的。

臨氫并伴隨硫化(hua)氫操作。表明(ming)了對儲輸設備材料的(de)(de)苛(ke)刻(ke)要求(qiu)。氫氣是一種能滲透到金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料內(nei)部并在常溫(wen)或高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)引起(qi)(qi)材料變性（惡化(hua)）的(de)(de)介質，常溫(wen)下(xia)能引起(qi)(qi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)脆化(hua)和(he)(he)變形等，高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)能導致金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料內(nei)部和(he)(he)外部脫碳。硫化(hua)氫對金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)腐蝕(shi)也是一個十分棘手的(de)(de)問題，常溫(wen)下(xia)它(ta)能引起(qi)(qi)許多金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)應力腐蝕(shi)開裂，高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)它(ta)能引起(qi)(qi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)快速(su)均勻腐蝕(shi)。所有的(de)(de)這些特點都對高(gao)(gao)壓加氫閥(fa)門的(de)(de)材料、結構設計和(he)(he)強(qiang)度設計等提出了嚴格的(de)(de)要求(qiu)。

3 需(xu)求情況(kuang)高溫熔斷(duan)閥

高(gao)壓(ya)加氫(qing)裝置中的(de)閥門，既(ji)有(you)(you)(you)(you)臨(lin)氫(qing)條(tiao)件，又有(you)(you)(you)(you)非(fei)臨(lin)氫(qing)條(tiao)件，既(ji)有(you)(you)(you)(you)高(gao)壓(ya)條(tiao)件，又有(you)(you)(you)(you)非(fei)高(gao)壓(ya)條(tiao)件。本文僅討(tao)論高(gao)壓(ya)臨(lin)氫(qing)條(tiao)件下應(ying)用(yong)的(de)閥門，這類(lei)閥門雖然數量不多，但其(qi)價格卻占(zhan)有(you)(you)(you)(you)較大(da)的(de)比例。此類(lei)閥門有(you)(you)(you)(you)閘(zha)閥、截(jie)止(zhi)閥、止(zhi)回閥、球閻和旋塞閥，壓(ya)力等級為 ASME 的 CL900~2500，溫度為常溫至 400℃，主體材料有 ASTMA105、A182—F11/F22/F321、A216—WCB、A217—WC6／WC9、A351—CF8C，閥門直徑為(wei) DN15-400 mm。這些閥門的(de)(de)功能與(yu)(yu)普通閥門相同，但國內目(mu)前尚不(bu)具(ju)備成套供應的(de)(de)能力，主(zhu)要原(yuan)因在于閥門制造廠與(yu)(yu)用(yong)戶(hu)（尤其是工(gong)程設計部門）溝通聯(lian)系不(bu)夠，不(bu)了解閥門的(de)(de)使(shi)用(yong)條件(jian)(jian)和(he)要求，缺少一套與(yu)(yu)介質條件(jian)(jian)相適應的(de)(de)技術文件(jian)(jian)、模具(ju)和(he)圖紙等，而且缺步工(gong)業化批量生(sheng)產的(de)(de)經驗。

開(kai)發高壓加氫裝置中的(de)(de)閥門(men)，不僅能降低閥門(men)價格。而(er)且可(ke)減少(shao)供(gong)貨(huo)周期，方便補充訂貨(huo)，同(tong)時又能推動閥門(men)行(xing)業的(de)(de)發展(zhan)。事實上(shang)，我(wo)國目前一些閥門(men)制(zhi)造廠已(yi)具備生產(chan)高壓加氫閥門(men)的(de)(de)能力和條件，而(er)且在加氫精制(zhi)裝置（操作壓力 8~10 MPa）上已有成功的應用(yong)。

性能良好的閥門，其(qi)設(she)計、制(zhi)造、檢(jian)查(cha)(cha)試(shi)驗(yan)及(ji)質(zhi)(zhi)量控(kong)制(zhi)等(deng)各(ge)個方面(mian)和各(ge)個環節都做的比(bi)較好。本文以其(qi)中的幾個主要問題（包(bao)括(kuo)閥門的內漏、外(wai)潺、強度設(she)計、材料、檢(jian)查(cha)(cha)試(shi)驗(yan)及(ji)質(zhi)(zhi)量控(kong)制(zhi)），結合高壓加氡裝(zhuang)置的介質(zhi)(zhi)條件進行(xing)探討(tao)。

4 內漏和(he)外蔣的(de)控制(zhi)熱敏火災(zai)切斷閥

閥(fa)(fa)門(men)(men)內漏(lou)(lou)和(he)外漏(lou)(lou)控制的(de)好壞是反映(ying)閥(fa)(fa)門(men)(men)品(pin)質(zhi)的(de)一個(ge)重要參數，制造廠(chang)均采取(qu)各種措施以(yi)盡量減少(shao)閥(fa)(fa)門(men)(men)的(de)內漏(lou)(lou)和(he)外漏(lou)(lou)。油(you)品(pin)和(he)氫氣的(de)外漏(lou)(lou)和(he)內漏(lou)(lou)不僅會污染環境，還易引起火災或爆炸。閥(fa)(fa)門(men)(men)的(de)內漏(lou)(lou)主要發生(sheng)在(zai)(zai)閘板處(chu)(chu)，外漏(lou)(lou)主要發生(sheng)在(zai)(zai)閥(fa)(fa)桿填料和(he)閥(fa)(fa)蓋(gai)墊片處(chu)(chu)，故(gu)要獲(huo)得良好的(de)密封性能(neng)就要從這 3 處著手。

4.1 填料(liao)密封外漏

對 DN ≥ 50mm 的(de)(de)閘閥(fa)和截(jie)止(zhi)(zhi)(zhi)閥(fa)，在(zai)閥(fa)桿密(mi)封(feng)處采用(yong)(yong)柔性(xing)(xing)(xing)石(shi)(shi)墨(mo)環和柔性(xing)(xing)(xing)石(shi)(shi)墨(mo)編織(zhi)填料是國(guo)外(wai)翻造廠的(de)(de)普遍做法。其(qi)中(zhong)填料的(de)(de)最上(shang)圈(quan)和最下圈(quan)采用(yong)(yong)柔性(xing)(xing)(xing)石(shi)(shi)墨(mo)編織(zhi)環，以利用(yong)(yong)其(qi)強(qiang)度(du)較(jiao)高（與模壓(ya)石(shi)(shi)墨(mo)環相(xiang)比）的(de)(de)特點(dian)阻止(zhi)(zhi)(zhi)石(shi)(shi)墨(mo)被擠入閥(fa)腔或閻外(wai)，中(zhong)間則(ze)采用(yong)(yong)模壓(ya)石(shi)(shi)墨(mo)環（有時也在(zai)中(zhong)間適當的(de)(de)位置增設編織(zhi)環）。由于柔性(xing)(xing)(xing)石(shi)(shi)墨(mo)的(de)(de)流(liu)動性(xing)(xing)(xing)好(hao)，有減磨(mo)性(xing)(xing)(xing)，同(tong)時石(shi)(shi)墨(mo)還(huan)具有良好(hao)的(de)(de)物理和化學穩定性(xing)(xing)(xing)，因此用(yong)(yong)它作為填料既可獲得良好(hao)的(de)(de)密(mi)封(feng)，又可減少對閥(fa)桿的(de)(de)磨(mo)損。對于填料函尺寸(cun)較(jiao)小的(de)(de)球(qiu)閥(fa)、旋塞(sai)閥(fa)和小口(kou)徑(jing)的(de)(de)閘閥(fa)和截(jie)止(zhi)(zhi)(zhi)閥(fa)，則(ze)僅用(yong)(yong)柔性(xing)(xing)(xing)石(shi)(shi)墨(mo)編織(zhi)填料即可。

填(tian)(tian)料在裝填(tian)(tian)過程(cheng)中進行(xing)預壓縮也是(shi)保證(zheng)良好密封(feng)（尤(you)其(qi)是(shi)長期良好密封(feng)）的(de)措(cuo)旋(xuan)之一。國內的(de)閥(fa)門在填(tian)(tian)料裝填(tian)(tian)過程(cheng)中大多數僅限于(yu)壓實填(tian)(tian)料，故其(qi)密封(feng)性隨應用(yong)時間增長而變差。國外某些閻門產品(pin)在填(tian)(tian)料裝填(tian)(tian)過程(cheng)中采(cai)用(yong)了 28 MPa 的(de)(de)預(yu)壓(ya)力(li)，且設計(ji)了專用的(de)(de)預(yu)壓(ya)縮工具，因(yin)此它能維持較(jiao)長時間的(de)(de)良好密(mi)封。當然，填料(liao)的(de)(de)預(yu)壓(ya)力(li)太大(da)，將增(zeng)加對閥(fa)桿的(de)(de)磨(mo)損(sun)，增(zeng)加閥(fa)門的(de)(de)開啟力(li)，因(yin)此此時應(ying)在填料(liao)選擇(ze)和閥(fa)桿表面處理(li)上進行改進。采用以柔性石墨環為主的(de)(de)填料(liao)可減(jian)少閥(fa)桿的(de)(de)磨(mo)損(sun)，同時也(ye)可降(jiang)低(di)閥(fa)門的(de)(de)開啟扭矩(ju)。

還有一些閥門在(zai)填(tian)料壓(ya)蓋處采用了“活載(zai)"結構。即在填(tian)料(liao)壓(ya)(ya)(ya)蓋(gai)的螺栓上增設碟簧，使(shi)填(tian)料(liao)壓(ya)(ya)(ya)蓋(gai)始終作用于(yu)填(tian)料(liao)上較大的壓(ya)(ya)(ya)力，從而(er)可防止因(yin)壓(ya)(ya)(ya)蓋(gai)螵栓松弛(chi)或填(tian)料(liao)松弛(chi)而(er)造成的外漏。

4.2 墊片密封(feng)外漏

對(dui) DN ≥ 50mm 的閘閥(fa)(fa)、截止閥(fa)(fa)和止回(hui)閥(fa)(fa)，可(ke)采(cai)用壓力密封閥(fa)(fa)蓋(gai)。而對于(yu)球閥(fa)(fa)、旋塞閥(fa)(fa)（多為下閥(fa)(fa)蓋(gai)）和 DN ≤ 40mm 的(de)閘闊、截(jie)止(zhi)閥和止(zhi)回閥，一般采用法蘭連接閥蓋(gai)。壓力密封闊蓋(gai)的(de)密封有(you) 2 處，其一為(wei)閾蓋(gai)與(yu)環墊片(pian)（圖 1）的(de)(de)(de)接(jie)觸處，其二為環(huan)墊(dian)片(pian)與閥(fa)體(ti)的(de)(de)(de)接(jie)觸處。國外的(de)(de)(de)一些(xie)閥(fa)門產品，將(jiang)環(huan)墊(dian)片(pian)與閥(fa)蓋的(de)(de)(de)接(jie)觸面(mian)設計(ji)成變角(jiao)度圓弧過渡面(mian)，使它與閥(fa)蓋的(de)(de)(de)密封(feng)為線密封(feng)，從而(er)顯著提高了(le)其嚴(yan)密性，但它增加(jia)了(le)環(huan)墊(dian)片(pian)的(de)(de)(de)加(jia)工難度。還有(you)將(jiang)環(huan)墊(dian)片(pian)表面(mian)及相(xiang)應的(de)(de)(de)閥(fa)體(ti)密封(feng)面(mian)鍍上(shang)一層銀，因為銀的(de)(de)(de)塑性較好，容易填充密封(feng)面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)微觀孔隙，因此大(da)大(da)提高了(le)閥(fa)蓋墊(dian)片(pian)處的(de)(de)(de)密封(feng)性能。

對于法蘭連接(jie)閥蓋(gai)結(jie)(jie)構(gou)，大多數制造商(shang)采用了(le)纏繞(rao)式墊(dian)(dian)片(pian)(pian)，因為纏繞(rao)式墊(dian)(dian)片(pian)(pian)彈(dan)性好，回(hui)彈(dan)率高，在(zai)保證(zheng)穩(wen)定(ding)性的(de)(de)情況下更容易(yi)保證(zheng)密封(feng)(feng)。與纏繞(rao)式墊(dian)(dian)片(pian)(pian)相配的(de)(de)閥蓋(gai)密封(feng)(feng)采用了(le)箱式結(jie)(jie)構(gou)，即將墊(dian)(dian)片(pian)(pian)置于閥蓋(gai)與閥體相接(jie)的(de)(de)特制槽內(nei)，從(cong)而保證(zheng)了(le)纏繞(rao)式墊(dian)(dian)片(pian)(pian)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性（即不會因較(jiao)大的(de)(de)密封(feng)(feng)比(bi)壓(ya)而使墊(dian)(dian)片(pian)(pian)失穩(wen)），同(tong)時又增加了(le)介(jie)質泄漏的(de)(de)阻力。事(shi)實證(zheng)明，這樣的(de)(de)密封(feng)(feng)結(jie)(jie)構(gou)比(bi)較(jiao)好。

①閘(zha)閥(fa)/熔(rong)斷閥(fa)

國(guo)內外各(ge)制造廠的閘板(ban)結(jie)構設計上無太大(da)的差別，一般 DN ≤ 40mm 的(de)閘閥采用楔形整體閘板，而(er) DN ≥ 50mm 的閘(zha)閥則采(cai)撓性楔形閘(zha)板(ban)。只要密封(feng)(feng)面加工精(jing)度達到要求(qiu)，這種結構(gou)可以滿(man)足初期(qi)密封(feng)(feng)要求(qiu)。但(dan)使用者希望閥門能夠保持長久的良(liang)好(hao)密封(feng)(feng)。一(yi)般情況下，初期(qi)密封(feng)(feng)容(rong)(rong)易(yi)做到，而要做到長期(qi)密封(feng)(feng)良(liang)好(hao)則是一(yi)件不容(rong)(rong)易(yi)的事情。這里給出 2 個改進(jin)倒子供(gong)參考(kao)。其(qi)一(yi)是努力提高閘(zha)(zha)板導(dao)軌的(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)度，使它(ta)與閘(zha)(zha)板保持較小的(de)(de)(de)(de)(de)配合(he)間隙(xi)，以減少(shao)閘(zha)(zha)板與閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)均(jun)勻(yun)磨損(sun)，從而保證較長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封壽命。導(dao)軌一(yi)般是與閥(fa)(fa)(fa)體整(zheng)體鑄造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)，而且不(bu)容易(yi)進(jin)行機(ji)加(jia)工，故與閘(zha)(zha)板的(de)(de)(de)(de)(de)配合(he)間隙(xi)較大(da)，建議制造(zao)廠(chang)給予這方面的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)注。其(qi)二(er)是考(kao)慮閘(zha)(zha)板和閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)下部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)。因為當閥(fa)(fa)(fa)門(men)處于半(ban)開半(ban)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)時，會形成(cheng)高速的(de)(de)(de)(de)(de)介質(zhi)流，它(ta)將對(dui)介質(zhi)流經的(de)(de)(de)(de)(de)區域產生嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)，又由于硫化氫(qing)與金屬的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)產物附著力很低，極易(yi)被(bei)高速介質(zhi)沖(chong)(chong)(chong)走(zou)，從而加(jia)速了金屬的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)，即(ji)形成(cheng)沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)腐蝕(shi)。防止沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)措施可從選擇良好的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)入手，即(ji)在(zai)相應的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位上堆焊(han)合(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金材料(liao)。一(yi)些制造(zao)廠(chang)除(chu)了在(zai)密(mi)封面上堆焊(han)硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金外，還在(zai)閘(zha)(zha)板和閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)下部(bu)一(yi)定范(fan)圍(wei)內也堆焊(han)了硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金，以防止非密(mi)封面的(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)腐蝕(shi)，這樣做雖與閥(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封性關(guan)系(xi)不(bu)大(da)，但對(dui)閥(fa)(fa)(fa)門(men)整(zheng)體來說有(you)益(yi)。

②截止閥(fa)

首(shou)先(xian)要保證閥瓣與(yu)閥座的加工精度以獲得(de)一個良好的初期(qi)密封。在防沖(chong)刷腐蝕方(fang)面，國外某制造(zao)商(shang)采用了階梯(ti)式(shi)閥瓣結構（圖 2），即在閥門開啟或(huo)關閉(bi)的過程(cheng)中，閥瓣(ban)上的非密(mi)封臺階首先形成較小(xiao)的流(liu)道，以承受(shou)沖刷(shua)腐蝕(shi)，而(er)閥瓣(ban)和閥座的密(mi)封面則不再直(zhi)接承受(shou)沖刷(shua)腐蝕(shi)，或(huo)緩(huan)解了其沖刷(shua)腐蝕(shi)的程(cheng)度。

③球(qiu)閥/熱敏切(qie)斷閥球(qiu)閥

應采用偏心或其(qi)他(ta)無摩(mo)擦的球體(ti)結構及金屬對金屬的密(mi)封(feng)形式。這是因為該(gai)結構密(mi)封(feng)可靠性(xing)高，火(huo)災安全(quan)性(xing)好，無摩(mo)擦，延長了閥(fa)門的有效壽命。

④旋塞(sai)閥

國外一般采(cai)用倒錐形平衡(heng)式閥芯（即旋(xuan)塞）結構（圖(tu) 3）。一般 CL ≤ 300 等(deng)級采用機(ji)械平衡式結構(gou)，CL ≥ 600 等級采用壓力平衡式結(jie)構，既能保(bao)證良好的密封(feng)，又可減少(shao)密封(feng)面金屬(shu)的磨損(sun)。國外某制造廠則在此基礎上對旋塞進(jin)行了噴(pen)塑處理，從而節省(sheng)了定期注(zhu)密封(feng)劑的維護工作(zuo)量。

 5 閥門強度設計

閥(fa)(fa)門的(de)承壓部(bu)(bu)件(jian)都應進(jin)(jin)行強(qiang)度(du)(du)分析(xi)和(he)強(qiang)度(du)(du)設(she)計，這些部(bu)(bu)件(jian)主(zhu)要包(bao)括(kuo)閥(fa)(fa)體(ti)、閥(fa)(fa)蓋、閘板和(he)閥(fa)(fa)蓋螺栓等。對(dui)截止閥(fa)(fa)來說，有時（根據(ju)結構不同）尚須(xu)對(dui)閥(fa)(fa)座(zuo)局部(bu)(bu)進(jin)(jin)行強(qiang)度(du)(du)枝(zhi)核。而(er)作(zuo)為非承壓部(bu)(bu)件(jian)的(de)閥(fa)(fa)桿也(ye)是必須(xu)進(jin)(jin)行強(qiang)度(du)(du)設(she)計的(de)一個(ge)重(zhong)要部(bu)(bu)件(jian)。所謂(wei)的(de)強(qiang)度(du)(du)設(she)計應包(bao)括(kuo)強(qiang)度(du)(du)和(he)剛度(du)(du) 2 部(bu)分。

國(guo)外一些主要的閥門規范如 ANSIB16.34 和 API600 都給出了閥(fa)門(men)(men)主要(yao)零(ling)部(bu)件(jian)的(de)(de)最小壁(bi)厚（直(zhi)徑(jing)），國內的(de)(de)一些(xie)制造(zao)廠(chang)都直(zhi)接(jie)采用(yong)(yong)（或(huo)略大(da)于）這些(xie)規(gui)范值(zhi)作(zuo)為設(she)計(ji)(ji)尺(chi)寸，并且(qie)不(bu)(bu)再進行(xing)強(qiang)度設(she)計(ji)(ji)。這樣做是不(bu)(bu)嚴(yan)格的(de)(de)，因(yin)(yin)為①閥(fa)門(men)(men)的(de)(de)內件(jian)結構不(bu)(bu)同(tong)，閥(fa)上腔的(de)(de)結構尺(chi)寸不(bu)(bu)同(tong)，因(yin)(yin)此其(qi)計(ji)(ji)算(suan)壁(bi)厚也不(bu)(bu)同(tong)。閥(fa)門(men)(men)的(de)(de)外觀(guan)結構尤(you)其(qi)是外形突(tu)變處(chu)的(de)(de)處(chu)理不(bu)(bu)同(tong)，其(qi)計(ji)(ji)算(suan)應(ying)力值(zhi)尤(you)其(qi)是應(ying)力集中的(de)(de)水平也不(bu)(bu)同(tong)，最終也可能(neng)導致計(ji)(ji)算(suan)壁(bi)厚不(bu)(bu)同(tong)。②大(da)多(duo)數(shu)閥(fa)體為鑄件(jian)，而(er)冶(ye)煉條件(jian)較(jiao)差(cha)，原材料來(lai)(lai)源(yuan)復(fu)雜(za)的(de)(de)閥(fa)門(men)(men)廠(chang)，其(qi)鑄件(jian)材料的(de)(de)性能(neng)差(cha)別(bie)較(jiao)大(da)。鑄件(jian)材料的(de)(de)性能(neng)又與其(qi)本身的(de)(de)鑄造(zao)缺陷(xian)（如偏析、枝晶(jing)組織、夾雜(za)、氣孔、疏松和裂紋等）有關，而(er)且(qie)起伏變化較(jiao)大(da)，從而(er)造(zao)成強(qiang)度計(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)基(ji)礎(chu)數(shu)據（如許(xu)用(yong)(yong)應(ying)用(yong)(yong)）的(de)(de)差(cha)異較(jiao)大(da)。③不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)環境，其(qi)腐(fu)蝕(shi)情(qing)況(kuang)不(bu)(bu)同(tong)，應(ying)考慮(lv)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)裕(yu)量不(bu)(bu)同(tong)。由于這些(xie)因(yin)(yin)素的(de)(de)影響，對于高壓臨氫閥(fa)門(men)(men)來(lai)(lai)說，對其(qi)有關的(de)(de)零(ling)部(bu)件(jian)進行(xing)強(qiang)度和／或(huo)剛度計(ji)(ji)算(suan)就顯得十(shi)分必要(yao)，因(yin)(yin)為稍有差(cha)錯(cuo)，可能(neng)會帶來(lai)(lai)嚴(yan)重的(de)(de)后果。

目前國內大(da)(da)多數(shu)閥門(men)廠均采(cai)用(yong)數(shu)學分析法進行(xing)閥門(men)的強(qiang)度(du)和／或剛度(du)計算。這(zhe)種方(fang)法既費(fei)(fei)力(li)又費(fei)(fei)時(shi)，計算精度(du)也比較差，尤其是對(dui)于(yu)(yu)零部件的形狀(zhuang)突變(bian)處，它(ta)不能(neng)精確(que)地求出其應力(li)水平(ping)。而國外的大(da)(da)多數(shu)閥門(men)廠都采(cai)用(yong)了有限元分析法，它(ta)既快又精確(que)。對(dui)于(yu)(yu)高(gao)壓且要求苛刻(ke)的閥門(men)來說，采(cai)用(yong)有限元法進行(xing)零部件的強(qiang)度(du)和／或剛度(du)分析是必(bi)要的。

6 材料

高(gao)(gao)壓(ya)加氫(qing)(qing)裝置的(de)(de)(de)(de)操作條件(jian)不僅對(dui)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)可靠性有(you)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)要求，而且(qie)其(qi)介(jie)質（如氫(qing)(qing)氣和(he)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)）本身對(dui)材(cai)(cai)(cai)料性質也(ye)有(you)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)要求，即介(jie)質對(dui)材(cai)(cai)(cai)料本身存在的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷比(bi)較敏感(gan)。如果材(cai)(cai)(cai)料中(zhong)有(you)非金屬夾(jia)雜、夾(jia)渣、氣孔、裂(lie)紋(wen)等(deng)不連(lian)續缺(que)陷，容(rong)易導致氫(qing)(qing)氣的(de)(de)(de)(de)積聚，常溫下會(hui)因其(qi)形成的(de)(de)(de)(de)局部(bu)(bu)高(gao)(gao)壓(ya)而引起(qi)氫(qing)(qing)變形，甚(shen)至誘發微裂(lie)紋(wen)，同時(shi)也(ye)會(hui)使(shi)材(cai)(cai)(cai)料脆性惡化(hua)（氫(qing)(qing)脆）。高(gao)(gao)溫下，這些缺(que)陷更利于氫(qing)(qing)致內部(bu)(bu)脫碳的(de)(de)(de)(de)進行，從(cong)而加快材(cai)(cai)(cai)料氫(qing)(qing)腐蝕(shi)破裂(lie)的(de)(de)(de)(de)進程。而硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)介(jie)質則對(dui)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)外(wai)部(bu)(bu)不連(lian)續缺(que)陷比(bi)較敏感(gan)，尤其(qi)是在濕(shi)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)環境下，外(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)不連(lian)續缺(que)陷往往成為應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)的(de)(de)(de)(de)誘因。因此，減少或限(xian)翻閥門(men)承壓(ya)部(bu)(bu)件(jian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷是保證(zheng)其(qi)可靠性，延長其(qi)使(shi)用壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)(de)關鍵因素之一。

閥門(men)承(cheng)壓部(bu)件的制造方法有鑄(zhu)造和鍛(duan)造 2 種。鍛造件(jian)(jian)不存在氣(qi)孔、疏(shu)松(song)、大(da)尺寸圓(yuan)形夾雜(za)、柱(zhu)狀組(zu)織(zhi)和枝晶組(zu)織(zhi)等(deng)缺(que)陷，而且金屬致密，綜合(he)機械性(xing)能(neng)好，可靠性(xing)高，因此鍛造是嗣造高壓加氫阿門承壓部(bu)件(jian)(jian)的(de)理(li)想方法(fa)。但考慮到大(da)多數(shu)承壓部(bu)件(jian)(jian)的(de)外形比(bi)較復雜(za)，而且它們中有(you)很(hen)多超過了一般模鍛的(de)尺寸，故國內外大(da)多數(shu)閥(fa)門廠對于(yu) DN＞50 mm 閥門的主要承(cheng)壓部(bu)件仍采用鑄(zhu)件。為(wei)了保證(zheng)鑄(zhu)件質量，應從冶煉、鑄(zhu)造工藝和(he)焊補 3 個主要方(fang)面進(jin)行控嗣。冶(ye)煉對材料品(pin)質的(de)影(ying)響是最基礎的(de)影(ying)響因(yin)素(su)。不(bu)同(tong)的(de)冶(ye)煉方(fang)法，得到的(de)材料品(pin)質差別也比(bi)較大。目前國(guo)內閥門廠(chang)普遍采(cai)用電爐冶(ye)煉，而國(guo)外的(de)大多數(shu)閥門廠(chang)則(ze)采(cai)用 VOD 或 AOD 冶煉方(fang)法。VOD／AOD 與(yu)電爐冶煉相比，其有(you)益合金元(yuan)素燒損少(shao)(shao)，材料成分更容(rong)易接近理想狀態，而且脫氣性好，有(you)害雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素少(shao)(shao)，故獲(huo)得的(de)材料品(pin)質(zhi)(zhi)也(ye)就(jiu)比較高。鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)是影響材料性能的(de)關鍵(jian)因素，它涉(she)及(ji)(ji)到了鑄(zhu)膜材料選擇、木模外(wai)模型涉(she)及(ji)(ji)、澆鑄(zhu)溫(wen)度(du)控制和(he)澆鑄(zhu)方法選擇等(deng)方面。總之，有(you)利于改善(shan)鑄(zhu)件質(zhi)(zhi)量的(de)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)如精密鑄(zhu)造(zao)、壓力(li)鑄(zhu)造(zao)和(he)真空澆鑄(zhu)等(deng)應作為(wei)閥門制造(zao)廠今后的(de)發展方向(xiang)。

焊(han)樸是處理(li)鑄件(jian)缺陷的(de)(de)一種補(bu)救措施。大多數(shu)鑄件(jian)都是需要焊(han)補(bu)修理(li)的(de)(de)，如果缺陷超標就給予報廢，將會增加(jia)閥門(men)的(de)(de)生產(chan)成本。但(dan)每個閥門(men)的(de)(de)焊(han)樸數(shu)量(liang)、焊(han)補(bu)面積和(he)焊(han)樸次(ci)數(shu)等應(ying)有(you)(you)限(xian)制(zhi)，因為焊(han)補(bu)區的(de)(de)金(jin)(jin)屬不(bu)同(tong)于(yu)鑄造金(jin)(jin)屬，焊(han)補(bu)數(shu)量(liang)越(yue)多，焊(han)補(bu)面積越(yue)大，造成鑄造金(jin)(jin)屬的(de)(de)不(bu)均勻性(xing)越(yue)嚴重，從(cong)而導致材(cai)料的(de)(de)綜合性(xing)能下降(jiang)。每次(ci)焊(han)補(bu)都相當于(yu)給鑄件(jian)一次(ci)加(jia)熱，而多次(ci)對(dui)鑄件(jian)加(jia)熱會給它帶來一系列(lie)不(bu)利的(de)(de)影(ying)響，故閥門(men)的(de)(de)焊(han)補(bu)次(ci)數(shu)也應(ying)有(you)(you)所限(xian)制(zhi)。ASTM 規(gui)范中對鑄(zhu)造(zao)材料的焊補提出了一定(ding)的要求(qiu)，但其(qi)要求(qiu)偏低，國外(wai)大多(duo)效閥門制造(zao)商(shang)的鑄(zhu)件焊補控制水平均(jun)比 ASTM 規(gui)定的(de)(de)嚴格。實際上，鑄件焊補的(de)(de)控制(zhi)還(huan)反映了鑄件材料(liao)的(de)(de)質量(liang)與(yu)生產成(cheng)本(ben)之間的(de)(de)平衡關系，因此關鍵(jian)還(huan)是要提(ti)高鑄件的(de)(de)鑄造質量(liang)，盡量(liang)減少鑄造缺(que)陷。

7 檢查與試驗

閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)強度（水壓(ya)）試(shi)驗、密封(feng)試(shi)驗及(ji)必(bi)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)無損(sun)探(tan)傷(shang)是(shi)衡(heng)量閥(fa)門(men)(men)(men)是(shi)否合格的(de)(de)(de)(de)(de)必(bi)要(yao)條(tiao)件，但井不(bu)(bu)是(shi)衡(heng)量一(yi)個(ge)閥(fa)門(men)(men)(men)好壞的(de)(de)(de)(de)(de)充分條(tiao)件，至少對高壓(ya)加氫閥(fa)門(men)(men)(men)來說，它(ta)們尚不(bu)(bu)能反(fan)映一(yi)個(ge)閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)綜合品質。以閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)密封(feng)為例，一(yi)般情況下(xia)，只要(yao)保證密封(feng)件的(de)(de)(de)(de)(de)機加工精度，就容易通過(guo)冷態下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)工廠密封(feng)試(shi)驗，但它(ta)并不(bu)(bu)代表閥(fa)門(men)(men)(men)在長期使用(yong)（尤其(qi)是(shi)在高溫(wen)、高壓(ya)工作工況）條(tiao)件下(xia)也(ye)能保持良好的(de)(de)(de)(de)(de)密封(feng)。一(yi)旦(dan)閥(fa)門(men)(men)(men)部件出現磨損(sun)、腐蝕、應力(li)松(song)弛(chi)、變(bian)形和(he)材料(liao)(liao)變(bian)性(xing)等(deng)問(wen)(wen)題。將會影響到閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)密封(feng)性(xing)能，嚴重時會使密封(feng)失效(xiao)。而部件金屬組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)均勻性(xing)、部件結構(gou)造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)局部應力(li)水平等(deng)，都會從某(mou)種(zhong)程度上(shang)影響到材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕、應力(li)松(song)弛(chi)、變(bian)形和(he)變(bian)性(xing)等(deng)問(wen)(wen)題。而材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)這些問(wen)(wen)題都是(shi)無損(sun)探(tan)傷(shang)和(he)冷態下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)試(shi)驗無法檢(jian)查的(de)(de)(de)(de)(de)。

對(dui)(dui)于(yu)一般(ban)介質上(shang)應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)中(zhong)低壓(ya)(ya)閥門來說，上(shang)述的(de)(de)問(wen)題(ti)可(ke)能不(bu)存在或者不(bu)突出(chu)，而對(dui)(dui)高壓(ya)(ya)臨氫條(tiao)件下應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)閥門，這些問(wen)題(ti)將是(shi)不(bu)可(ke)忽略的(de)(de)。因(yin)此，對(dui)(dui)高壓(ya)(ya)臨氫用(yong)(yong)閥門。應(ying)對(dui)(dui)其進行的(de)(de)檢查試驗(yan)。由于(yu)閥門承壓(ya)(ya)零(ling)部件的(de)(de)材料品質（尤其是(shi)鑄件材料）對(dui)(dui)閥門的(de)(de)使用(yong)(yong)壽命影響較大(da)。故就承壓(ya)(ya)鑄件的(de)(de)檢查試驗(yan)作(zuo)進一步討論。

鑄件材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)品質(zhi)主(zhu)(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)于其(qi)(qi)生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程（如冶煉工(gong)藝(yi)(yi)、制造工(gong)藝(yi)(yi)等），而對其(qi)(qi)產(chan)(chan)品進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種檢查試驗僅(jin)僅(jin)是對其(qi)(qi)品質(zhi)考核的(de)(de)(de)(de)一種手(shou)段，它并不(bu)能改變材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)品質(zhi)。因此(ci)(ci)，閥門零(ling)部件在(zai)開始工(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)前(qian)(qian)進(jin)行(xing)系統的(de)(de)(de)(de)、科學的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)評(ping)(ping)定就顯得尤(you)為重要(yao)。而工(gong)藝(yi)(yi)評(ping)(ping)定中的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量定位又直接決(jue)定了材(cai)料(liao)（產(chan)(chan)品）的(de)(de)(de)(de)品質(zhi)。結臺高(gao)壓(ya)加(jia)氫裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)特點，在(zai)此(ci)(ci)提(ti)出其(qi)(qi)主(zhu)(zhu)要(yao)承(cheng)壓(ya)零(ling)部件在(zai)工(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)前(qian)(qian)應進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)評(ping)(ping)定項目。

①外觀檢查(cha) 應按 MSSSP-55 所(suo)列項目逐(zhu)項檢查(cha)。

②化學(xue)成分(fen)分(fen)析(xi)(xi) 包(bao)括(kuo)爐前分(fen)析(xi)(xi)和產(chan)品分(fen)析(xi)(xi)，尤其應(ying)關注(zhu)有害雜(za)質元素(su)（如硫(liu)、磷、砷、銻、氫和氨等）的分(fen)析(xi)(xi)。化學(xue)成分(fen)分(fen)析(xi)(xi)應(ying)按相應(ying)的 ASTM 標準(zhun)進(jin)行。

③機械性(xing)能(neng)試(shi)驗 包(bao)括拉伸(shen)(shen)試(shi)驗（同時測試(shi)出拉伸(shen)(shen)強(qiang)度、屈服強(qiang)度、延伸(shen)(shen)率和截面收縮(suo)率，并進行斷口分析）、彎(wan)曲試(shi)驗、沖擊試(shi)驗和硬度檢(jian)驗等。機械性(xing)能(neng)試(shi)驗應按相應的 ASTM 標準(zhun)進行(xing)。

④宏觀(guan)組織(zhi)檢驗 包(bao)括氣(qi)孔、裂紋、疏松、央渣、大尺寸非金屬夾雜物、硫磷(lin)偏析(xi)等缺陷的檢驗。檢驗按 ASTME381 等標準進行(xing)。

⑤微觀組織(zhi)檢(jian)(jian)查(cha) 包括偏析、條（桂）狀組織(zhi)、枝晶組織(zhi)、晶粒度、小(xiao)尺寸(cun)非金屬夾雜物等(deng)缺陷的檢(jian)(jian)驗。對奧氏體(ti)材料，還(huan)應包括鐵索體(ti)含量(liang)的測定。檢(jian)(jian)驗按 ASTME38l/E45/E112 等標準進行。

⑥無損(sun)檢(jian)查 包括 RT、UT、MT、PT 等(deng)檢(jian)查。并給出適宜的合格指(zhi)標和合格率(lv)控(kong)制指(zhi)標。無(wu)損檢(jian)查宜分別按 MSSSP—54、ASTMA388、ASTMAA275、ASTMB165（Practice B）標(biao)準經(jing)行。

⑦晶問腐蝕試(shi)驗(yan) 僅對(dui)奧(ao)氏體不銹鋼材料才有此要求。試(shi)按(an) ASTME262（Practice E）標準進行。

⑧焊接(jie)性能試驗(yan) 包括拉伸、彎曲、沖擊、硬(ying)度和無(wu)損(sun)探傷(shang)檢驗(yan)。

⑨閥體爆(bao)破試驗(yan) 液(ye)體爆(bao)破試驗(yan)按 ANSTB31.2 標(biao)準進行(xing)。在(zai)滿足一定(ding)控制指(zhi)標(biao)的情況下，通過工(gong)藝(yi)(yi)評定(ding)而(er)確定(ding)的工(gong)藝(yi)(yi)參數才能(neng)作(zuo)為生(sheng)產參數，并在(zai)工(gong)業生(sheng)產中嚴(yan)格執行(xing)，才能(neng)獲得滿足高(gao)壓臨氫(qing)應用(yong)條件的高(gao)品質閥(fa)門。

8 質量控制

國產(chan)閥門的質(zhi)量問題更多(duo)的是出現在管理上。因(yin)(yin)為中國的眾多(duo)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)者在產(chan)品(pin)制(zhi)(zhi)造(zao)的每個(ge)工(gong)(gong)序上并不是都(dou)有(you)一個(ge)具體的、詳盡的而(er)且切實可行的作業(ye)(ye)規(gui)(gui)程，即使有(you)了這樣一個(ge)規(gui)(gui)程，也不能保(bao)證每個(ge)工(gong)(gong)作人員都(dou)不折不扣的接規(gui)(gui)程作業(ye)(ye)。正因(yin)(yin)為如(ru)此，才導致了許多(duo)國產(chan)產(chan)品(pin)的質(zhi)量不如(ru)國外(wai)產(chan)品(pin)。目前，國內大多(duo)數閥門廠，都(dou)取得了 ISO9000 的(de)(de)質量(liang)認證，它從某種(zhong)程度(du)上強化了(le)閥門生產(chan)過程的(de)(de)質量(liang)管理。但是，還要重視技術文件的(de)(de)建立(li)，因為產(chan)品的(de)(de)先(xian)進與否主要取決(jue)于技術文件的(de)(de)先(xian)進性(xing)。

9 結語

影(ying)響(xiang)閥(fa)門(men)質量(liang)的(de)(de)因素較多，要生(sheng)產出(chu)高品(pin)質的(de)(de)閥(fa)門(men)，必須(xu)在各(ge)個方面都(dou)要做(zuo)好(hao)。時值(zhi)信息時代，閥(fa)門(men)制造(zao)廠也應走出(chu)去，多與外界進行交(jiao)流(liu)，與用戶（包(bao)括工程設計部門(men)）進行交(jiao)流(liu)。了(le)(le)解(jie)產品(pin)需要，了(le)(le)解(jie)閥(fa)門(men)的(de)(de)使用介(jie)質工況，只有這樣，才能(neng)生(sheng)產出(chu)適合的(de)(de)產品(pin)，才能(neng)贏(ying)得市場。與國外閥(fa)門(men)生(sheng)產商交(jiao)流(liu)。可以了(le)(le)解(jie)先進技術和新產品(pin)，并用于改進我們的(de)(de)產品(pin)