管線閥門的發(fā)展歷程
管道輸送已成為當(dāng)代能源運(yùn)輸?shù)闹饕绞剑瞄L(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(lái)解決油氣資源的運(yùn)輸問(wèn)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(guò)260萬(wàn)公里，其中，天然氣
輸送管線總長(zhǎng)度約140萬(wàn)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(lái)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%。
大管徑為1420毫米，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(wèn)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(guò)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(méi)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(lái)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）；
⑵ 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；
⑸ 便于清管和具有良好的抗外應(yīng)力結(jié)構(gòu)；
⑹ 機(jī)電一體化程度高的閥門。
管線閥門1914年，第一條9公里長(zhǎng)的輸油管線在美國(guó)中部建成，從此拉開管道工業(yè)發(fā)展的序幕。用管線來(lái)輸送液體或氣體，其成本是鐵路運(yùn)輸?shù)?/3，海上運(yùn)輸?shù)?/3，所以近一百年來(lái)獲得了迅速的發(fā)展。長(zhǎng)距離輸送管道稱之謂長(zhǎng)輸管線，長(zhǎng)輸管線上使用的閥門稱之謂管線閥門，有球閥、閘閥、止回閥、旋塞閥，是一種滿足管道運(yùn)輸?shù)奶厥庖?，具備特殊功能的專用閥門。對(duì)于球閥則稱之謂管線球閥。規(guī)范管線球閥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)石油協(xié)會(huì)頒發(fā)的API規(guī)范6D《石油天然氣工業(yè)－管道輸送－管線閥門》，新版本2000年1月頒布的第22版，以及1999年頒發(fā)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14313-1999。
實(shí)際上管道工業(yè)的迅速發(fā)展是二十世紀(jì)五十年代的事，根據(jù)《Pipeline》雜志2000年統(tǒng)計(jì)，全世界已建成管線260萬(wàn)公里，其中輸油管線80萬(wàn)公里，輸氣管線140萬(wàn)公里，其他石油化工產(chǎn)品輸送管線40萬(wàn)公里。輸油輸氣管線是一條能源供應(yīng)線，是一條生命線，已遍布全球，并且每年仍以3萬(wàn)公里的速度遞增。管線閥門的高壓力級(jí)PN42.0Mpa(Class2500)，閥門大通徑60英寸(DN1500)。
世界上著名的長(zhǎng)輸管線如美國(guó)阿拉斯加到大西洋東海岸長(zhǎng)島的原油輸送管線，穿過(guò)北極圈凍土層和美國(guó)五大湖的沼澤地；俄羅斯橫貫西伯利亞的輸油管線；地中海地區(qū)從阿爾及利亞經(jīng)摩洛哥至西班牙的輸氣管線，全長(zhǎng)2000公里，穿過(guò)沙漠，阿特拉斯山脈和直布羅陀海峽；在東南亞從菲律賓經(jīng)馬來(lái)西亞、爪哇、蘇門答臘，至泰國(guó)全長(zhǎng)6276公里輸氣管線，其中1094公里海底輸氣管線，等等。
硬密封球閥的結(jié)構(gòu)可追溯到1904年，已有人申請(qǐng)了結(jié)構(gòu)專利，但一直未獲得商品化，它的發(fā)展也是20世紀(jì)50年代的事，這是由于1943年美國(guó)杜邦公司聚四氟乙烯塑料的發(fā)明，這種材料具有一定的彈性，自潤(rùn)滑性，優(yōu)良的耐腐蝕性，十分適宜于作為閥門的密封材料。以及車球機(jī)、磨球機(jī)的進(jìn)步。由于這種閥門是全通徑、低流阻，十分適宜作為長(zhǎng)輸管線用閥，所以管線球閥已逐步取代管線閘閥、旋塞閥，是一種近50年來(lái)發(fā)展快的一個(gè)閥門新品種。
二、 管線輸送對(duì)管線球閥的嚴(yán)格要求
長(zhǎng)輸管線是全球性的，是一條能源供給線，從北極圈到赤道，從高山到海底，從高原到沙漠，其間穿過(guò)地震帶、沼澤地、凍土層、江河、湖泊、山坡。有架設(shè)的，有直埋地下，在野外操作，維修困難，要求30年使用壽命。一般輸送原油、天然氣，雖經(jīng)處理但含硫，含鐵銹及金屬顆粒，且要求零級(jí)密封，實(shí)際的使用環(huán)境惡劣和能源供給線的重要性，對(duì)管線球閥提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求.
1、 強(qiáng)度和韌性
閥門除了承受內(nèi)部介質(zhì)壓力之外，尚需承受地基承載，由于環(huán)境溫度變化而引起的軸向拉力和壓力，考慮滑坡，地面沉降，洪水而引起的外部載荷，在寒帶及冰凍地區(qū)尚需考慮材料低溫沖擊韌性，防止低溫脆性斷裂。對(duì)于全焊接閥體球閥，焊縫及熱影響區(qū)，需要按照斷裂力學(xué)理論，考慮其斷裂韌性(CTOD)
2、零級(jí)的密封要求
閥門要求零級(jí)密封，以確保對(duì)下游端管線的有效截?cái)?，考慮介質(zhì)中金屬顆粒對(duì)零級(jí)密封的影響，金屬對(duì)金屬密封作為初級(jí)密封,PTFE/橡膠對(duì)金屬作為次級(jí)密封,硬密封球閥以及一旦密封失效時(shí)應(yīng)采取緊急密封措施。
3、具備失火安全和防靜電功能；
管線球閥設(shè)計(jì)需考慮失火安全(fire safe),一旦失火，閥門的外漏和內(nèi)漏不能超過(guò)API607規(guī)定的泄漏標(biāo)準(zhǔn)；球體被非金屬材料夾持，可能產(chǎn)生靜電，必須與閥體導(dǎo)通，在24VDC下，電阻值<10歐姆。
4、DBB功能(Double Brock & Bleed)
在閥腔排泄時(shí)，上游端閥座和下游端閥座應(yīng)同時(shí)自動(dòng)切斷，以確保排放時(shí)的安全。
5、防止閥腔壓力的夾持；
無(wú)論閥門處于開啟或關(guān)閉位置，均應(yīng)防止介質(zhì)在閥腔中被夾持，如果介質(zhì)可能夾持，則對(duì)于氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)均要確保自動(dòng)泄放閥腔內(nèi)的壓力，閥腔壓力泄放的大值不超過(guò)閥壓力額定值的1.33倍，外部壓力泄放閥的口徑為DN15或更大。
6、排泄
閥腔的介質(zhì)可以排泄；并通過(guò)此排泄孔對(duì)閥門進(jìn)行在線密封檢測(cè)。
7、位置指示
無(wú)論手動(dòng)或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，要有明顯的閥位指示表明閥門處于開啟位置或關(guān)閉位置；
8、傳動(dòng)鏈
傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)扭矩至少應(yīng)為球閥大扭矩的2倍。
9、硫化工況
承壓部件及螺栓材料應(yīng)具有抗應(yīng)力裂化的能力，符合NACE,MR 0175要求.
10、緊急切斷功能
長(zhǎng)距離管道輸送系統(tǒng)采用衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA System)，當(dāng)管線壓降速率或持續(xù)時(shí)間達(dá)到某一設(shè)定值，閥門應(yīng)緊急切斷；
11、考慮地下水的電位腐蝕和應(yīng)力腐蝕.
采用全焊閥體結(jié)構(gòu)，管道陰極接地和外表面防腐，來(lái)防止電位腐蝕和應(yīng)力腐蝕。
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