王偉

摘 要：近幾年我國天然氣行業(yè)發(fā)展迅速，消費(fèi)量爆發(fā)式增長，各地燃?xì)夤艿来罅︿佋O(shè)，特別是大量鋼制管道的鋪設(shè)，建設(shè)費(fèi)用也隨之大幅度增加，其中閥門采購成本較高。特查閱相關(guān)設(shè)計規(guī)范、資料，并借鑒眾多設(shè)計院的成熟經(jīng)驗(yàn)，針對鋼制管道壓力等級進(jìn)行深入的探討。

關(guān)鍵詞：閥門;壓力等級;材質(zhì);溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.075

1 閥門壓力與閥門材質(zhì)和溫度之間的關(guān)系

1.1 閥門壓力與材質(zhì)的關(guān)系

閥門的使用壓力是由制造閥門的材料所確定的，閥門材質(zhì)使用最大公稱壓力對照如下：灰鑄鐵閥門、1MPa，可鍛鑄鐵閥門、2.5MPa，

球墨鑄鐵閥門、4.0MPa（鑒于目前國內(nèi)工藝水平，各廠參差不齊，用戶又往往不易檢驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建議PN≤2.5MPa），銅合金閥門、2.5MPa，鈦合金閥門、2.5MPa，碳素鋼閥門、32MPa，合金鋼閥門、200MPa，不銹鋼閥門、32MPa，塑料閥門、0.6MPa。

制造閥門零件材料很多，包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。制造閥門零件的材料要根據(jù)下列因素來選擇：

（1）工作介質(zhì)的壓力、溫度和特性。

（2）該零件的受力情況以及在閥門結(jié)構(gòu)中所起作用。

（3）有較好的公益性。

（4）在滿足以上條件情況下，要有較低的成本。

1.2 閥門使用溫度與壓力的關(guān)系

閥門使用溫度與壓力存在內(nèi)在的聯(lián)系，并互相影響。其中，溫度是影響的主導(dǎo)因素，一定壓力的閥門僅適應(yīng)于一定溫度范圍，閥門溫度的變化能影響閥門使用壓力。

圖1所示為屋脊氏隔膜閥典型的壓力與溫度曲線圖，曲線圖會有很多條線，每條線代表了在該壓力等級下不同的使用溫度時對應(yīng)的極限壓力。

2 壓力等級的定義

壓力等級是專業(yè)組織根據(jù)工業(yè)實(shí)踐對管道系統(tǒng)的設(shè)計壓力進(jìn)行的分級，并由各國的管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)所采用。在美國的ASME/ANSI管道標(biāo)準(zhǔn)中，采用的是磅級（CLASS）的概念，國際標(biāo)準(zhǔn)包括中國標(biāo)準(zhǔn)采用的是公稱壓力等級（PN）的概念。 各管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)給出了各壓力等級下，不同管道材料的壓力-溫度額定值，從而為管道系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)。 管道的公稱壓力等級（PN）值近似等于管道的冷態(tài)設(shè)計壓力值（單位為BAR）。

3 鋼制管道閥門壓力等級與設(shè)計壓力的關(guān)系

通過分析閥門與材質(zhì)、閥門與溫度的關(guān)系之后，結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范、資料，并借鑒眾多設(shè)計院的成熟經(jīng)驗(yàn)，我們可以從以下3個方面對鋼制管道閥門壓力等級進(jìn)行探討。

3.1 鋼制管道閥門壓力等級不低于管道設(shè)計壓力

（1）《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316-2000第3.2.1.1條規(guī)定：在國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對管道組成件的公稱壓力及對應(yīng)的工作壓力----溫度參數(shù)值（等級）已作出規(guī)定者，均可作為本規(guī)范的設(shè)計基準(zhǔn)。組成件標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的基準(zhǔn)參數(shù)值不應(yīng)低于管道的設(shè)計壓力和設(shè)計溫度。

（2）《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028-2006第6.5.13條規(guī)定：門站和儲配站閥門等管道附件的壓力級別不應(yīng)小于管道設(shè)計壓力。

3.2 鋼制管道閥門壓力等級等于管道設(shè)計壓力

同壓力等級管道相連時，相連切斷管件必須選高等級的;管道和管件壓力等級不一樣的話，對兩者進(jìn)行連接的時候就會有很大的錯邊量的;從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，選取一個壓力等級理論上是可以的，因?yàn)楣艿篮凸芗际菫榱四硞€壓力制定的，選高了會浪費(fèi)。

3.3 鋼制管道閥門壓力等級比管道設(shè)計壓力高一個等級

（1）《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028-2006第8.8.3 規(guī)定：液態(tài)液化石油氣輸送管道和站內(nèi)液化石油氣儲罐、容器、設(shè)備、管道上配置的閥門及附件的公稱壓力（等級）應(yīng)高于其設(shè)計壓力。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鋼制管道閥門壓力等級比管道設(shè)計壓力高一個等級，在高溫或輸送的介質(zhì)壓力有起伏的情況下，為確保安全起見，閥門的公稱壓力應(yīng)該比設(shè)計的大一等級。

（2）如果閥門公稱壓力選的和管道一樣，施工過程中用水試壓時，要耐壓1.5倍公稱壓力，經(jīng)常遇到的情況是設(shè)計壓力可能較低，因設(shè)計溫度較高，這樣的話如果閥門的公稱壓力與管道設(shè)計壓力相同的話，自然就不行。

4 閥門壓力等級的選取

4.1 閥門的壓力等級的選取是根據(jù)管道參數(shù)選取的

其實(shí)閥門的壓力等級選取的時候主要是依據(jù)管道的參數(shù)，這個參數(shù)可以是管道的壓力等級，最好是兩個的參數(shù)選取一致，沒有必要的一個比一個高一等級，這樣將會造成很多的麻煩。例如：管道的設(shè)計壓力1.3MPa，設(shè)計溫度90度;工作壓力1.1MPa，工作溫度60度，那么閥門的壓力等級為PN1.6就可以滿足要求，此時閥門的設(shè)計壓力為：1.6MPa，設(shè)計溫度為200度。

舉個淺顯的例子： 正常來說，設(shè)計院設(shè)計的管道中的法蘭全部按照管道的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了選取，為PN1.6，那么選取PN2.5，PN6.4的閥門就有可能會與管道無法實(shí)現(xiàn)對接。如果說哪一個設(shè)計圖紙中的管道參數(shù)為PN1.6，而選取的閥門壓力等級要求為PN6.4的話，我認(rèn)為這個設(shè)計至少是沒有弄明白這中間的關(guān)系。

綜上所述，通常閥門的壓力是大于設(shè)計壓力的，而且不是簡單大于，還要查溫度壓力變化的情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫濤.石油天然氣管線閥門DBB和DIB功能機(jī)理及壓力試驗(yàn)方法探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（31）：24.

[2]嚴(yán)銘卿.燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)結(jié)構(gòu)分析中的結(jié)構(gòu)因素[J].煤氣與熱力，

2007，27（03）：13-17.

[3]劉士超，周蕾.天然氣管道閥門技術(shù)探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，33（15）：67.