蔣培雷(上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所有限公司，上海 200233)

0 引言

隨著工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展，閥門也被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，凡是涉及管道的地方，幾乎都有它的存在。特別是在石油化工領(lǐng)域涉及眾多的煉油、化工、化纖以及乙烯等各種以石油和天然氣等相關(guān)產(chǎn)品為原料的企業(yè)，這些企業(yè)經(jīng)常會(huì)使用到閥門，而石油化工領(lǐng)域的性質(zhì)決定了其必然與各式各樣的易燃、可燃液體、氣體以及固體息息相關(guān)，大多數(shù)石油化工工廠通常安裝有復(fù)雜的生產(chǎn)裝置，各個(gè)管道網(wǎng)交錯(cuò)縱橫，同時(shí)各運(yùn)行設(shè)備經(jīng)常處于高溫高壓的環(huán)境中，因此對(duì)于石油化工行業(yè)而言，其發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性十分大，其重要性也不言而喻，如果在火災(zāi)情況下閥門出現(xiàn)損壞或無(wú)法正常操作的現(xiàn)象，勢(shì)必會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡及無(wú)可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成不良的社會(huì)影響?；谝陨戏治?，要求石油化工領(lǐng)域用到的閥門必須具有良好的耐火性，開(kāi)展閥門耐火試驗(yàn)方法研究的工作刻不容緩，以提高閥門的耐火性能，保障閥門在高溫高壓等特殊環(huán)境中的運(yùn)行可靠性。

1 閥門耐火試驗(yàn)的意義

研究閥門的耐火試驗(yàn)具有十分重要的意義，原因在于閥門對(duì)于化工設(shè)備和化工管道來(lái)說(shuō)是最為基本的構(gòu)成元素，其被應(yīng)用在化工工業(yè)生產(chǎn)中必須達(dá)到較高的耐火性要求。石油化工領(lǐng)域一般要求所使用的閥門在遇到火災(zāi)后，即使被火燒了一定時(shí)間，仍然能夠滿足一定的密封要求，并且依然滿足操作性能需求。通常情況下，應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的耐火標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的閥門，其中閥門的耐火試驗(yàn)就是測(cè)試閥門耐火性能指標(biāo)的主要方式之一。

2 閥門耐火試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行耐火試驗(yàn)時(shí)，需要參考諸多與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不同的標(biāo)準(zhǔn)適用于不同的閥門需求，而不同的閥門需要參考的標(biāo)準(zhǔn)也有所差異，例如《ISO 10497閥門測(cè)試-閥門防火型式試驗(yàn)要求》，其主要適用于具有耐火結(jié)構(gòu)的各種閥門；《JB/T 6899 閥門的耐火試驗(yàn)》，其主要適用于公稱壓力不超過(guò)42MPa的各種閥門；《API 607 Fire Test for Soft-seated Quarter-turn Valves》，其主要適用于軟閥座四分之一轉(zhuǎn)的閥門；《API 6FA Specification for Fire Test for Valves》，其主要適用于管線用閥門或井口用閥門以及符合APl6D標(biāo)準(zhǔn)的球閥、旋塞閥、閘閥、符合API6A標(biāo)準(zhǔn)的平板閘閥等；《API 6FD Specification for Fire Test for Check Valves》，其主要適用于管線用閥門或井口用止回閥以及符合APl6D、APl6A的止回閥。因此，在進(jìn)行閥門耐火試驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格依照與之相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3 測(cè)試設(shè)備原理

將耐火試驗(yàn)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，盡管標(biāo)準(zhǔn)不同，但是可以發(fā)現(xiàn)閥門耐火試驗(yàn)的基本原理是一致的。各閥門中除了止回閥以外，通常需要將閥門的閥桿以水平方向在試驗(yàn)管道中進(jìn)行安裝。需要注意的是，試驗(yàn)時(shí)需要將被測(cè)試的閥門置于關(guān)閉位置。

在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)連接管道和被測(cè)閥門進(jìn)行充水，使其內(nèi)部灌滿水，且水壓值達(dá)到規(guī)定要求。此后需要將燃料點(diǎn)燃，把測(cè)試閥門完全置于火中，并注意保障火溫與閥體受熱都達(dá)到了規(guī)定值。在此過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)閥門內(nèi)泄漏和外泄漏的情況進(jìn)行檢查，在這種狀態(tài)持續(xù)0.5小時(shí)后需要等待閥門冷卻，并再次檢查閥門的內(nèi)泄漏和外泄漏情況。

4 試驗(yàn)要求

4.1 通用要求

在對(duì)閥門進(jìn)行試驗(yàn)研究之前，應(yīng)嚴(yán)格遵循其試驗(yàn)通用要求。具體的試驗(yàn)通用要求主要包括如下幾個(gè)方面：

(1)在對(duì)閥門進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，但禁止采用非絕熱材料制成的閥門。

(2)在對(duì)閥門進(jìn)行試驗(yàn)前，應(yīng)注意區(qū)分其種類和安裝方向，對(duì)于單向安裝的閥門來(lái)說(shuō)，要求必須按規(guī)定的安裝方向進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)于對(duì)稱閥門來(lái)說(shuō)，可雙向安裝時(shí)允許在一個(gè)安裝方向上試驗(yàn)；而對(duì)于非對(duì)稱閥門來(lái)說(shuō)，可雙向安裝時(shí)必須在兩個(gè)安裝方向上分別進(jìn)行試驗(yàn)，方法是既可以用同一個(gè)閥門進(jìn)行檢修后可再次進(jìn)行下一次試驗(yàn)，也可以采用同型號(hào)的閥門在另一個(gè)安裝方向上進(jìn)行試驗(yàn)。

(3)試驗(yàn)的閥門應(yīng)當(dāng)與正常運(yùn)行狀況下的閥門具有同樣的輔助裝置，例如齒輪箱等。但應(yīng)注意，對(duì)帶齒輪箱的閥門進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果可用來(lái)評(píng)定實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不帶齒輪箱等裝置的閥門，而不能用不帶齒輪箱的閥門的試驗(yàn)結(jié)果去評(píng)定實(shí)際運(yùn)行中帶齒輪箱等裝置的閥門。

(4)在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格要求試驗(yàn)者穿工裝、佩戴安全帽，嚴(yán)格執(zhí)行安全要求，觀察燃燒情況只能透過(guò)觀察孔進(jìn)行觀察，并制定相應(yīng)的安全措施。

(5)對(duì)于配裝泄壓裝置的閥門，在試驗(yàn)過(guò)程中如果該泄壓裝置發(fā)生動(dòng)作，應(yīng)保持試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，與此同時(shí)，應(yīng)記錄此次的泄漏量，不可忽略不計(jì)。

(6)而對(duì)于泄漏量的計(jì)算，在閥門連接處發(fā)生的泄露不予考慮。

(7)試驗(yàn)時(shí)，燃料選用液化氣或天然氣。

(8)在對(duì)閥門進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉閥門，使水通道與閥桿位于同一方向，保持帶壓狀態(tài)。

(9)用750～1000℃的火焰將帶水帶壓的閥門炙烤30分鐘。

圖1為試驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)圖。

圖1 試驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)圖

4.2 試驗(yàn)裝置

開(kāi)展耐火試驗(yàn)所需要的壓力源主要包括壓縮空氣與泵，其裝置圖如圖2和圖3所示。圖中1是壓力源，2是壓力調(diào)節(jié)器，3是貯水容器，4是水位計(jì)，5是供水閥，6是截止閥，7是壓力表，8是阻氣管，9是試驗(yàn)箱，10是試驗(yàn)閥，11是燃?xì)鈬娮欤?2是測(cè)溫塊，13是熱電偶，14是壓力表及泄放閥，15是截止閥，16是排氣閥，17是冷凝器，18是計(jì)量容器，19是燃料供給閥，20是止回閥。需要注意的是，測(cè)試設(shè)備除了按標(biāo)準(zhǔn)滿足一般閥門耐火試驗(yàn)外，還增加了許多人性化設(shè)計(jì)，方便試驗(yàn)人員操作，提高試驗(yàn)的效率。

圖2 壓縮空氣為壓力源的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置

圖3 泵為壓力源的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置

4.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

開(kāi)展閥門耐火試驗(yàn)，其主要目標(biāo)是檢查測(cè)試閥門的泄漏指標(biāo)和操作性能是否滿足要求。在項(xiàng)目測(cè)試過(guò)程中，首先需要檢查在火燒過(guò)程中閥門的泄露情況，此項(xiàng)檢查需要按照相應(yīng)的試驗(yàn)壓力開(kāi)展火燒試驗(yàn)，并檢查閥座的內(nèi)泄漏情況，以及法蘭連接位置、螺紋連接位置以及其他各密封位置的外泄漏情況?；馃瓿珊蟠y門冷卻還要進(jìn)行低壓試驗(yàn)，此項(xiàng)試驗(yàn)需要在被測(cè)閥門被強(qiáng)制冷卻后按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在規(guī)定壓力下測(cè)試閥門的內(nèi)、外泄漏量。除了檢查泄露量外，還需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)被測(cè)閥門的操作性能進(jìn)行檢查。檢查泄露量外，需要在高壓環(huán)境中將被測(cè)閥門由全關(guān)狀態(tài)逐步開(kāi)至半開(kāi)位置或者全開(kāi)位置。其中，在對(duì)止回閥開(kāi)展試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)閥門的進(jìn)口壓力和出口壓力進(jìn)行調(diào)整，讓閥瓣動(dòng)作使管道中的蒸汽全部排凈，并使其充滿水，從而對(duì)閥門的泄漏情況進(jìn)行全面檢查。無(wú)論閥門經(jīng)過(guò)火燒還是冷卻或者被置于高壓環(huán)境中都需要對(duì)其進(jìn)行操作，對(duì)容易出現(xiàn)泄露的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

5 結(jié)果評(píng)定

在完成閥門的耐火試驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定。在進(jìn)行結(jié)果評(píng)定時(shí)，要根據(jù)具體的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定經(jīng)耐火試驗(yàn)測(cè)試的閥門是否合格，對(duì)于閥門樣品的評(píng)定適用于與之結(jié)構(gòu)相同的其他閥門，也就是測(cè)試情況應(yīng)當(dāng)滿足覆蓋評(píng)定原則。通過(guò)對(duì)閥門進(jìn)行耐火試驗(yàn)，模擬真實(shí)火災(zāi)情況中閥門的性能可以評(píng)定閥門真實(shí)的耐火性能。

6 結(jié)語(yǔ)

本文在分析閥門耐火試驗(yàn)的意義的基礎(chǔ)上，對(duì)閥門耐火試驗(yàn)的設(shè)備和測(cè)試原理進(jìn)行了介紹，并通過(guò)研究閥門耐火試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)相關(guān)的要求與方法，表明了閥門耐火試驗(yàn)?zāi)軌蚯袑?shí)反映出閥門在火災(zāi)情況下的內(nèi)、外泄露情況，能夠?qū)﹂y門的實(shí)際耐火性能進(jìn)行評(píng)定。而開(kāi)展耐火試驗(yàn)不僅是行業(yè)要求，更是保障石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)的重要途徑。相關(guān)企業(yè)及其負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)不同的閥門開(kāi)展耐火試驗(yàn)，從而有效模擬實(shí)際火災(zāi)情況，檢驗(yàn)閥門的耐火性能，本文的研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)閥門的試驗(yàn)分析提供一定的借鑒意義。