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不同壓力條件下閥門的選用

發表時間：2023-7-12, 編寫人:上海川滬閥門有限公司

在實際的工程實踐中，還會遇到一些與壓力有關的特殊介質情況，例如，在整個閥門壽命期間，壓力是呈高頻波動的。往復泵或往復壓縮機進出口管道的工況就是其典型的例子。

再例如，在整個閥門壽命期間，介質壓力是呈全壓且低頻變化的。焦化裝置的焦化塔和制氫裝置的變壓吸附罐等進出口管道的工況就是其典型的例子。

受環境溫度的影響，介質壓力可能會發生意外的升高。典型的工況是：用于輸送液態烴或低溫液化氣體的管道，當閥門有一個密閉的閥腔時，閥腔內的介質會因為環境溫度的影響而氣化，從而產生一個非正常的介質壓力，并可能導致閥門的失效。

（1）壓力呈高頻波動的閥門對于壓力呈高頻波動的工況，閥門的應用有如下幾個典型特點：

①閥門的型式和結構都應有助于減小閥門的阻力降；

②閥門的型式和結構都應有助于減少或避免介質的紊流，以緩解可能引發的共振響應；

③閥門承壓部件的強度設計（或壓力等級的選用）宜考慮低周疲勞的影響。

對于壓力呈高頻波動的閥門，下列選用原則應予考慮。

①閥門類型

a.應盡可能選用球閥，不建議采用截止閥和蝶閥。
b.可采用全通徑旋塞閥。
c.當需要止回閥時，宜選用旋啟式止回閥，且DN200及以上閥門宜優先需要 TILTING型止回閥。

②閥門結構

a.應采用全通徑閥門。
b.盡可能采用焊接連接，不應采用螺紋連接且不宜采用承插焊連接。
c.所有的系緊型螺紋連接結構（包括閥蓋螺栓）均應配置防松墊圈。
d.不宜采用帶彈簧復位的閥座或閥瓣結構。e.手動操作手柄或手輪宜配置位置鎖定機構。
a.對于栓連閥蓋結構，閥蓋螺栓應為通絲型螺柱。
b.金屬承壓部件宜采用塑性較好的材料，不允許采用鑄鐵等脆性材料。

④檢查試驗由于承壓部件承受低周疲勞載荷，對內部和外部缺陷都比較敏感，因此應適當追加無損檢驗項目。

⑤其他

a.閥門的公稱壓力等級宜留有足夠的富余量，以使承壓部件的結構應力控制在材料許用應力的50%左右。
b.金屬承壓部件宜避免突變結構形狀，并盡量圓滑過渡。

（2）壓力呈低頻波動的閥門對于壓力呈低頻、全壓波動且在整個閥門使用壽命期間的循環次數接近7000次的介質工況，閥門的應用有如下幾個典型特點：

①由于閥門的頻繁開關，故具有相對運動的重要部位應有良好的耐磨性；

②閥門承壓部件的強度設計（或壓力等級的選用）應計人低周疲勞的影響。

③對于壓力呈低頻全壓波動且在整個閥門使用壽命期間的循環次數超過7000次的工況下應用的閥門，下列選用原則應予考慮。

①閥門類型

a.優先選用閥瓣/閥座磨損補償較好的關斷閥。常用關斷閥的閥瓣/閥座磨損補償能力由高到低的順序為閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥和蝶閥。
b.優先選用閥桿磨損較緩和的關斷閥。常用關斷閥閥桿磨損從輕到重的順序是：旋塞閥、球閥、蝶閥、截止閥和閘閥。當所選閥型的閥瓣/閥座磨損補償能力和閥桿的磨損情況相矛盾時，應以前者為優先考慮。
c.止回閥不宜采用對夾連接的軸流式或雙板式。

②閥門結構

a，不宜采用縮徑閥門。
b.盡可能采用焊接連接；不應采用螺紋或承插焊連接。
c.所有的系緊型螺紋連接結構，（包括閥蓋螺栓）均應配置防松墊圈。
d.不宜采用帶彈簧復位的閥座或閥瓣結構。

③閥門材料

a.對于栓連閥蓋結構，閥蓋螺栓應為通絲型螺柱。
b.金屬承壓部件宜采用塑性較好的材料，不允許采用鑄鐵等脆性材料。
④檢查試驗由于承壓部件承受低周疲勞載荷，對內部和外部缺陷都比較敏感，因此應適當追加無損檢驗項目。
⑤其他
a.閥門的強度設計應進行疲勞設計驗算，至少應對疲勞破壞進行評估，確認承壓部件滿足使用壽命要求。
b.金屬承壓部件應避免突變結構形狀，并采用圓滑過渡。

（3）受環境溫度影響可能引起壓力變化的閥門

對于輸送液態烴或低溫液化氣體的管道閥門，最重要的是盡可能不選用可能形成密閉閥腔的閥門，或者設置一個泄壓孔，當密閉閥腔出現高壓時能使閥腔內的介質自動泄放。

對于截止閥、蝶閥和浮動球閥，無論閥門在開啟狀態還是關閉狀態，都不會形成密閉閥腔，故應優先選用。

對于閘閥和固定球閥，當閥門處于關閉狀態時，會形成密閉閥腔。因此，根據其他條件需要選用閘閥和固定球閥時，應在閥座或閥瓣上設置一個泄壓孔；泄壓孔連通密閉閥腔和閥門人口端。當密閉閥腔內的液體烴或低溫液化氣體受環境溫度影響產生較高的蒸氣壓時，閥腔內的高壓介質可通過泄壓孔自動泄放至閥門入口端。帶泄壓孔的閥門對閥門進行流向標記，以保證泄壓孔通向閥門入口端。

對于固定球閥，目前有許多制造商采用了雙活塞閥座結構，利用介質壓力與密閉閥腔內的壓力平衡關系，以達到密閉閥腔自動泄壓的目的。在選用此類閥門時，應咨詢相關的上海川滬閥門。