API6D與API608對閥門要求的剖析

張紹華劉建峰葉志烜宋忠榮

上海通用機械研究院

摘要：

結合安裝工程實踐經驗,明確API6D管線閥門與API608閥門在結構設計、性能要求、試驗方式等方面的差別與聯系,使API閥門相關方才能理解和適應相應產品標準的規(guī)定和要求。

關鍵詞：

API608;API6D;閥門;長輸管線;工藝管線;要求剖析;

0序言

關于閥門產品，中國石油商會有API6D《管道及管道管件規(guī)范》和API608《法蘭、螺紋和焊連結的金屬閥門》2個標準規(guī)范，這2個標準對閥門產品都做出了具體的規(guī)定和要求。本文對API6D與API608中關于閥門的規(guī)定和要求進行初步探討，并結合安裝工程實踐，明確API6D閥門與API608在結構設計、性能要求、試驗方式等方面的差別與聯系，使API閥門住戶、制造廠、監(jiān)理方等相關方才能理解和適應相應產品標準的規(guī)定和要求。

1API6D與API608的關系

API6D閥門使用在石油和天然氣工業(yè)管線系統，包括長輸油氣管道及各級匯集管道，相當于站區(qū)外運輸，包括ASMEB31.4和B31.8管線，口徑范圍NPS(4～60），以大口徑居多，95%以上均為10英寸以上，壓力等級有150,300,400,600,900,1500,2500磅，通常為固定球結構，進口端密封。API608閥門使用在石油、石油焦化及工業(yè)應用上,主要適于ASMEB31.3工藝管線，口徑范圍NPS(1/4～24），大都口徑較小，壓力等級有150,300,600,800磅，通常為浮動球結構，出口端密封。

API608是在ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊連結的球閥》規(guī)定的要求外附加設計、操作和功耗的要求，面向通常工業(yè)用戶。因為長輸管線安裝工程的特殊性，中國石油學會制訂了API6D《管道及管道管件規(guī)范》標準，明示了API6D的閥門與的閥門在結構與功能等方面的差別。

API6D與API608閥門依照所使用的載荷和需求不同，各有其優(yōu)點，共同構成了石油焦化領域完整的閥門規(guī)范。結合安裝工程實踐，對2個閥門標準,進行初步探討和剖析。

2閥門要求剖析

2.1結構與功能要求

閥門按立方體結構分為浮動球止回閥和固定球止回閥。浮動球止回閥典型結構如圖1所示。其立方體無支撐軸，立方體由管件進、出口兩端的噴嘴給予支撐。襯套與立方體為活動聯接。管件關掉時，立方體在介質壓力的作用下，被推向球閥出口端聯軸器，使之壓緊并密封。這些閥門為出口端（閥后）密封，具有結構簡略、制造便于、成本低廉、工作靠譜等特性，在工藝管線上得到了廣泛應用。

固定球止回閥支撐板結構如圖2所示。其立方體由固定到閥門上的支撐板所支撐，噴嘴是活塞效應墊圈。在介質壓力的作用下，聯軸器向立方體緊靠，使噴嘴密封圈緊壓在立方體上，形成密封比壓，以達到密封介質。閥前介質壓力在立方體上所形成的斥力全部傳遞給聯軸器，不會使立方體向閥后殼體聯通，因此殼體不會承受過大的壓力。這些閥門為進口端（閥前）密封，具備開啟力矩小，密封功耗穩(wěn)定等特性，適用于長輸管道高壓、大口徑的場合。

API608閥門適于石化行業(yè)工藝管線，功能為撥通或切斷介質，操作載荷一直是低溫高壓、有毒有害、易燃易爆、腐蝕性及連續(xù)作業(yè)，對管件的密封、材料、防腐等方面提出了高的要求。API608聯軸器有固定球結構和浮動球結構，通常選用浮動球結構。

圖1浮動球止回閥

API6D閥門適于長輸管道，因長輸管道的特殊性，閥門不僅撥通或切斷介質功能外，還須具備排污、放空、超壓泄放、注脂和在線檢漏等功能。API6D閥門都選用固定球結構。

圖2固定球止回閥

API6D管道閥門的排污、放空功能：(1)管件出廠實驗時，驗證噴嘴的密封性；(2)管道開工前，排空閥腔內臟污；(3)投產時，在線檢査汽缸的密封性；(4)搶險時，取代管道上的排污與放空。

為了保證搶險施工的安全，降低對環(huán)境的影響，增加放空代價，管道閥門的排污放空尤為重要球閥，應當嚴苛按API6D規(guī)范要求設計排污放空，滿足規(guī)范中對排污口、放空口的規(guī)格規(guī)定。具備排污、放空功能的閥門噴嘴，每位聯軸器均能承受一側的全壓差（DBB功能），隔絕上、下游介質，實現安全排污、放空。

API6D管道閥門不僅排污、放空功能外，還應具有中腔超壓泄放功能，可運用DIB-2功能的銷釘將超壓釋放到汽缸兩側或則閥門另接安全泄壓裝置。為提升聯軸器的密封功耗，也可使單個電刷分別承受住每兩側的全壓差（DIB-1）。當上游噴嘴密封失效時，下游噴嘴仍能靠譜密封。

實現排污、放空、超壓泄放功能，增加密封靠譜性，API6D管道閥門設計成活塞效應的噴嘴。噴嘴活塞效應原理如圖3所示。面積差（A2-A1=△A）形成的斥力推進墊圈向立方體運動，產生密封。

圖3汽缸活塞效應

活塞效應分單活塞效應和雙活塞效應。單活塞效應的噴嘴只好對單個方向的介質起密封作用。雙活塞效應噴嘴對正向流體和逆向流體均能起密封作用。通過單活塞效應噴嘴和雙活塞效應噴嘴的不同組合，實現DBB,DIB-1和DIB-2功能，見圖4。

API6D管道閥門不僅充分考慮殼體結構外，還應考慮其他結構設計或材料選擇以保證管件的密封功耗，如選用儲物空間大的殼體結構、增加鑄件型腔半徑等舉措，防止管線內石料等硬物長時間逗留在噴嘴與立方體間的腔體，有效避免對導輪和立方體的外傷。之外，輔以橡膠材料的活塞效應墊圈密封圈，對管線內硬物的適應性較差，防止密封圈永久挫傷而使密封失效。

2.2檢測與實驗要求

API608規(guī)定閥門的檢測、檢驗和壓力實驗根據API598《閥門的檢測和實驗》進行。作為ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊連結的閥體》的補充規(guī)范，API608聯軸器也應完全滿足ASMEB16.34的檢測與實驗要求。ASMEB16.34和API598是針對通用管件提出的規(guī)范，屬于應當滿足的最低要求。

圖4活塞效應汽缸的組合

API6D規(guī)范針對管道管件的詳細狀況，對檢測和實驗進行了詳盡的規(guī)定，較ASMEB16.34和API598要求更嚴，如壓力持續(xù)時間更長、試壓項目更多、操作程序更復雜。進行密封實驗時，API608聯軸器一般選用一端加壓、觀察另一端聯軸器的方法測量密封，而API6D閥門則通過一端加壓、從中腔進行密封測試。

在最新的2014版本中提高了質鉸刀范等級QSL的要求。QSL等級包括了對無損檢驗（NDE）、壓力實驗及制造程序文件的具體要求。根據質鉸刀范等級QSL的不同，API6D閥門需進行的檢測與實驗項目及范圍還有所不同，QSL等級要求的嚴苛程度隨QSL等級數遞增。QSL-1級是API6D規(guī)定的最低質鉸刀范等級，當賣方覺得有必要時，可規(guī)定閥門應符合QSL-（2～4）質鉸刀范等級。當賣方規(guī)定任一QSL等級時，應提供全部QSL等級的具體要求。新版API6D中QSL質鉸刀范等級的提出，意味著管道閥門的品質要求逐步增加，并作了統一的規(guī)范。針對API6D-2014新增的質鉸刀范等級的要求，買賣雙方應仔細研究各質鉸刀范等級之間的差別和聯系，從而更好地為管線安裝工程提供合適的閥門產品。

2.3安全性和牢靠性的要求

API608閥門適于工藝管線，繼電器操作經常，壽命短，加上口徑不大，更換較容易。而API6D閥門適于長輸油氣管道，口徑大，輸送介質壓力高、易燃、易爆，加之長輸管道通常流經物理環(huán)境復雜，氣候惡劣，環(huán)境濕度變化范圍大的區(qū)域，且管道投資很大，投入運行后，要求常年連續(xù)運行。管道正常運行時，閥門是開啟的，但即便出現故障還要關掉時，球閥應當迅速靠譜關掉。另外API6D閥門因口徑大、埋地安裝、與管線沖壓連結等誘因，更換比較困難，但是即便搶險，成本昂貴。為此，長輸管道API6D閥門比API608閥門要求有更高的安全靠譜性、密封性和硬度，以確保長輸管道常年安全靠譜運行。

現在在長輸管道球閥的投標和采購過程中，住戶針對管道球閥怎樣適應長輸管道載荷，怎么保證長壽命等提出的技術要求不夠明確，沒有提出詳細要求，如只提30年壽命，給供應商留下了空間，只有一紙承諾，其他與普通球閥無區(qū)別。在將來關于安全性和牢靠性方面，住戶規(guī)避供應商提出嚴苛詳細的技術要求，并要求給出著力可行的控制舉措。

2.4安裝維護要求

API608閥門屬于工藝管線閥門，通常在廠內就可完成安裝，施工地點平整，存放轉運便捷，安裝時間集中，施工環(huán)境較差，且通常管線及配件的架設及安裝都具備支承結構，管件的受力條件較差。

API6D管道閥門由于安裝在長輸管道上，大多在野外露天，部份在閥室。長輸管線安裝工程少則幾十英里，多則上千英里，管道跨徑長，施工地分布廣，管線地埋，翻山越嶺，穿江過河，施工環(huán)境非常惡劣，管線內殘留石子、泥土不可防止，管線的建設至開工周期較長，管線附加蠕變、外部荷載等影響誘因不可忽視，再加上施工人員的素養(yǎng)良莠不齊，這種對管件功耗的影響無法避開，最終品質不好控制。

API6D管道閥門安裝時，有時存在施工人員責任心不強、施工現場保護不到位、不依照程序進行安裝調試等狀況，管線內的砂石、泥土、施工垃圾等沒有清除或則沒有清除干凈，砂石、泥土等踏入閥腔，沖壓噴濺物粘接在球面或電刷，導致密封副受損，閥門與墊圈接觸的螺孔表面磨損，泥土銹斑，噴嘴卡死，直接影響球閥的密封功耗。因而現場球閥安裝時應當嚴苛根據施工工藝進行。

管道閥門投產后，常年處于開啟狀態(tài)球閥，但又應當具有高靠譜性，所以須要增強管道閥門的日常維護工作。對于閥門噴嘴的養(yǎng)護，要適當的注入潤滑油，其注入量結合閥門的使用情況和使用頻度，那樣既可以保障其密封性，又可以避免雜質的步入，同時防止立方體和噴嘴膠合，避免立方體活動時干磨，保護聯軸器和立方體，對于管道閥門的正常運行有顯著的作用。

2.5車禍狀態(tài)的處理舉措

閥門發(fā)生故障導致的影響一般局限在本廠及周邊附近，通常車禍狀況可自行處置，社會影響可控。而API6D長輸管道閥門即便發(fā)生故障，對整條長輸管道的運行導致很大的影響，無法自行處置，除了引起大量的能源損失、引起很大的大火，并且巨大程度上會耽擱一些重要項目的順利舉行推行，很多對國家和企業(yè)導致的損失是不可估量的，導致的社會影響較大。在車禍處理時，還要經偵部委、消防部委、安監(jiān)部委、交通部委、醫(yī)療部委、環(huán)保部委、管道搶險部委、搜救增援部委及時到場，彼此協調。

3結語

針對API608與API6D規(guī)范對閥門的要求、結合安裝工程實際進行了探討和剖析。長輸管線安裝工程具備管道長、口徑大、施工環(huán)境惡劣等特殊性，API6D標準規(guī)范明示了API6D的閥門與API608的閥門在功能與結構等方面的差別。

我國長輸管線安裝工程的建設投產時間不長，管道球閥的開發(fā)起步較晚。一些生產閥門的制造商在生產管道球閥時，對管道閥門的相關規(guī)范要求了解不夠深入，對長輸管線安裝工程的特殊性認識不夠，無法充分理解住戶對管道閥門提出的技術要求，非常是對密封結構和排污、放空、注脂等功能提出的要求，仍按為通常工業(yè)用戶技術要求的設計觀念來設計制造管道球閥，導致了管道球閥在運行中存在許多無法解決的品質問題，最終不得不更換球閥，導致較大損失。

管道閥門的設計者只有認真研究API6D標準規(guī)范的相關要求，充分關注長輸管線安裝工程的特殊性，克服API608規(guī)范的禁錮，能夠設計出符合規(guī)范要求，滿足長輸管線安裝工程還要的管道閥門。

閥門廠家專業(yè)針對各類減壓閥、球閥、防腐閥門

當前文章標簽：球閥,管線,密封,閥門,管道