輸送油品和天然氣平板閘閥的結(jié)構(gòu)及選材分析

1、2012年第4期輸送天然氣、原油及成品油管道中使用的主體閥門壽命不應(yīng)低于30a ,并具有可靠的密封、防火和防靜電功能。當(dāng)閥腔異常升壓時(shí)有自動(dòng)泄壓功能,且具有輔助密封結(jié)構(gòu)及雙阻塞排污結(jié)構(gòu)。平板閘閥用于輸送原油及成品油管線中。而當(dāng)天然氣管線介質(zhì)的壓力較大時(shí),若用球閥,則因球閥開(kāi)、關(guān)扭矩過(guò)大,此時(shí)則應(yīng)選用內(nèi)壓自密封式的平板閘閥1。1平板閘閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)要求1.1平板閘閥的分類平板閘閥按其閘板結(jié)構(gòu)分:有帶導(dǎo)流孔的平板閘閥和無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥;按照閥門的密封副分:有“軟+硬雙重密封”平板閘閥和“金屬金屬密封”的硬密封平板閘閥;按其工作溫度區(qū)分:有低溫(-46平板閘閥;常溫(-29200平板閘閥;亞高溫

2、(>200425平板閘閥及高溫(>425平板閘閥;按其連接方式分:有“帶連接法蘭常規(guī)型”的平板閘閥和閥門端部和管道采用摘要:闡述了輸送天然氣、原油及成品油管道中使用的平板閘閥的選用原則、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對(duì)各部件的相關(guān)技術(shù)要求。說(shuō)明了各類平板閘閥材料的選用及抗高硫天然氣集輸工程用高壓平板材料的選用原則。通過(guò)分析平板閘閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、并與其它輸送天然氣、原油及成品油管道中閥門的對(duì)比,強(qiáng)調(diào)平板閘閥不宜水平安裝。關(guān)鍵詞:平板閘閥;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);材料選用;水平安裝中圖分類號(hào):TE974.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1671-4962(201204-0031-03輸送油品和天然氣平板閘閥的結(jié)構(gòu)及選材分析王軍

3、1,樂(lè)精華2(1.大慶石化公司物資供應(yīng)中心,黑龍江大慶163714;2.蘭州高壓閥門有限公司,甘肅蘭州730060物在孔外部進(jìn)行,孔內(nèi)累計(jì)大量的帶正電的金屬離子,為保持電中性,依靠電泳作用,帶負(fù)電的Cl -遷移到孔內(nèi),Cl -逐漸增多濃度加大,金屬離子水解產(chǎn)生的H +,與Cl -形成鹽酸,形成強(qiáng)烈的腐蝕,最終導(dǎo)致設(shè)備穿孔。(3管程內(nèi)硫酸鹽還原菌的腐蝕過(guò)程當(dāng)粘泥與無(wú)機(jī)鹽沉淀形成的泥團(tuán)粘附在金屬表面時(shí),金屬表面與粘泥團(tuán)之間缺氧,因此,厭氧型的硫酸鹽還原菌得以活動(dòng),這種細(xì)菌具有酶的作用,使硫酸鹽還原成硫化氫。硫化氫與Fe 2+反應(yīng)生成硫化亞鐵,加速了碳鋼的腐蝕。硫化氫有臭味,硫化亞鐵為黑色沉淀物,因

4、此,將沉積在金屬表面上的粘泥團(tuán)挖開(kāi),如發(fā)現(xiàn)有臭味和黑色核心,就證明有硫酸鹽還原菌存在。硫酸鹽還原菌的產(chǎn)生也是由于循環(huán)水中殺菌效果不好,導(dǎo)致了生物粘泥和微生物的滋生。4結(jié)束語(yǔ)針對(duì)乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的腐蝕情況,可采取5項(xiàng)防止腐蝕措施。(1采取涂層防腐的辦法,對(duì)段間設(shè)備進(jìn)行內(nèi)外防腐處理;(2提高殼程的進(jìn)出溫度,使之不產(chǎn)生相變;(3對(duì)換熱設(shè)備進(jìn)行犧牲陽(yáng)極保護(hù);(4可在適當(dāng)部位增加緩蝕劑注入口,向殼程工藝介質(zhì)側(cè)添加緩蝕劑;(5適當(dāng)提高循環(huán)水流速。參考文獻(xiàn):1任凌波,任曉蕾.壓力容器腐蝕與控制M .北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:39-41.2天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)M .北京

5、:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:16-20.3吳蔭順,鄭家燊.電化學(xué)保護(hù)和緩蝕劑應(yīng)用技術(shù)M .北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:52-53.4牛書水,陳兆龍,王鵬,等.離心式壓縮機(jī)及系統(tǒng)內(nèi)壓力容器腐蝕的防護(hù)J .中國(guó)設(shè)備工程,2006(4:31-33.收稿日期:2012-06-21作者簡(jiǎn)介:吳海東,男,助理工程師,2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)土木工程專業(yè),現(xiàn)從事工程項(xiàng)目建設(shè)招投標(biāo)管理工作。煉油與化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY31煉油與化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第23卷栽絲連接的無(wú)連接法蘭的“輕型平板閘閥”;按閥門中部結(jié)構(gòu)型式分:

6、有栓接法蘭型平板閘閥和內(nèi)壓自密封結(jié)構(gòu)平板閘閥;按其材料分:有低溫鋼平板閘閥、常溫用鋼板閘閥、耐蝕不銹鋼平板閘閥、“抗高硫天然氣專用鋼”平板閘閥、抗高硫天然氣鎳基合金平板閘閥;按其驅(qū)動(dòng)方式分有:手動(dòng)平板閘閥、齒輪傳動(dòng)平板閘閥、電動(dòng)平板閘閥等2。1.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸送油品及天然氣用主管線采用有導(dǎo)流孔的平板閘閥,對(duì)于不通清掃器的管線,可用無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥。無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥比有導(dǎo)流孔的平板閘閥重量輕;無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥價(jià)格比有導(dǎo)流孔的平板閘閥價(jià)格約低15%左右,但是無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥的閥座密封面不是始終受閘板保護(hù)的,因而有可能被介質(zhì)沖刷或雜物磨損;而且閘板上附著雜物,閥門開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)雜物有可能掉入閥腔

7、底部。所以,無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥質(zhì)量可靠性遠(yuǎn)低于有導(dǎo)流孔的平板閘閥3。1.3設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)輸送油品和天然氣用平板閘閥的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行API6D、API600、ANSI B16-10、JB/T5298管線用鋼制平板閘閥和GB12221等標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下,常溫時(shí)平板閘閥閥體和閥蓋采用ASTM A216WCB或WCC,閥桿材料為2Cr13,閘板材料為2Cr13或ASTM A182F304,表面經(jīng)輝光離子滲氮處理。閥座一般為金屬閥座鑲嵌聚四氟乙烯。金屬閥座材料為2Cr13,表面經(jīng)輝光離子滲氮處理或用F304表面堆焊鈷基硬質(zhì)合金。軟密封閥座材料為PTFE,閥座后面彈簧為NCONEL X 750。1.4

8、選材分析當(dāng)輸送天然氣為低溫時(shí),平板閘閥閥體和閥蓋采用ASTM A217LCC或ASTM A350LF2,閥桿材料為ASTM A182F304,閘板材料為A350LF2或A182F304,表面經(jīng)輝光離子滲氮處理。閥座一般為金屬閥座鑲嵌聚四氟乙烯。金屬閥座材料為A350LF2,表面經(jīng)輝光離子滲氮處理或用F304表面堆焊鈷基硬質(zhì)合金,軟密封閥座材料為PTFE,閥座后面彈簧為NCONEL X750。當(dāng)輸送介質(zhì)為高硫天然氣時(shí),平板閘閥閥體和閥蓋采用“抗高硫的專門冶煉的優(yōu)質(zhì)抗硫鋼”ASTM A216WCB WCC或A217LCC。用Si-Ca合金作脫氧材料,脫氧用Al或加Ti變質(zhì)處理;冶煉、鑄造時(shí)必須要對(duì)

9、其夾雜物進(jìn)行控制,使其最小可能出現(xiàn)非金屬夾雜物,并且不能有明顯的柱狀偏析?？沽蚋g鑄鋼WCB的熱處理為退火或正火+高溫回火,以獲得均勻的抗硫性能良好的回火索氏體(鐵素體+球狀碳化物。在顯微組織中,不允許有未回火的馬氏體組織存在。1.5密封結(jié)構(gòu)閥座與閘板為金屬硬密封。金屬閥座材料為A350LF2+STL合金,閥座后面彈簧為NCONEL X 750。閥座背面設(shè)置彈簧,當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài),滯留在閥門中腔的介質(zhì)因環(huán)境溫度升高等原因,造成閥門中腔壓力超高時(shí),進(jìn)口端閥座在中腔壓力的作用下壓縮閥座背面的彈簧,閥座后移而使中腔泄壓,保證閥門處于安全狀態(tài)。閥座外徑與閥體的閥座孔為動(dòng)配合,閥座外徑裝有12道“O”

10、形橡膠圈,因而可以使平板閘閥的閥座與平板閘閥的閘板間實(shí)現(xiàn)“活塞式”可靠密封4。PN10MPa的閥座密封面鑲嵌有高出金屬閥座11.5mm的PTFE密封圈。在正常狀態(tài)下通過(guò)彈性密封材料與閘板的緊密接觸達(dá)到進(jìn)、出口及低壓、高壓均能有效密封,見(jiàn)圖1 。圖1平板閘閥密封結(jié)構(gòu)在PN16MPa時(shí),閥座與閘板則應(yīng)用“金屬金屬密封”的硬密封,閘板表面可滲氮、滲硼或噴焊硬質(zhì)合金,閥座密封面堆焊鈷基硬質(zhì)合金。閥桿采用從閥蓋的下面裝入,防止閥腔壓力超壓時(shí)將閥桿“吹出”。閥蓋安裝閥桿的孔上設(shè)置有上密封座與閥桿下端的上密封肩構(gòu)成上密封副。在322012年第4期閥座及閥桿填料部位,加裝注密封脂閥。當(dāng)閥座密封面或填料意外損壞

11、時(shí),可通過(guò)注密封脂達(dá)到短期密封的效果。在平板閘閥的閥體與閥桿間有電路連續(xù)導(dǎo)電裝置,并且在閥門的法蘭設(shè)置接地裝置,使靜電及時(shí)地導(dǎo)入地下,防止閥門在操作時(shí)因金屬與非金屬材料間摩擦產(chǎn)生的靜電引發(fā)火災(zāi)及人員傷亡的事故。閥桿設(shè)有防護(hù)罩,防止閥桿被灰塵和油污等污染及碰撞,適合閥門在露天中安裝使用。關(guān)閉件(平行單閘板的升降運(yùn)動(dòng),由裝在支架上的閥用手輪或傘齒輪傳動(dòng)裝置或電動(dòng)裝置控制。關(guān)閉件為平行單閘板,經(jīng)T形槽和閥桿連接,通過(guò)閥桿的升降使閘板在閥體內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),平板閘閥的閥座與閘板在彈簧力的作用下緊密貼合達(dá)到良好密封。2平板閘閥的安裝平板閘閥與常用的楔式閘閥的安裝不同,體現(xiàn)在3個(gè)方面。(1楔式閘閥的閥座是與

12、閥體是固定連接為一體的,而平板閘閥的閥座與閥體間是通過(guò)閥座與閥體閥座孔有間隙、靠“O”型橡膠等密封圈及閥座背面的彈簧,使平板閘閥閥座成為“活塞式浮動(dòng)”的閥座,這是二者間根本性的區(qū)別。(2楔式閘閥的閘板無(wú)論是重量還是面積均比平板閘閥的閘板小,因此在水平安裝時(shí)撓變也比平板閘閥小。(3楔式閘閥的閘板與閥體配合是閘板上寬下窄的楔狀,而平板閘閥的閘板是1塊平板,楔式閘閥水平安裝時(shí)變形與平板閘閥受力點(diǎn)則相反。當(dāng)閘閥水平安裝(指閘板的大平面與地面平行時(shí),由于重力的作用,不可避免地使閥桿成為“懸臂梁”而產(chǎn)生撓變,造成閥門的閘板傾斜下沉。平板閘閥的閘板幾乎所有的重量及變形后的位移全部壓在下面閥座的下半圓上,從而

13、使閥座的“O”型密封圈和背面彈簧無(wú)法動(dòng)作,又因閥座與閥座孔有很高的同心度,因而下閥座更不可能自行傾斜與閘板吻合,見(jiàn)圖2 。圖2水平安裝閘板與上下閥座由圖2可見(jiàn),下閥座與平板閘板間產(chǎn)生里面壓實(shí)而外面有縫隙;平板閘閥上面的閥座在重力及背面彈簧的共同作用下,與產(chǎn)生“撓變”的閘板在閥座外面先接觸。而閥座里面由于閥座與閥座孔有很高的同心度,因而上閥座不可能自行傾斜與閘板吻合。這樣上閥座與平板閘板間產(chǎn)生外面半圈貼緊而里面有縫隙。所以,使水平安裝的平板閘閥往往會(huì)產(chǎn)生“內(nèi)漏”。3結(jié)束語(yǔ)平板閘閥用于輸送原油及成品油管線中,當(dāng)天然氣管線壓力較大時(shí),若用球閥,則因球閥開(kāi)、關(guān)扭矩過(guò)大,此時(shí)則應(yīng)選用內(nèi)壓自密封式的金屬金

14、屬密封的平板閘閥。根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性能的要求而合理地選用相應(yīng)類型(含相應(yīng)材料的平板閘閥。由于平板閘閥結(jié)構(gòu)特征的影響,平板閘閥不宜水平安裝。參考文獻(xiàn):1董霞,樂(lè)精華.輸送天然氣用球閥及油品管路用平板閘閥J.閥門,2007(5:36-37.2楊源泉.閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992:19-23.3唐納德皮克納,伯恩斯坦.不銹鋼手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:35-36.4黃嘉琥,吳劍.耐腐蝕鑄鍛材料應(yīng)用手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:58-61.收稿日期:2012-07-10作者簡(jiǎn)介:王軍,男,工程師,1999年畢業(yè)于江蘇石油化工學(xué)院熱能工程專業(yè),現(xiàn)從事乙烯工程項(xiàng)目管理工作。征稿啟事本刊歡迎作者(尤其是