閥門的耐火試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
石油化工工業(yè)的生產(chǎn)流程復(fù)雜,而且在生產(chǎn)過程中使用的原材料、半成品、成品以及各種輔助材料大都是易燃易爆物質(zhì),極易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。而用在某些易失火工況的閥門,由于存在發(fā)生火災(zāi)的潛在危險(xiǎn),往往對其進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì),使閥門在遭受一定時(shí)間的火燒后仍具有一定的密封性能及操作性能。在衡量閥門的耐火性能方面,耐火試驗(yàn)是驗(yàn)證閥門的重要手段。國內(nèi)外一直對石油化工行業(yè)用閥門的耐火試驗(yàn)非常重視,并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)不同的使用場合和產(chǎn)品功能,閥門耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也各不相同,如美國石油學(xué)會制定了針對軟閥座1/4轉(zhuǎn)閥門的標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AP I 607 - 2005,針對管線閥門和井口裝置的標(biāo)準(zhǔn)API 6FA-1999,以及針對止回閥的標(biāo)準(zhǔn)AP I 6FD-1995,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了針對各種閥門耐火試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)ISO 10497- 2004,我國也制定了針對各種閥門耐火試驗(yàn)系統(tǒng)及方法要求的標(biāo)準(zhǔn)JB/T6899-1993。
試驗(yàn)要求
閥門耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)盡管對各種閥門的試驗(yàn)要求不盡相同,但通用總體要求基本一致。除止回閥外,一般要求是將被測閥門閥桿以水平位置安裝在試驗(yàn)管道上,被測閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。管道及被測閥門體腔內(nèi)充滿水并使系統(tǒng)內(nèi)的水壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值,點(diǎn)燃?xì)怏w燃料并保證被測閥門完全被火包圍,閥體周圍的火焰溫度及閥體各部位的溫度在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,在溫度滿足要求的情況下持續(xù)燃燒30min,檢查火燒期間閥門的內(nèi)、外泄漏及火燒結(jié)束冷卻后閥門的內(nèi)、外泄漏。
試驗(yàn)裝置
耐火試驗(yàn)用壓力源有壓縮空氣和泵兩種。典型的耐火試驗(yàn)裝置如圖1所示。
( a)用壓縮空氣做為壓力源的試驗(yàn)系統(tǒng) ( b)用泵做為壓力源的試驗(yàn)系統(tǒng)
1壓力源 2壓力調(diào)節(jié)器 3貯水容器 4水位計(jì) 5供水閥 6截止閥 7壓力表 8阻氣管 9試驗(yàn)箱 10試驗(yàn)閥 11燃?xì)鈬娮臁?2測溫塊 13熱電偶 14壓力表及泄放閥 15截止閥 16排氣閥 17冷凝器 18計(jì)量容器 19燃料供給閥 20止回閥
圖1 試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)項(xiàng)目
閥門耐火試驗(yàn)主要的泄漏指標(biāo)及操作要求有火燒期間內(nèi)泄漏、火燒期間外泄漏、冷卻后低壓試驗(yàn)及操作試驗(yàn)等。
(1)火燒期間內(nèi)泄漏
火燒期間的內(nèi)泄漏是指在規(guī)定試驗(yàn)壓力下火燒期間通過閥座的泄漏。對于軟密封閥座的閥門,火燒過程中由于溫度升高導(dǎo)致軟密封閥座軟化甚至完全熔化,在閥座變形及熔化過程中閥門容易出現(xiàn)內(nèi)泄漏。若軟密封閥座完全熔化后的硬密封閥座不能達(dá)到完好的密封,閥門的內(nèi)泄漏可能會在整個(gè)火燒期間持續(xù)。硬密封閥座閥門的內(nèi)泄漏量一般較小。
(2)火燒期間外泄漏
火燒期間的外泄漏是指在規(guī)定試驗(yàn)壓力下火燒期間通過閥體法蘭連接處、螺紋連接處以及閥桿密封處等的泄漏。火燒過程中,由于閥門殼體、內(nèi)件以及緊固件等的受熱變形會導(dǎo)致閥體中法蘭連接處、閥體螺紋連接處以及閥桿填料處等位置有出現(xiàn)外泄漏的可能。另外在火燒過程中積存在閥門中腔的水因?yàn)闇囟鹊纳叨瘯霈F(xiàn)壓力上升現(xiàn)象,在壓力泄放閥還未泄壓的情況下各潛在外泄漏處有可能出現(xiàn)外泄漏現(xiàn)象,嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致火燒試驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行。
(3)冷卻后低壓試驗(yàn)
冷卻后低壓試驗(yàn)是火燒結(jié)束閥門強(qiáng)制冷卻后,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的低壓試驗(yàn)壓力下測得的閥門內(nèi)泄漏和外泄漏。標(biāo)準(zhǔn)一般要求試驗(yàn)閥門壓力級大于Class600的不做低壓試驗(yàn)。經(jīng)過火燒及強(qiáng)制冷卻過程,閥門的各部件因驟熱驟冷可能會出現(xiàn)變形,從而容易在冷卻后出現(xiàn)內(nèi)泄漏及外泄漏突然增大的現(xiàn)象。
(4)操作試驗(yàn)
操作試驗(yàn)是閥門在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高壓試驗(yàn)壓力下操作閥門,閥門從全關(guān)達(dá)到半開或全開位置,排凈管道內(nèi)的蒸汽使管道內(nèi)充滿水,然后封閉下游管路并在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高壓試驗(yàn)壓力下測量閥門的外泄漏。止回閥的操作試驗(yàn)是通過調(diào)節(jié)試驗(yàn)閥門的進(jìn)、出口端的壓力使閥瓣動作后,排凈管道內(nèi)的蒸汽并讓管道內(nèi)充滿水,封閉出口端管路并在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高壓試驗(yàn)壓力下測量閥門的外泄漏。
閥門經(jīng)過火燒、冷卻和高壓試驗(yàn)壓力下操作后,在閥門整體承受試驗(yàn)壓力的情況下,閥門裝配的各連接部位容易出現(xiàn)外泄漏。外泄漏與各連接處密封墊片的選用、工藝尺寸、緊固螺栓的選用,閥桿填料的選用及結(jié)構(gòu)等有關(guān)。
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