一、前言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的能源消耗已經(jīng)在世界上位居前列，為了滿足我國對石油、天然氣需求的持續(xù)增長，在未來一段時間里，每年將興建幾千公里的大型長輸管線，包括增壓站、分輸站、大型儲備庫等油氣儲運項目。由于石油、天然氣易燃易爆的特殊性，業(yè)主對大型油氣儲運項目工程的質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，對用于這些項目的管線球閥提出除滿足API6D規(guī)范要求外，還要求閥門制造商提供第三方的防火認(rèn)證，確保閥門的結(jié)構(gòu)是安全防火型的。

　　目前，我國閥門制造商取得的防火證，大多是國外認(rèn)證公司(如Lloyd′s，TUV，ABS等)頒發(fā)，也有一部分是認(rèn)證公司下設(shè)的檢驗公司頒發(fā)。部分閥門制造商將準(zhǔn)備好的被試樣品送至認(rèn)證公司指定火燒試驗臺進(jìn)行火燒試驗，產(chǎn)品的泄漏量達(dá)到API6FA或API607標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，就頒發(fā)防火證書，被試樣品的結(jié)構(gòu)與提供發(fā)證備案的總裝圖是否一致沒有明確規(guī)定，被試樣品的來源沒有明確的確認(rèn)，火燒試驗臺是否具有供第三方認(rèn)證試驗所具備的資質(zhì)條件含糊其辭。這樣有些制造商雖取得了防火證，但實際生產(chǎn)的產(chǎn)品是否是真正安全防火型的，難以令人信服。項目設(shè)計單位、業(yè)主工程技術(shù)部門對國內(nèi)一些球閥制造商生產(chǎn)的管線球閥能否安全防火常有質(zhì)疑。精心設(shè)計管線球閥的防火結(jié)構(gòu)，向業(yè)主提交可以信服的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計，是打消業(yè)主顧慮，取得業(yè)主信任的根本。在管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計中，閥座防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計是關(guān)鍵，閥座的防火性能良好，在火災(zāi)事故狀態(tài)下可減輕閥桿防火結(jié)構(gòu)、閥體與左右體之間防火結(jié)構(gòu)設(shè)計的壓力。這里重點分析管線球閥在火災(zāi)時發(fā)生泄漏的原因，對閥門的防火結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。

　　管線球閥是固定球結(jié)構(gòu)形式，上游端密封為主密封，具有DBB功能，在密封完好的情況下，閥門在全開或全關(guān)狀態(tài)下，可以通過中腔排污口或放空口來觀察上游閥座是否存在泄漏。管線球閥在正常使用下，中腔不帶壓。在火災(zāi)事故時，設(shè)計合理的閥座防火結(jié)構(gòu)，能夠減緩上游壓力介質(zhì)進(jìn)入中腔的進(jìn)度，避免因中腔升壓而引起介質(zhì)外漏和內(nèi)漏。具有良好的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計的閥座，是保證管線球閥具有安全防火性能的主動措施。

二、閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計目的

　　1)有效保證在火災(zāi)事故時，上游壓力介質(zhì)盡可能少地通過閥座流入閥體中腔，從而避免內(nèi)漏和外漏。保證在消防隊員到達(dá)事故現(xiàn)場之前，不因閥門使火災(zāi)事故擴(kuò)大;在消防隊員到現(xiàn)場后，利用消防設(shè)備能夠快速壓住火勢，消除火災(zāi)事故。

　　2)真正使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)符合API6D規(guī)范的要求。使產(chǎn)品能通過火燒試驗，取得防火證書。

三、閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

　　閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計原理為在火災(zāi)事故狀態(tài)下，使上游壓力介質(zhì)通過上游閥座泄漏的途徑最少。

　　(1)正常情況下閥座密封情況(無泄漏)，如圖1、圖2所示。

圖1 橡膠密封閥座

圖2 塑料密封閥座

　　(2)火災(zāi)情況下，無防火結(jié)構(gòu)設(shè)計該閥座有三種泄漏途徑，如圖3～圖8所示。

　　1)泄漏途徑1如圖3、圖4所示。

圖3 橡膠密封閥座

圖4 塑料密封閥座

　　2)泄漏途徑2如圖5、圖6所示。

圖5 橡膠密封閥座

圖6 塑料密封閥座

　　3)泄漏途徑3如圖7、圖8所示。

圖7 橡膠密封閥座

圖8 塑料密封閥座

　　(3)火災(zāi)情況下，防火結(jié)構(gòu)設(shè)計不完善該閥座存在兩種泄漏途徑，如圖9～圖12所示(紅色為防火石墨圈)。

　　1)泄漏途徑1如圖9、圖10所示。

圖9 橡膠密封閥座

圖10 塑料密封閥座

　　2)泄漏途徑2如圖11、圖12所示。

圖11 橡膠密封閥座

圖12 塑料密封閥座

　　(4)火災(zāi)情況下，防火結(jié)構(gòu)設(shè)計完善的閥座僅存在一種泄漏途徑，如圖13、圖14所示(紅色為防火石墨圈)。

圖13 橡膠密封閥座

圖14 塑料密封閥座

　　在火災(zāi)情況下，泄漏途徑越少，泄漏量越少，閥門的防火性能越好，圖13～14表示的結(jié)構(gòu)設(shè)計最合理，同時在閥座軟密封旁邊設(shè)計有金屬輔助密封，當(dāng)軟密封燒壞時，介質(zhì)推動閥座繼續(xù)向前靠攏球體，實現(xiàn)硬密封，使得途徑1的泄漏量非常小，進(jìn)一步提高了防火性能。

四、國外公司管線球閥在國內(nèi)長輸管線工程中的典型閥座防火結(jié)構(gòu)

　　以下6種結(jié)構(gòu)均為國外管線球閥制造公司普遍采用的成熟結(jié)構(gòu)(圖15～20)，雖然閥座整體結(jié)構(gòu)有所差異，但防火結(jié)構(gòu)設(shè)計位置均一致，因為在該位置設(shè)計防火結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)情況下，閥座僅存在一種泄漏途徑，泄漏途徑最少，泄漏量最少，達(dá)到最佳的防火性能，在火燒試驗中也更容易通過。

圖15 典型結(jié)構(gòu)1(紅色為防火石墨圈)

圖16 典型結(jié)構(gòu)2(紅色為防火石墨圈)

圖17 典型結(jié)構(gòu)3(紅色為防火石墨圈)

圖18 典型結(jié)構(gòu)4(紅色為防火石墨圈)

圖19 典型結(jié)構(gòu)5(紅色為防火石墨圈)

圖20 典型結(jié)構(gòu)6(紅色為防火石墨圈)

五、國內(nèi)公司管線球閥閥座防火結(jié)構(gòu)情況介紹

　　國內(nèi)球閥公司由于各自技術(shù)水平、制造水平及工程實際經(jīng)驗的差異，閥座的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計水平參差不齊，有的公司閥座無防火結(jié)構(gòu)設(shè)計或防火結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，專業(yè)的球閥制造廠閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計與國外公司基本上無差別。

　　1)國內(nèi)專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及實物如圖21所示。

(a)閥座防火結(jié)構(gòu)圖

(b)閥座防火結(jié)構(gòu)實物圖

圖21 專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座防火結(jié)構(gòu)(紅色為防火石墨圈)

　　2)國內(nèi)非專業(yè)球閥制造廠生產(chǎn)的不合理的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及產(chǎn)品實物如圖22所示。

(a)不合理閥座防火結(jié)構(gòu)圖

(b)不合理閥座防火結(jié)構(gòu)實物圖

圖22 非專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的不合理閥座防火結(jié)構(gòu)(紅色為防火石墨圈)

　　3)國內(nèi)非專業(yè)球閥制造廠生產(chǎn)的閥座無防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計及產(chǎn)品實物如圖23所示。

(a)閥座無防火結(jié)構(gòu)圖

(b)閥座無防火結(jié)構(gòu)實物圖

1.球體 2.閥座 3.閥座支撐 4.連接體 5、8.O形圈 6.注脂孔 7.彈簧

圖23 非專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座無防火結(jié)構(gòu)

六、結(jié)語

　　合理的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以保證上游壓力介質(zhì)通過閥座泄漏的途徑最少，防火性能最好。在管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)重點關(guān)注閥座的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計。合理的閥座防火結(jié)構(gòu)是管線球閥在實際工程中具有安全防火的根本保證，考核防火結(jié)構(gòu)的合理性應(yīng)嚴(yán)格按照API6FA/API607的規(guī)范進(jìn)行火燒試驗，考核的樣品不應(yīng)是制造商的送樣，應(yīng)是驗證機(jī)構(gòu)的隨機(jī)抽樣，這樣才能保證第三方認(rèn)證的合理性和公證性。

　　通過近年我國大型油氣儲運項目的建設(shè)實踐，我國一些專業(yè)球閥制造商管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及管線球閥的制造水平已經(jīng)達(dá)到了國外公司的先進(jìn)水平。