管線閥門的發(fā)展過程

管線閥門1914年，第一條9公里長(zhǎng)的輸油管線在美國(guó)中部建成，從此拉開管道工業(yè)發(fā)展的序幕。用管線來輸送液體或氣體，其成本是鐵路運(yùn)輸?shù)?/3，海上運(yùn)輸?shù)?/3，所以近一百年來獲得了迅速的發(fā)展。長(zhǎng)距離輸送管道稱之謂長(zhǎng)輸管線，長(zhǎng)輸管線上使用的閥門稱之謂管線閥門，有球閥、閘閥、止回閥、旋塞閥，是一種滿足管道運(yùn)輸?shù)奶厥庖�求，具備特殊功能的專用閥門。對(duì)于球閥則稱之謂管線球閥。規(guī)范管線球閥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)石油協(xié)會(huì)頒發(fā)的API規(guī)范6D《石油天然氣工業(yè)－管道輸送－管線閥門》，最新版本2000年1月頒布的第22版，以及1999年頒發(fā)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14313-1999。
　　實(shí)際上管道工業(yè)的迅速發(fā)展是二十世紀(jì)五十年代的事，根據(jù)《Pipeline》雜志2000年統(tǒng)計(jì)，全世界已建成管線260萬(wàn)公里，其中輸油管線80萬(wàn)公里，輸氣管線140萬(wàn)公里，其他石油化工產(chǎn)品輸送管線40萬(wàn)公里。輸油輸氣管線是一條能源供應(yīng)線，是一條生命線，已遍布全球，并且每年仍以3萬(wàn)公里的速度遞增。管線閥門的最高壓力級(jí)PN42.0Mpa（Class2500），閥門最大通徑60英寸（DN1500）。
　　世界上著名的長(zhǎng)輸管線如美國(guó)阿拉斯加到大西洋東海岸長(zhǎng)島的原油輸送管線，穿過北極圈凍土層和美國(guó)五大湖的沼澤地；俄羅斯橫貫西伯利亞的輸油管線；地中海地區(qū)從阿爾及利亞經(jīng)摩洛哥至西班牙的輸氣管線，全長(zhǎng)2000公里，穿過沙漠，阿特拉斯山脈和直布羅陀海峽；在東南亞從菲律賓經(jīng)馬來西亞、爪哇、蘇門答臘，至泰國(guó)全長(zhǎng)6276公里輸氣管線，其中1094公里海底輸氣管線，等等。
　　球閥的結(jié)構(gòu)可追溯到1904年，已有人申請(qǐng)了結(jié)構(gòu)專利，但一直未獲得商品化，它的發(fā)展也是20世紀(jì)50年代的事，這是由于1943年美國(guó)杜邦公司聚四氟乙烯塑料的發(fā)明，這種材料具有一定的彈性，自潤(rùn)滑性，優(yōu)良的耐腐蝕性，十分適宜于作為閥門的密封材料。以及車球機(jī)、磨球機(jī)的進(jìn)步。由于這種閥門是全通徑、低流阻，十分適宜作為長(zhǎng)輸管線用閥，所以管線球閥已逐步取代管線閘閥、旋塞閥，是一種近50年來發(fā)展最快的一個(gè)閥門新品種。
　　二、 管線輸送對(duì)管線球閥的嚴(yán)格要求
　　長(zhǎng)輸管線是全球性的，是一條能源供給線，從北極圈到赤道，從高山到海底，從高原到沙漠，其間穿過地震帶、沼澤地、凍土層、江河、湖泊、山坡。有架設(shè)的，有直埋地下，在野外操作，維修困難，要求30年使用壽命。一般輸送原油、天然氣，雖經(jīng)處理但含硫，含鐵銹及金屬顆粒，且要求零級(jí)密封，實(shí)際的使用環(huán)境惡劣和能源供給線的重要性，對(duì)管線球閥提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求.
　　1、 強(qiáng)度和韌性
　　閥門除了承受內(nèi)部介質(zhì)壓力之外，尚需承受地基承載，由于環(huán)境溫度變化而引起的軸向拉力和壓力，考慮滑坡，地面沉降，洪水而引起的外部載荷，在寒帶及冰凍地區(qū)尚需考慮材料低溫沖擊韌性，防止低溫脆性斷裂。對(duì)于全焊接閥體球閥，焊縫及熱影響區(qū)，需要按照斷裂力學(xué)理論，考慮其斷裂韌性（CTOD）
　　2、零級(jí)的密封要求
　　閥門要求零級(jí)密封，以確保對(duì)下游端管線的有效截?cái)�，考慮介質(zhì)中金屬顆粒對(duì)零級(jí)密封的影響，金屬對(duì)金屬密封作為初級(jí)密封,PTFE/橡膠對(duì)金屬作為次級(jí)密封,以及一旦密封失效時(shí)應(yīng)采取緊急密封措施。
　　3、具備失火安全和防靜電功能；
　　管線球閥設(shè)計(jì)需考慮失火安全（fire safe）,一旦失火，閥門的外漏和內(nèi)漏不能超過API607規(guī)定的泄漏標(biāo)準(zhǔn)；球體被非金屬材料夾持，可能產(chǎn)生靜電，必須與閥體導(dǎo)通，在24VDC下，電阻值<10歐姆。
　　4、DBB功能（Double Brock & Bleed）
　　在閥腔排泄時(shí)，上游端閥座和下游端閥座應(yīng)同時(shí)自動(dòng)切斷，以確保排放時(shí)的安全。
　　5、防止閥腔壓力的夾持；
　　無(wú)論閥門處于開啟或關(guān)閉位置，均應(yīng)防止介質(zhì)在閥腔中被夾持，如果介質(zhì)可能夾持，則對(duì)于氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)均要確保自動(dòng)泄放閥腔內(nèi)的壓力，閥腔壓力泄放的最大值不超過閥壓力額定值的1.33倍，外部壓力泄放閥的口徑為DN15或更大。
　　6、排泄
　　閥腔的介質(zhì)可以排泄；并通過此排泄孔對(duì)閥門進(jìn)行在線密封檢測(cè)。
　　7、位置指示
　　無(wú)論手動(dòng)或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，要有明顯的閥位指示表明閥門處于開啟位置或關(guān)閉位置；
　　8、傳動(dòng)鏈
　　傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)扭矩至少應(yīng)為球閥最大扭矩的2倍。
　　9、硫化工況
　　承壓部件及螺栓材料應(yīng)具有抗應(yīng)力裂化的能力，符合NACE,MR 0175要求.
　　10、緊急切斷功能
　　長(zhǎng)距離管道輸送系統(tǒng)采用衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA System），當(dāng)管線壓降速率或持續(xù)時(shí)間達(dá)到某一設(shè)定值，閥門應(yīng)緊急切斷；
　　11、考慮地下水的電位腐蝕和應(yīng)力腐蝕.
　　采用全焊閥體結(jié)構(gòu)，管道陰極接地和外表面防腐，來防止電位腐蝕和應(yīng)力腐蝕。

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