1 概述

  球閥在油氣長(zhǎng)輸管線、液化天然氣和化工等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)球閥處于全開(kāi)和/或全閉的位置時(shí)，一些雙閥座結(jié)構(gòu)的球閥會(huì)將介質(zhì)截留在兩閥座之間的閥腔內(nèi)。特殊情況下，閥腔截留的介質(zhì)如果發(fā)生熱膨脹會(huì)產(chǎn)生很高的內(nèi)壓，導(dǎo)致閥腔破壞甚至發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故。為了確保使用安全，國(guó)內(nèi)外許多球閥標(biāo)準(zhǔn)以及最終用戶的技術(shù)規(guī)范都對(duì)閥腔的自泄壓及保持壓力平衡方面作了規(guī)定，本文對(duì)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了深入的解析。

  2 API6D－2014

  API6D－2014是美國(guó)石油學(xué)會(huì)為管道及管線閥門制定的規(guī)范。規(guī)范中為防止球閥閥腔過(guò)壓，對(duì)閥腔壓力自泄放結(jié)構(gòu)的定義、設(shè)置和檢驗(yàn)等均作出規(guī)定。

 （1）自泄壓閥座

在定義3.1.37中規(guī)定，設(shè)計(jì)為可以釋放閥腔壓力的閥門閥座。根據(jù)閥門類型，可以向壓力源或者低壓側(cè)釋放壓力。

 （2）閥腔泄壓

  制造商應(yīng)確定在閥門的開(kāi)啟和/或關(guān)閉位置，是否可能有流體被封閉在閥腔內(nèi)。如果流體可能被封閉，則除另有約定外，閥門應(yīng)配備閥腔自動(dòng)泄壓裝置。在規(guī)定的最高設(shè)計(jì)溫度下，閥腔泄放壓力加上閥門額定壓力不得超過(guò)閥門額定壓力的133%。為了獲得較高的閥腔泄壓值，閥門殼體的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)應(yīng)能承受更高的水壓殼體試驗(yàn)壓力。殼體試驗(yàn)的要求根據(jù)9.3節(jié)。如果需要將自泄壓閥配備到閥腔，買方可規(guī)定其具體測(cè)試參數(shù)和方法，以便進(jìn)行性能檢測(cè)。外接自泄壓閥應(yīng)不小于NPS1/2（DN15）。對(duì)于固定球閥和閘閥，閥腔泄壓功能的試驗(yàn)可按照H.8.2節(jié)操作。浮動(dòng)球閥此功能的試驗(yàn)操作可協(xié)商解決。

（3）殼體的靜水壓試驗(yàn)

在9.3節(jié)中規(guī)定，當(dāng)閥門按照5.8節(jié)設(shè)計(jì)能承受更高的殼體試驗(yàn)壓力時(shí)，殼體試驗(yàn)壓力應(yīng)不低于100°F（38℃）溫度下較高的設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。當(dāng)水壓殼體試驗(yàn)壓力更高并且閥門是法蘭端時(shí)，該試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)是通道內(nèi)部密封，以確保法蘭不會(huì)承受比1.5倍閥門額定壓力更高的壓力。外部自泄壓閥應(yīng)設(shè)定在規(guī)定的壓力值開(kāi)始泄壓，并按9.4.4.4節(jié)的規(guī)定試驗(yàn)。

 （4）閥腔自泄壓閥的測(cè)試

  自泄壓閥的整定壓力介于閥門額定壓力的1.1～1.33倍之間，回座壓力不應(yīng)低于閥門額定壓力的1.05倍。

 （5）閥腔泄壓試驗(yàn)（附加試驗(yàn)）

  如果在開(kāi)啟和關(guān)閉兩個(gè)位置，均由關(guān)閉件上或圍繞閥座密封件的小孔來(lái)提供閥腔的過(guò)壓保護(hù)，則不要求進(jìn)行閥腔泄壓試驗(yàn)。帶內(nèi)泄壓座的固定球閥和直通閘閥的閥腔泄壓試驗(yàn)應(yīng)執(zhí)行必要的程序。

  ①在閥門處于半開(kāi)位置狀態(tài)下向閥腔中注水。

  ②關(guān)閉閥門讓水從閥門每一端的試驗(yàn)接口溢出。

  ③對(duì)閥門閥腔加壓，直到一個(gè)閥座釋放閥腔壓力到閥端，記錄該泄壓值。

  ④對(duì)具有兩個(gè)泄壓座的閥門，繼續(xù)給閥腔增壓直到第二個(gè)閥座泄壓，記錄第二個(gè)閥座的泄壓值。

  ⑤如果試驗(yàn)壓力達(dá)到5.8節(jié)規(guī)定的閥腔泄壓值時(shí)仍不泄壓，則應(yīng)拒收。

  API6D－2014中為防止球閥閥腔過(guò)壓規(guī)定的自泄壓閥座結(jié)構(gòu)和要求比較詳細(xì)。

  自泄壓閥座的泄壓原理是閥腔壓力大于閥座背部的彈簧力與閥端壓力之和（圖1）時(shí)，閥腔壓力將自動(dòng)泄放。用公式表達(dá)為

  F+PS＜1.33PS （1）

  式中 F———總的彈簧力

  P———閥門額定壓力

  S———自泄壓閥座密封的面積差

  由式（1）得

  F＜0.33PS

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