输送油品和天然气平板闸阀的结构及选材分析

1、2012年第4期输送天然气、原油及成品油管道中使用的主体阀门寿命不应低于30a ,并具有可靠的密封、防火和防静电功能。当阀腔异常升压时有自动泄压功能,且具有辅助密封结构及双阻塞排污结构。平板闸阀用于输送原油及成品油管线中。而当天然气管线介质的压力较大时,若用球阀,则因球阀开、关扭矩过大,此时则应选用内压自密封式的平板闸阀1。1平板闸阀结构特点和相关要求1.1平板闸阀的分类平板闸阀按其闸板结构分:有带导流孔的平板闸阀和无导流孔的平板闸阀;按照阀门的密封副分:有“软+硬双重密封”平板闸阀和“金属金属密封”的硬密封平板闸阀;按其工作温度区分:有低温(-46平板闸阀;常温(-29200平板闸阀;亚高温

2、(>200425平板闸阀及高温(>425平板闸阀;按其连接方式分:有“带连接法兰常规型”的平板闸阀和阀门端部和管道采用摘要:阐述了输送天然气、原油及成品油管道中使用的平板闸阀的选用原则、结构特点及对各部件的相关技术要求。说明了各类平板闸阀材料的选用及抗高硫天然气集输工程用高压平板材料的选用原则。通过分析平板闸阀的结构特点、并与其它输送天然气、原油及成品油管道中阀门的对比,强调平板闸阀不宜水平安装。关键词:平板闸阀;结构特点;材料选用;水平安装中图分类号:TE974.3文献标识码:B文章编号:1671-4962(201204-0031-03输送油品和天然气平板闸阀的结构及选材分析王军

3、1,乐精华2(1.大庆石化公司物资供应中心,黑龙江大庆163714;2.兰州高压阀门有限公司,甘肃兰州730060物在孔外部进行,孔内累计大量的带正电的金属离子,为保持电中性,依靠电泳作用,带负电的Cl -迁移到孔内,Cl -逐渐增多浓度加大,金属离子水解产生的H +,与Cl -形成盐酸,形成强烈的腐蚀,最终导致设备穿孔。(3管程内硫酸盐还原菌的腐蚀过程当粘泥与无机盐沉淀形成的泥团粘附在金属表面时,金属表面与粘泥团之间缺氧,因此,厌氧型的硫酸盐还原菌得以活动,这种细菌具有酶的作用,使硫酸盐还原成硫化氢。硫化氢与Fe 2+反应生成硫化亚铁,加速了碳钢的腐蚀。硫化氢有臭味,硫化亚铁为黑色沉淀物,因

4、此,将沉积在金属表面上的粘泥团挖开,如发现有臭味和黑色核心,就证明有硫酸盐还原菌存在。硫酸盐还原菌的产生也是由于循环水中杀菌效果不好,导致了生物粘泥和微生物的滋生。4结束语针对乙烯装置裂解气压缩机系统的腐蚀情况,可采取5项防止腐蚀措施。(1采取涂层防腐的办法,对段间设备进行内外防腐处理;(2提高壳程的进出温度,使之不产生相变;(3对换热设备进行牺牲阳极保护;(4可在适当部位增加缓蚀剂注入口,向壳程工艺介质侧添加缓蚀剂;(5适当提高循环水流速。参考文献:1任凌波,任晓蕾.压力容器腐蚀与控制M .北京:化学工业出版社,2003:39-41.2天华化工机械及自动化研究设计院.腐蚀与防护手册M .北京

5、:化学工业出版社,2009:16-20.3吴荫顺,郑家燊.电化学保护和缓蚀剂应用技术M .北京:化学工业出版社,2004:52-53.4牛书水,陈兆龙,王鹏,等.离心式压缩机及系统内压力容器腐蚀的防护J .中国设备工程,2006(4:31-33.收稿日期:2012-06-21作者简介:吴海东,男,助理工程师,2007年毕业于中国石油大学土木工程专业,现从事工程项目建设招投标管理工作。炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY31炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第23卷栽丝连接的无连接法兰的“轻型平板闸阀”;按阀门中部结构型式分:

6、有栓接法兰型平板闸阀和内压自密封结构平板闸阀;按其材料分:有低温钢平板闸阀、常温用钢板闸阀、耐蚀不锈钢平板闸阀、“抗高硫天然气专用钢”平板闸阀、抗高硫天然气镍基合金平板闸阀;按其驱动方式分有:手动平板闸阀、齿轮传动平板闸阀、电动平板闸阀等2。1.2结构特点输送油品及天然气用主管线采用有导流孔的平板闸阀,对于不通清扫器的管线,可用无导流孔的平板闸阀。无导流孔的平板闸阀比有导流孔的平板闸阀重量轻;无导流孔的平板闸阀价格比有导流孔的平板闸阀价格约低15%左右,但是无导流孔的平板闸阀的阀座密封面不是始终受闸板保护的,因而有可能被介质冲刷或杂物磨损;而且闸板上附着杂物,阀门开启和关闭时杂物有可能掉入阀腔

7、底部。所以,无导流孔的平板闸阀质量可靠性远低于有导流孔的平板闸阀3。1.3设计和制造标准输送油品和天然气用平板闸阀的设计和制造标准执行API6D、API600、ANSI B16-10、JB/T5298管线用钢制平板闸阀和GB12221等标准。通常情况下,常温时平板闸阀阀体和阀盖采用ASTM A216WCB或WCC,阀杆材料为2Cr13,闸板材料为2Cr13或ASTM A182F304,表面经辉光离子渗氮处理。阀座一般为金属阀座镶嵌聚四氟乙烯。金属阀座材料为2Cr13,表面经辉光离子渗氮处理或用F304表面堆焊钴基硬质合金。软密封阀座材料为PTFE,阀座后面弹簧为NCONEL X 750。1.4

8、选材分析当输送天然气为低温时,平板闸阀阀体和阀盖采用ASTM A217LCC或ASTM A350LF2,阀杆材料为ASTM A182F304,闸板材料为A350LF2或A182F304,表面经辉光离子渗氮处理。阀座一般为金属阀座镶嵌聚四氟乙烯。金属阀座材料为A350LF2,表面经辉光离子渗氮处理或用F304表面堆焊钴基硬质合金,软密封阀座材料为PTFE,阀座后面弹簧为NCONEL X750。当输送介质为高硫天然气时,平板闸阀阀体和阀盖采用“抗高硫的专门冶炼的优质抗硫钢”ASTM A216WCB WCC或A217LCC。用Si-Ca合金作脱氧材料,脱氧用Al或加Ti变质处理;冶炼、铸造时必须要对

9、其夹杂物进行控制,使其最小可能出现非金属夹杂物,并且不能有明显的柱状偏析。抗硫腐蚀铸钢WCB的热处理为退火或正火+高温回火,以获得均匀的抗硫性能良好的回火索氏体(铁素体+球状碳化物。在显微组织中,不允许有未回火的马氏体组织存在。1.5密封结构阀座与闸板为金属硬密封。金属阀座材料为A350LF2+STL合金,阀座后面弹簧为NCONEL X 750。阀座背面设置弹簧,当阀门处于关闭状态,滞留在阀门中腔的介质因环境温度升高等原因,造成阀门中腔压力超高时,进口端阀座在中腔压力的作用下压缩阀座背面的弹簧,阀座后移而使中腔泄压,保证阀门处于安全状态。阀座外径与阀体的阀座孔为动配合,阀座外径装有12道“O”

10、形橡胶圈,因而可以使平板闸阀的阀座与平板闸阀的闸板间实现“活塞式”可靠密封4。PN10MPa的阀座密封面镶嵌有高出金属阀座11.5mm的PTFE密封圈。在正常状态下通过弹性密封材料与闸板的紧密接触达到进、出口及低压、高压均能有效密封,见图1 。图1平板闸阀密封结构在PN16MPa时,阀座与闸板则应用“金属金属密封”的硬密封,闸板表面可渗氮、渗硼或喷焊硬质合金,阀座密封面堆焊钴基硬质合金。阀杆采用从阀盖的下面装入,防止阀腔压力超压时将阀杆“吹出”。阀盖安装阀杆的孔上设置有上密封座与阀杆下端的上密封肩构成上密封副。在322012年第4期阀座及阀杆填料部位,加装注密封脂阀。当阀座密封面或填料意外损坏

11、时,可通过注密封脂达到短期密封的效果。在平板闸阀的阀体与阀杆间有电路连续导电装置,并且在阀门的法兰设置接地装置,使静电及时地导入地下,防止阀门在操作时因金属与非金属材料间摩擦产生的静电引发火灾及人员伤亡的事故。阀杆设有防护罩,防止阀杆被灰尘和油污等污染及碰撞,适合阀门在露天中安装使用。关闭件(平行单闸板的升降运动,由装在支架上的阀用手轮或伞齿轮传动装置或电动装置控制。关闭件为平行单闸板,经T形槽和阀杆连接,通过阀杆的升降使闸板在阀体内产生相对运动,平板闸阀的阀座与闸板在弹簧力的作用下紧密贴合达到良好密封。2平板闸阀的安装平板闸阀与常用的楔式闸阀的安装不同,体现在3个方面。(1楔式闸阀的阀座是与

12、阀体是固定连接为一体的,而平板闸阀的阀座与阀体间是通过阀座与阀体阀座孔有间隙、靠“O”型橡胶等密封圈及阀座背面的弹簧,使平板闸阀阀座成为“活塞式浮动”的阀座,这是二者间根本性的区别。(2楔式闸阀的闸板无论是重量还是面积均比平板闸阀的闸板小,因此在水平安装时挠变也比平板闸阀小。(3楔式闸阀的闸板与阀体配合是闸板上宽下窄的楔状,而平板闸阀的闸板是1块平板,楔式闸阀水平安装时变形与平板闸阀受力点则相反。当闸阀水平安装(指闸板的大平面与地面平行时,由于重力的作用,不可避免地使阀杆成为“悬臂梁”而产生挠变,造成阀门的闸板倾斜下沉。平板闸阀的闸板几乎所有的重量及变形后的位移全部压在下面阀座的下半圆上,从而

13、使阀座的“O”型密封圈和背面弹簧无法动作,又因阀座与阀座孔有很高的同心度,因而下阀座更不可能自行倾斜与闸板吻合,见图2 。图2水平安装闸板与上下阀座由图2可见,下阀座与平板闸板间产生里面压实而外面有缝隙;平板闸阀上面的阀座在重力及背面弹簧的共同作用下,与产生“挠变”的闸板在阀座外面先接触。而阀座里面由于阀座与阀座孔有很高的同心度,因而上阀座不可能自行倾斜与闸板吻合。这样上阀座与平板闸板间产生外面半圈贴紧而里面有缝隙。所以,使水平安装的平板闸阀往往会产生“内漏”。3结束语平板闸阀用于输送原油及成品油管线中,当天然气管线压力较大时,若用球阀,则因球阀开、关扭矩过大,此时则应选用内压自密封式的金属金

14、属密封的平板闸阀。根据输送介质的温度、压力、腐蚀性能的要求而合理地选用相应类型(含相应材料的平板闸阀。由于平板闸阀结构特征的影响,平板闸阀不宜水平安装。参考文献:1董霞,乐精华.输送天然气用球阀及油品管路用平板闸阀J.阀门,2007(5:36-37.2杨源泉.阀门设计手册M.北京:机械工业出版社,1992:19-23.3唐纳德皮克纳,伯恩斯坦.不锈钢手册M.北京:机械工业出版社,2006:35-36.4黄嘉琥,吴剑.耐腐蚀铸锻材料应用手册M.北京:机械工业出版社,2004:58-61.收稿日期:2012-07-10作者简介:王军,男,工程师,1999年毕业于江苏石油化工学院热能工程专业,现从事乙烯工程项目管理工作。征稿启事本刊欢迎作者(尤其是