閥門的耐火試驗裝置和試驗?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,往往對其進(jìn)行特殊的設(shè)計,使閥門在遭受一定時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,耐火試驗是驗證閥門的重要手段。國內(nèi)外一直對石油化工行業(yè)用閥門的耐火試驗非常重視,并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
試驗標(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的標(biāo)準(zhǔn)ISO 10497- 2004,我國也制定了針對各種閥門耐火試驗系統(tǒng)及方法要求的標(biāo)準(zhǔn)JB/T6899-1993。
試驗要求
閥門耐火試驗標(biāo)準(zhǔn)盡管對各種閥門的試驗要求不盡相同,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。
試驗裝置
耐火試驗用壓力源有壓縮空氣和泵兩種。典型的耐火試驗裝置如圖1所示。
( a)用壓縮空氣做為壓力源的試驗系統(tǒng) ( b)用泵做為壓力源的試驗系統(tǒng)
1壓力源 2壓力調(diào)節(jié)器 3貯水容器 4水位計 5供水閥 6截止閥 7壓力表 8阻氣管 9試驗箱 10試驗閥 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計量容器 19燃料供給閥 20止回閥
圖1 試驗裝置
試驗項目
閥門耐火試驗主要的泄漏指標(biāo)及操作要求有火燒期間內(nèi)泄漏、火燒期間外泄漏、冷卻后低壓試驗及操作試驗等。
(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為溫度的升高而汽化會出現(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)致火燒試驗無法繼續(xù)進(jìn)行。
(3)冷卻后低壓試驗
冷卻后低壓試驗是火燒結(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)一般要求試驗閥門壓力級大于Class600的不做低壓試驗。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
操作試驗是閥門在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高壓試驗壓力下操作閥門,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)定的高壓試驗壓力下測量閥門的外泄漏。止回閥的操作試驗是通過調(diào)節(jié)試驗閥門的進(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、冷卻和高壓試驗壓力下操作后,在閥門整體承受試驗壓力的情況下,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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