1、概述

　　閥門是壓力管道上的重要設備，在石油化工、鋼鐵冶煉、火力發電、核電及水利水電等各行業都有廣泛的應用。在標準TSG D7002 - 2006、JB /T 6899 -1993 和ISO 10497 -2004 中，對閥門的耐火試驗提出了相關要求。本文對耐火試驗設備及檢測進行探討。

2、檢測要求

　　耐火試驗要求是使閥門體腔內的液壓達到標準規定值，然后點燃氣體燃料使被測閥門被火焰包圍，在規定時間內閥體周圍溫度達到規定要求，持續一定時間，同時檢查泄漏情況。關閉氣源后，再次檢查閥門泄漏情況。

　　TSG D7002 -2006 中規定，凡是有耐火標志的閥門必須經耐火試驗驗證，球閥的試驗方法按照通用閥門法蘭、對焊連接鋼制球閥和有關閥門的耐火試驗的標準進行。耐火試驗后，閥門的內漏和外泄漏量應當符合相應標準的規定。

　　GB /T 12237-2007 中規定，被試球閥任何部分與試驗箱間的水平距離應為15 ～ 24mm，熱電偶位置一個在閥體下方25mm 處，另一個在離填料函半徑為25mm 的范圍內。在火焰燃燒的30min 內，閥體溫度應達到593℃，保溫5min。其測溫熱電偶應安裝在閥體頂部，并與閥體中心線成60°夾角的不受火焰影響的位置上。熱電偶可插入離閥體表面上小于1. 6mm 的深處，也可裝在體腔內，如有條件可焊在閥體表面上。球閥應在760 ～ 870℃的火焰中燒30min，溫度為熱電偶所測的平均值。

　　ISO 10497 - 2004 中規定，火源至少距離閥門或任何量熱塊150mm，裝有閥門的試驗箱體與試驗閥門各部分間應留有至少150mm 的水平間隙，箱體距試驗閥門頂部的最小高度為150mm。從燃燒器點燃算起的2min 內熱電偶溫度達到750℃，在隨后的30min 燃燒期內，平均溫度應保持在750 ～1 000℃，且不出現低于700℃的讀數。

　　JB /T 6899 -1993 中規定，試驗閥與試驗箱壁之間應至少留150mm 的水平間隙，試驗箱頂部至少比試驗閥頂部高150mm。測溫塊中心放置熱電偶，對于公稱通徑≤150mm 的試驗閥需要2 個測溫塊，對于公稱通徑大于150mm 的試驗閥，要設3 個測溫塊，測溫塊應在離閥體25mm 處。從燃燒器點燃算起的2min 內熱電偶溫度達到760℃，在隨后的30min 燃燒期內，平均溫度應保持在760 ～ 980℃之間，且熱電偶讀數不得低于705℃。各標準都規定了各泄漏量的規定值。

3、檢測設備

　　根據閥門耐火試驗標準的要求，設計了遠程控制的安全可靠的測量準確的檢測設備( 圖1) 。閥門耐火試驗的熱源采用液化天然氣。為了保證試驗安全研制了遠程控制器，真空技術網(http://smsksx.com/)認為應該由遠程控制系統發送信號至計算機并實現遠程控制調整火焰和調節試驗溫度。閥門的耐火試驗過程中需要采集圖像、溫度、壓力和泄漏量等數據，通過將攝像頭和熱電偶等與智能控制系統連接監控試驗過程。

圖1 閥門耐火試驗設備外觀

　　在檢測設備的控制面板上，顯示了進水口端溫度、出水口端溫度、閥門第1 個測試點和第2 個測試點溫度、中心測試點溫度及冷卻時間( 試樣由800℃降至80℃所需要的時間) ，還可以通過控制面板設定加熱時間( 設定的試樣加熱所需要的時間) 、加熱計時( 打開加熱時間) 、測試點選擇( 選擇試樣的測試點) 、排氣( 排除試驗室管道中的廢氣) 、燃氣流量調節( 調節噴燈火焰大小) 和空氣流量調節( 調節試驗所需空氣流量) 。

　　耐火試驗檢測設備的燃氣流量采用流量計控制( 圖2) 。噴燈直徑35mm，采用3 組單獨控制單元，每組數量4 個，可以選擇使用。試驗箱一側橫向設置3 個噴燈，另一側橫向設置3 個噴燈，底部設置6個與水平面呈45°的噴燈。所有噴燈通過平臺安裝在試驗箱內，平臺上設有燃燒角度任意調節裝置。噴燈噴出的火焰中藍色火焰高度為55mm，火焰總高度為175mm，火焰大小可進行調節。噴燈與自動點火裝置相連，內部接管與試驗閥門采用法蘭連接，安裝和拆卸方便。燃燒時間可隨意設定，通過精度為0.1s 的計時器控制。

　　試樣的溫度測試點共有6 組，其中2 組為量熱塊，位置可調，溫度顯示采用切換顯示方式。試驗箱內部管道中的試驗進水溫度和出水溫度可實時監控。試驗箱內設有試樣制冷裝置，試驗到達設定燃燒時間將自動停燃，并進入試樣冷卻時間。冷卻方式分自然冷卻和水淋冷卻兩種，并實時監控溫度從800℃降至80℃時所需要的時間。試驗箱、抽風系統以及試驗箱的內部管道均采用不銹鋼材料制作。試驗箱內部箱體均加固處理和防水處理，保證在燃燒試驗和加壓過程中設備性能穩定。設備的試驗臺樣品架、接頭及其他附件配件均為不銹鋼或銅材料制作。

圖2 耐火試驗設備結構

　　閥門耐火試驗要求，在火燒試驗過程中、火燒試驗停止后及被測閥門溫度降到100℃以下時，都能夠進行壓力的調節及保壓動作，且在這三個過程中都能夠進行溫度的采集。通過壓力傳感器，能夠將被檢測閥門的試驗壓力在加壓站上的數顯表上顯示出來。通過熱電偶能實時監控被檢測閥門的火燒溫度并顯示在加壓站上的數顯表上。

　　當火燒溫度達到760℃時，手動逐漸減小進氣流量，開始進行余火保溫燒燃，并手動控制最高燒燃溫度至980℃，此時壓力傳感器將被檢測閥門的火燒壓力在加壓站上的數顯表上顯示出來。火燒期間每隔2min，系統會自動記錄各壓力儀表、溫度儀表的試驗數據。

　　當火燒加熱過程中發現放氣截止閥有水蒸汽冒出時，關閉放氣截止閥。此時從被測閥中泄漏的水蒸汽經冷凝水箱凝結成水流至量杯中，當整個火燒時間達到設定時間30min 時，停止火燒試驗，讀取量杯中所收集的水量，可獲得被測閥在火燒過程中的泄漏量。

　　延時一段時間后打開火燒爐門，用通風機對火燒腔進行強制冷卻直至閥門的溫度降至100℃，此時繼續收集泄漏水量。當閥門溫度降至100℃，關停高壓水泵電機的按紐，關閉截止閥和減壓閥，打開卸荷閥，將閥門管路中的高壓氣液卸至回水管路中。同時記錄量杯的泄漏水量與標準所規定的值進行對比，以此判定經過火燒試驗的閥門是否能達到標準規定的耐火試驗要求。

　　火燒完畢后，將閥門完全冷卻至20℃時的檢測原理和上面所述相同，也是通過壓力傳感器將被檢測閥門的水壓測試壓力顯示在數顯表上，同時通過量杯收集的泄漏水量和標準所規定的值進行對比，以此來判定試驗過的閥門是否合格。

　　當裝置的疲勞次數達到設定值時，系統會自動停止工作，當系統壓力超過設定壓力時，系統會自動卸壓，以此來確保試驗過程的安全性。

4、結語

　　根據閥門耐火試驗標準要求設計的檢測設備，實現了智能化遠程控制，檢測數據準確，可以實時監控，性能穩定，操作安全，提高了閥門質量檢測的水平和能力。