API6D與API608對(duì)閥門要求的剖析

張紹華劉建峰葉志烜宋忠榮

上海通用機(jī)械研究院

摘要：

結(jié)合安裝工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),明確API6D管線閥門與API608閥門在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能要求、試驗(yàn)方式等方面的差別與聯(lián)系,使API閥門相關(guān)方才能理解和適應(yīng)相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。

關(guān)鍵詞：

API608;API6D;閥門;長(zhǎng)輸管線;工藝管線;要求剖析;

0序言

關(guān)于閥門產(chǎn)品，中國(guó)石油商會(huì)有API6D《管道及管道管件規(guī)范》和API608《法蘭、螺紋和焊連結(jié)的金屬閥門》2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)閥門產(chǎn)品都做出了具體的規(guī)定和要求。本文對(duì)API6D與API608中關(guān)于閥門的規(guī)定和要求進(jìn)行初步探討，并結(jié)合安裝工程實(shí)踐，明確API6D閥門與API608在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能要求、試驗(yàn)方式等方面的差別與聯(lián)系，使API閥門住戶、制造廠、監(jiān)理方等相關(guān)方才能理解和適應(yīng)相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。

1API6D與API608的關(guān)系

API6D閥門使用在石油和天然氣工業(yè)管線系統(tǒng)，包括長(zhǎng)輸油氣管道及各級(jí)匯集管道，相當(dāng)于站區(qū)外運(yùn)輸，包括ASMEB31.4和B31.8管線，口徑范圍NPS(4～60），以大口徑居多，95%以上均為10英寸以上，壓力等級(jí)有150,300,400,600,900,1500,2500磅，通常為固定球結(jié)構(gòu)，進(jìn)口端密封。API608閥門使用在石油、石油焦化及工業(yè)應(yīng)用上,主要適于ASMEB31.3工藝管線，口徑范圍NPS(1/4～24），大都口徑較小，壓力等級(jí)有150,300,600,800磅，通常為浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)，出口端密封。

API608是在ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊連結(jié)的球閥》規(guī)定的要求外附加設(shè)計(jì)、操作和功耗的要求，面向通常工業(yè)用戶。因?yàn)殚L(zhǎng)輸管線安裝工程的特殊性，中國(guó)石油學(xué)會(huì)制訂了API6D《管道及管道管件規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，明示了API6D的閥門與的閥門在結(jié)構(gòu)與功能等方面的差別。

API6D與API608閥門依照所使用的載荷和需求不同，各有其優(yōu)點(diǎn)，共同構(gòu)成了石油焦化領(lǐng)域完整的閥門規(guī)范。結(jié)合安裝工程實(shí)踐，對(duì)2個(gè)閥門標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行初步探討和剖析。

2閥門要求剖析

2.1結(jié)構(gòu)與功能要求

閥門按立方體結(jié)構(gòu)分為浮動(dòng)球止回閥和固定球止回閥。浮動(dòng)球止回閥典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。其立方體無(wú)支撐軸，立方體由管件進(jìn)、出口兩端的噴嘴給予支撐。襯套與立方體為活動(dòng)聯(lián)接。管件關(guān)掉時(shí)，立方體在介質(zhì)壓力的作用下，被推向球閥出口端聯(lián)軸器，使之壓緊并密封。這些閥門為出口端（閥后）密封，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略、制造便于、成本低廉、工作靠譜等特性，在工藝管線上得到了廣泛應(yīng)用。

固定球止回閥支撐板結(jié)構(gòu)如圖2所示。其立方體由固定到閥門上的支撐板所支撐，噴嘴是活塞效應(yīng)墊圈。在介質(zhì)壓力的作用下，聯(lián)軸器向立方體緊靠，使噴嘴密封圈緊壓在立方體上，形成密封比壓，以達(dá)到密封介質(zhì)。閥前介質(zhì)壓力在立方體上所形成的斥力全部傳遞給聯(lián)軸器，不會(huì)使立方體向閥后殼體聯(lián)通，因此殼體不會(huì)承受過(guò)大的壓力。這些閥門為進(jìn)口端（閥前）密封，具備開啟力矩小，密封功耗穩(wěn)定等特性，適用于長(zhǎng)輸管道高壓、大口徑的場(chǎng)合。

API608閥門適于石化行業(yè)工藝管線，功能為撥通或切斷介質(zhì)，操作載荷一直是低溫高壓、有毒有害、易燃易爆、腐蝕性及連續(xù)作業(yè)，對(duì)管件的密封、材料、防腐等方面提出了高的要求。API608聯(lián)軸器有固定球結(jié)構(gòu)和浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)，通常選用浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)。

圖1浮動(dòng)球止回閥

API6D閥門適于長(zhǎng)輸管道，因長(zhǎng)輸管道的特殊性，閥門不僅撥通或切斷介質(zhì)功能外，還須具備排污、放空、超壓泄放、注脂和在線檢漏等功能。API6D閥門都選用固定球結(jié)構(gòu)。

圖2固定球止回閥

API6D管道閥門的排污、放空功能：(1)管件出廠實(shí)驗(yàn)時(shí)，驗(yàn)證噴嘴的密封性；(2)管道開工前，排空閥腔內(nèi)臟污；(3)投產(chǎn)時(shí)，在線檢査汽缸的密封性；(4)搶險(xiǎn)時(shí)，取代管道上的排污與放空。

為了保證搶險(xiǎn)施工的安全，降低對(duì)環(huán)境的影響，增加放空代價(jià)，管道閥門的排污放空尤為重要球閥，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)苛按API6D規(guī)范要求設(shè)計(jì)排污放空，滿足規(guī)范中對(duì)排污口、放空口的規(guī)格規(guī)定。具備排污、放空功能的閥門噴嘴，每位聯(lián)軸器均能承受一側(cè)的全壓差（DBB功能），隔絕上、下游介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)安全排污、放空。

API6D管道閥門不僅排污、放空功能外，還應(yīng)具有中腔超壓泄放功能，可運(yùn)用DIB-2功能的銷釘將超壓釋放到汽缸兩側(cè)或則閥門另接安全泄壓裝置。為提升聯(lián)軸器的密封功耗，也可使單個(gè)電刷分別承受住每?jī)蓚?cè)的全壓差（DIB-1）。當(dāng)上游噴嘴密封失效時(shí)，下游噴嘴仍能靠譜密封。

實(shí)現(xiàn)排污、放空、超壓泄放功能，增加密封靠譜性，API6D管道閥門設(shè)計(jì)成活塞效應(yīng)的噴嘴。噴嘴活塞效應(yīng)原理如圖3所示。面積差（A2-A1=△A）形成的斥力推進(jìn)墊圈向立方體運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生密封。

圖3汽缸活塞效應(yīng)

活塞效應(yīng)分單活塞效應(yīng)和雙活塞效應(yīng)。單活塞效應(yīng)的噴嘴只好對(duì)單個(gè)方向的介質(zhì)起密封作用。雙活塞效應(yīng)噴嘴對(duì)正向流體和逆向流體均能起密封作用。通過(guò)單活塞效應(yīng)噴嘴和雙活塞效應(yīng)噴嘴的不同組合，實(shí)現(xiàn)DBB,DIB-1和DIB-2功能，見圖4。

API6D管道閥門不僅充分考慮殼體結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或材料選擇以保證管件的密封功耗，如選用儲(chǔ)物空間大的殼體結(jié)構(gòu)、增加鑄件型腔半徑等舉措，防止管線內(nèi)石料等硬物長(zhǎng)時(shí)間逗留在噴嘴與立方體間的腔體，有效避免對(duì)導(dǎo)輪和立方體的外傷。之外，輔以橡膠材料的活塞效應(yīng)墊圈密封圈，對(duì)管線內(nèi)硬物的適應(yīng)性較差，防止密封圈永久挫傷而使密封失效。

2.2檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)要求

API608規(guī)定閥門的檢測(cè)、檢驗(yàn)和壓力實(shí)驗(yàn)根據(jù)API598《閥門的檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行。作為ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊連結(jié)的閥體》的補(bǔ)充規(guī)范，API608聯(lián)軸器也應(yīng)完全滿足ASMEB16.34的檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)要求。ASMEB16.34和API598是針對(duì)通用管件提出的規(guī)范，屬于應(yīng)當(dāng)滿足的最低要求。

圖4活塞效應(yīng)汽缸的組合

API6D規(guī)范針對(duì)管道管件的詳細(xì)狀況，對(duì)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了詳盡的規(guī)定，較ASMEB16.34和API598要求更嚴(yán)，如壓力持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、試壓項(xiàng)目更多、操作程序更復(fù)雜。進(jìn)行密封實(shí)驗(yàn)時(shí)，API608聯(lián)軸器一般選用一端加壓、觀察另一端聯(lián)軸器的方法測(cè)量密封，而API6D閥門則通過(guò)一端加壓、從中腔進(jìn)行密封測(cè)試。

在最新的2014版本中提高了質(zhì)鉸刀范等級(jí)QSL的要求。QSL等級(jí)包括了對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)（NDE）、壓力實(shí)驗(yàn)及制造程序文件的具體要求。根據(jù)質(zhì)鉸刀范等級(jí)QSL的不同，API6D閥門需進(jìn)行的檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及范圍還有所不同，QSL等級(jí)要求的嚴(yán)苛程度隨QSL等級(jí)數(shù)遞增。QSL-1級(jí)是API6D規(guī)定的最低質(zhì)鉸刀范等級(jí)，當(dāng)賣方覺(jué)得有必要時(shí)，可規(guī)定閥門應(yīng)符合QSL-（2～4）質(zhì)鉸刀范等級(jí)。當(dāng)賣方規(guī)定任一QSL等級(jí)時(shí)，應(yīng)提供全部QSL等級(jí)的具體要求。新版API6D中QSL質(zhì)鉸刀范等級(jí)的提出，意味著管道閥門的品質(zhì)要求逐步增加，并作了統(tǒng)一的規(guī)范。針對(duì)API6D-2014新增的質(zhì)鉸刀范等級(jí)的要求，買賣雙方應(yīng)仔細(xì)研究各質(zhì)鉸刀范等級(jí)之間的差別和聯(lián)系，從而更好地為管線安裝工程提供合適的閥門產(chǎn)品。

2.3安全性和牢靠性的要求

API608閥門適于工藝管線，繼電器操作經(jīng)常，壽命短，加上口徑不大，更換較容易。而API6D閥門適于長(zhǎng)輸油氣管道，口徑大，輸送介質(zhì)壓力高、易燃、易爆，加之長(zhǎng)輸管道通常流經(jīng)物理環(huán)境復(fù)雜，氣候惡劣，環(huán)境濕度變化范圍大的區(qū)域，且管道投資很大，投入運(yùn)行后，要求常年連續(xù)運(yùn)行。管道正常運(yùn)行時(shí)，閥門是開啟的，但即便出現(xiàn)故障還要關(guān)掉時(shí)，球閥應(yīng)當(dāng)迅速靠譜關(guān)掉。另外API6D閥門因口徑大、埋地安裝、與管線沖壓連結(jié)等誘因，更換比較困難，但是即便搶險(xiǎn)，成本昂貴。為此，長(zhǎng)輸管道API6D閥門比API608閥門要求有更高的安全靠譜性、密封性和硬度，以確保長(zhǎng)輸管道常年安全靠譜運(yùn)行。

現(xiàn)在在長(zhǎng)輸管道球閥的投標(biāo)和采購(gòu)過(guò)程中，住戶針對(duì)管道球閥怎樣適應(yīng)長(zhǎng)輸管道載荷，怎么保證長(zhǎng)壽命等提出的技術(shù)要求不夠明確，沒(méi)有提出詳細(xì)要求，如只提30年壽命，給供應(yīng)商留下了空間，只有一紙承諾，其他與普通球閥無(wú)區(qū)別。在將來(lái)關(guān)于安全性和牢靠性方面，住戶規(guī)避供應(yīng)商提出嚴(yán)苛詳細(xì)的技術(shù)要求，并要求給出著力可行的控制舉措。

2.4安裝維護(hù)要求

API608閥門屬于工藝管線閥門，通常在廠內(nèi)就可完成安裝，施工地點(diǎn)平整，存放轉(zhuǎn)運(yùn)便捷，安裝時(shí)間集中，施工環(huán)境較差，且通常管線及配件的架設(shè)及安裝都具備支承結(jié)構(gòu)，管件的受力條件較差。

API6D管道閥門由于安裝在長(zhǎng)輸管道上，大多在野外露天，部份在閥室。長(zhǎng)輸管線安裝工程少則幾十英里，多則上千英里，管道跨徑長(zhǎng)，施工地分布廣，管線地埋，翻山越嶺，穿江過(guò)河，施工環(huán)境非常惡劣，管線內(nèi)殘留石子、泥土不可防止，管線的建設(shè)至開工周期較長(zhǎng)，管線附加蠕變、外部荷載等影響誘因不可忽視，再加上施工人員的素養(yǎng)良莠不齊，這種對(duì)管件功耗的影響無(wú)法避開，最終品質(zhì)不好控制。

API6D管道閥門安裝時(shí)，有時(shí)存在施工人員責(zé)任心不強(qiáng)、施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)不到位、不依照程序進(jìn)行安裝調(diào)試等狀況，管線內(nèi)的砂石、泥土、施工垃圾等沒(méi)有清除或則沒(méi)有清除干凈，砂石、泥土等踏入閥腔，沖壓噴濺物粘接在球面或電刷，導(dǎo)致密封副受損，閥門與墊圈接觸的螺孔表面磨損，泥土銹斑，噴嘴卡死，直接影響球閥的密封功耗。因而現(xiàn)場(chǎng)球閥安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)苛根據(jù)施工工藝進(jìn)行。

管道閥門投產(chǎn)后，常年處于開啟狀態(tài)球閥，但又應(yīng)當(dāng)具有高靠譜性，所以須要增強(qiáng)管道閥門的日常維護(hù)工作。對(duì)于閥門噴嘴的養(yǎng)護(hù)，要適當(dāng)?shù)淖⑷霛?rùn)滑油，其注入量結(jié)合閥門的使用情況和使用頻度，那樣既可以保障其密封性，又可以避免雜質(zhì)的步入，同時(shí)防止立方體和噴嘴膠合，避免立方體活動(dòng)時(shí)干磨，保護(hù)聯(lián)軸器和立方體，對(duì)于管道閥門的正常運(yùn)行有顯著的作用。

2.5車禍狀態(tài)的處理舉措

閥門發(fā)生故障導(dǎo)致的影響一般局限在本廠及周邊附近，通常車禍狀況可自行處置，社會(huì)影響可控。而API6D長(zhǎng)輸管道閥門即便發(fā)生故障，對(duì)整條長(zhǎng)輸管道的運(yùn)行導(dǎo)致很大的影響，無(wú)法自行處置，除了引起大量的能源損失、引起很大的大火，并且巨大程度上會(huì)耽擱一些重要項(xiàng)目的順利舉行推行，很多對(duì)國(guó)家和企業(yè)導(dǎo)致的損失是不可估量的，導(dǎo)致的社會(huì)影響較大。在車禍處理時(shí)，還要經(jīng)偵部委、消防部委、安監(jiān)部委、交通部委、醫(yī)療部委、環(huán)保部委、管道搶險(xiǎn)部委、搜救增援部委及時(shí)到場(chǎng)，彼此協(xié)調(diào)。

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)API608與API6D規(guī)范對(duì)閥門的要求、結(jié)合安裝工程實(shí)際進(jìn)行了探討和剖析。長(zhǎng)輸管線安裝工程具備管道長(zhǎng)、口徑大、施工環(huán)境惡劣等特殊性，API6D標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范明示了API6D的閥門與API608的閥門在功能與結(jié)構(gòu)等方面的差別。

我國(guó)長(zhǎng)輸管線安裝工程的建設(shè)投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，管道球閥的開發(fā)起步較晚。一些生產(chǎn)閥門的制造商在生產(chǎn)管道球閥時(shí)，對(duì)管道閥門的相關(guān)規(guī)范要求了解不夠深入，對(duì)長(zhǎng)輸管線安裝工程的特殊性認(rèn)識(shí)不夠，無(wú)法充分理解住戶對(duì)管道閥門提出的技術(shù)要求，非常是對(duì)密封結(jié)構(gòu)和排污、放空、注脂等功能提出的要求，仍按為通常工業(yè)用戶技術(shù)要求的設(shè)計(jì)觀念來(lái)設(shè)計(jì)制造管道球閥，導(dǎo)致了管道球閥在運(yùn)行中存在許多無(wú)法解決的品質(zhì)問(wèn)題，最終不得不更換球閥，導(dǎo)致較大損失。

管道閥門的設(shè)計(jì)者只有認(rèn)真研究API6D標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)要求，充分關(guān)注長(zhǎng)輸管線安裝工程的特殊性，克服API608規(guī)范的禁錮，能夠設(shè)計(jì)出符合規(guī)范要求，滿足長(zhǎng)輸管線安裝工程還要的管道閥門。

閥門廠家專業(yè)針對(duì)各類減壓閥、球閥、防腐閥門

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