天然气管道用球阀技术规范

天然气管道用球阀技术规范
    1．基本结构组成
    一般天然气管道用球阀主要是由阀体、阀座、球体、阀杆及传动装置组成。球阀的主要功能是接通和切断管道中流体的通道，球阀是通过传动装置让球体旋转90°来实现开、关功能的。燃气球阀是适用在天然气、原油及成品油管道输送中使用的阀门, 球阀并具有双重密封、防火和防静电功能,当阀腔异常升压时有自动泄压功能, 还具有辅助密封结构及双阻塞排污结构等。常用的天然气管道球阀主要有浮动球结构和固定球结构两大类。

① 浮动式球阀的球体是可以浮动的，在天然气压力的作用下，球体将被紧紧压到出口侧的密封圈上，这是将形成单密封，阀前阀座的密封不能保证。这种结构的球阀特点是结构简单、单侧密封性能好，但其密封面承受的压力较大，故启闭力矩大。

② 而固定式结构球阀的球体具有上、下转轴，下部转轴被固定在阀体下部的轴承上，上部与阀杆相连。球体可沿与阀门通道垂直的轴线转动，不能像浮动结构球阀一样球体可以侧向移动。因此，固定球球阀工作时，阀前流体的压力只传给轴承和阀杆，不会对阀座造成压力，所以固定球阀转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长。固定球阀的阀座是浮动的，浮动阀座借助阀座后弹簧的压力和天然气的压力压紧球体，从而实现密封。

    (1)天然气管道用球阀技术规范内漏的原因

1)施工期造成阀门内漏的原因：

①运输和吊装不当引起阀门的整体损伤从而造成阀门内漏；
②出厂时，打完水压没有对阀门进行干燥处理和防腐处理，造成密封面锈蚀形成内漏；
③施工现场保护不到位，阀门两端没有加装盲板，雨水、砂子等杂质进入阀座，造成泄漏；
④安装时，没有对阀座注入润滑脂，造成杂质进入阀座后部，或焊接时烧伤引起内漏；
⑤阀没有在全开位进行安装，造成球体损伤，在焊接时，如果阀不在全开位，焊接飞溅物将造成球体损伤，当附有焊接飞溅物的球体在开关时进一步将造成阀座损伤，从而导致内漏；
⑥焊渣等施工遗留物造成密封面划伤；
⑦出厂或安装时限位不准确造成泄漏，如果阀杆驱动套或其他附件与之装配角度错位，阀门将泄漏。

2)运行期造成阀门内漏的原因：

①见的原因是运营管理者考虑到较为昂贵的维护费用对阀门不进行维护，或缺乏科学的阀门管理和维护办法对阀门不进行预防性维护，造成设备提前出现故障；
②操作不当或没有按照维护程序进行维护造成内漏；
③在正常操作时，施工遗留物划伤密封面，造成内漏；
④清管不当造成密封面损伤造成内漏；
⑤长期不保养或不活动阀门，造成阀座和球体抱死，在开关阀门时造成密封损伤形成内漏；
⑥阀门开关不到位造成内漏，任何球阀无论开、关位，一般倾斜2°～3°就可能引起泄漏；
⑦许多大口径球阀大都有阀杆止动块，如果使用时间长，由于锈蚀等原因在阀杆和阀杆止动块间将会堆积铁锈、灰尘、油漆等杂物，这些杂物将造成阀门无法旋转到位而引起泄漏——如果阀门是埋地的，加长阀杆会产生并落下更多的锈蚀和杂质妨碍阀球旋转到位，引起阀门泄漏，
⑧一般的执行机构也有限位，如果长期造成锈蚀，润滑脂硬化或限位螺栓松动将使限位不准确，造成内漏；
⑨电动执行机构的阀位设定靠前，没有关到位造成内漏；
⑩缺乏周期性的维护和保养，造成密封脂变干、变硬，变干的密封脂堆积在弹性阀座后，阻碍阀座运动，造成密封失效。

(2)天然气管道用球阀技术规范内漏的判断方法

天然气管线上常用的是固定轴球阀，其一般的检查方法是：将阀门转动到全开或全关位，通过阀体排污嘴的排放检查是否有泄露。如果可以排干净，则证明密封良好。如果始终有压力排出，则可以认为阀门泄漏了，这时要对阀门进行相应的处理。

(3)内漏的处理程序

①首先检查阀门的限位，看是否通过调整限位能解决阀门的内漏。
②先注入一定量的润滑脂看是否能止漏，这时注入速度一定要慢，同时观察注脂枪出口压力表指针的变化来确定阀门的内漏情况。
③如果不能止漏，有可能是早期注入的密封脂变硬或密封面损坏造成内漏。建议这时注入阀门清洗液，对阀门的密封面以及阀座进行清洗。一般*少浸泡半小时，如果有必要可以浸泡几小时甚至几天，待固化物全部溶解后再做下一步处理。在这一过程中能开关活动阀门几次。
④重新注入润滑脂，间断的开、关阀门，将杂质排出阀座后腔和密封面。
⑤在全关位进行检查，如果仍有泄漏，应注入加强级密封脂，同时打开阀腔进行放空，这样可以产生大的压差，有助于密封，一般情况下，通过注入加强级密封脂内漏可以消除。
⑥如果仍然有内漏，就要对阀门进行维修或更换。

2．天然气管道用球阀技术规范的阀座结构
    输送天然气的主管道用球阀均为全通道,以便 通清扫器清扫管道。阀座为组合式( 图1 ) ,其背 面装有弹簧, 当阀门关闭时, 滞留在阀门中腔的介 质因环境温度升高等原因造成中腔压力超压时, 压缩进口端阀座, 阀座则压缩其背面的弹簧, 使其压 力安全泄放。阀座密封面上镶嵌高出金属阀座1～ 115 mm 的聚四氟乙烯( PTFE) 软密封阀座, 阀座为锥形, 与球体形成可靠的线密封。当发生火灾 PTFE 烧损时, 成型的金属阀座在强力弹簧的推动下, 和球体形成“硬密封”, 达到防火要求。国内天然气管道用的球阀有CAMERON球阀、GROVE球阀、上海詹姆斯·莱来斯球阀、自贡球阀等，用的阀座结构有以下几种形式。

    (1)普通阀座
    普通阀座一般用在直径等于小于200mm浮动阀座的球阀上[1]。普通阀座主要是在预紧力或流体的压力作用下，阀座与球体压紧，并使阀座材料产生塑性变形而达到密封，其密封效果取决于阀座在流体的作用下或预紧力的作用下，能够补偿球体不圆度和表面微观不平度的程度。这种阀座结构简单，加工制造方便，应用较为普遍。

    (2)弹性阀座
    弹性阀座形式相对较多，但天然气管线上常用的有螺旋弹簧组阀座和碟形弹簧阀座，这两种阀座都是靠弹簧的弹力和流体的压力将阀座推向球体，从而达到密封。这两种阀座有很好的双向密封能力和良好的弹性补偿能力，但对于螺旋弹簧组阀座来说，每一支弹簧的刚度很难做到一致，以致阀座受力不均，影响阀门的密封性能。相比之下，碟形弹簧的结构简单、紧凑、加工方便，且受力均匀。因此应用相当广泛。

    (3)旋转阀座
    球阀在打开瞬间或关闭终了前，球体与阀座之间形成月牙形的狭窄通道，于是天然气被节流而呈高速喘流湍流状态，经常导致阀座被冲蚀而发生内漏。旋转阀座的主要特点是阀门在启闭过程中，阀座可沿通道的轴线作旋转运动，通过开关阀门使阀座旋转，可使阀座沿圆周方向均匀磨损，改善工作状况，延长使用寿命。

在球阀的法兰上设有防静电装置, 并在球体和 阀杆及阀杆和阀体之间分别设置导电弹簧, 使它们 之间始终保持接触, 当阀门在启闭过程中因为摩擦产生静电时,可以及时导入地下。达到清除静电, 避免火灾和人员伤亡及设备事故的发生。阀杆采用“下装式”, 避免阀腔异常升压时,阀杆被冲出来。阀杆密封采用V 形聚四氟乙烯环,它能将阀腔内部的介质压力及外部压盖的压紧力有效地转化成阀杆部位密封力, 从而实现阀杆处可靠的密封。在工作温度小于120 ℃时, 金属阀座、阀杆及固定轴处的密封均采用O 形圈。在两侧阀座及阀杆的密封部位加装注脂阀,当阀门的密封部位由于擦伤而引起泄漏时, 通过注密封脂可起到短时间的密封作用。