管線閥門的發(fā)展歷程
管道輸送已成為當代能源運輸?shù)闹饕绞剑瞄L距離管道輸送油、氣、煤等資源已成為當今世界解決能源輸
送的主要手段。世界上主要油氣生產(chǎn)國和消費國都大量使用長輸管線來解決油氣資源的運輸問題，天然氣的輸送
95%以上采用管道輸送方式。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上已有油、氣長距離輸送管線總長度超過260萬公里，其中，天然氣
輸送管線總長度約140萬公里，占總長度的二分之一以上。
從國外的建設和運行的經(jīng)驗來看，在同樣輸送量的情況下，建一條大口徑管道比建幾條小口徑管道更為經(jīng)濟；而且
在一定范圍內(nèi)提高介質的輸送壓力同樣能夠增加效益。國外，長輸管線直徑大于1米的管道長度約占總長度的80%。
大管徑為1420毫米，高壓力為11.8MPa。
長輸管線在起點站、中間增壓站、干線上和各系統(tǒng)的出入端等處需設置啟閉和控制的閥門。因可能受到各類災害和
事故的影響，長距離油氣輸送管道可能會產(chǎn)生斷裂、油氣外漏、起火爆炸等問題，長輸管線每隔20～30千米一段距
離的管路上，還需設置一個緊急切斷閥、電動閥或氣動閥等閥門。可見一條長輸管線上將使用很多的閥門。長輸管
線經(jīng)過沙漠、雨林沼澤、山地、平原，所經(jīng)地區(qū)氣候惡劣、環(huán)境條件差，因此對閥門的要求比通用閥門更高，管線
閥門要具有更高的強度和更好的密封性能、更高的使用壽命、操作快速輕便、維修方便。
國外長輸管線起步早、發(fā)展較快，我國還沒有大口徑的長輸管線，大口徑的長輸管線的建設處于起步階段，因此，
須認真做好配套產(chǎn)品的標準制定、產(chǎn)品性能檢驗等工作。
二、長輸管線用閥概況
利用長輸管線輸送需控制介質的流動，因而在管線上需要大量的閥門。長輸管線上的閥門，主要有兩種用途：①
在干線和各系統(tǒng)的出入口處，起啟閉切斷作用和安全保護作用；② 在管線起點站和中間增壓站內(nèi)，起控制介質輸
送的作用。
國外，長輸管線上選用量大的閥門主要為：平板閘閥、球閥、緊急切斷球閥、止回閥、快速球型調(diào)節(jié)閥等。閥門
的連接形式為：法蘭連接和對接焊兩種。閥門的驅動方式有：手動、電動、氣動、液動、電-液聯(lián)動、氣-液聯(lián)動等
多種驅動形式。
國外，長輸管線用閥主要執(zhí)行美國石油學會標準API 6D規(guī)范，并符合相應的產(chǎn)品標準。
（一）從長輸管線用閥的發(fā)展趨勢來看，要求管線閥門有以下特點和功能：
⑴ 具有良好密封性能的閥門（適應各種介質和多變的工況條件）；
⑵ 具有良好防火性能的閥門；
⑶ 結構緊湊、體積較小，并具有抗蝕性能和耐磨損的閥門；
⑷ 適用于長輸管線大口徑的閥門和輸送液化天然氣的高壓低溫閥門；
⑸ 便于清管和具有良好的抗外應力結構；
⑹ 機電一體化程度高的閥門。
管線閥門1914年，第一條9公里長的輸油管線在美國中部建成，從此拉開管道工業(yè)發(fā)展的序幕。用管線來輸送液體或氣體，其成本是鐵路運輸?shù)?/3，海上運輸?shù)?/3，所以近一百年來獲得了迅速的發(fā)展。長距離輸送管道稱之謂長輸管線，長輸管線上使用的閥門稱之謂管線閥門，有球閥、閘閥、止回閥、旋塞閥，是一種滿足管道運輸?shù)奶厥庖螅邆涮厥夤δ艿膶Ｓ瞄y門。對于球閥則稱之謂管線球閥。規(guī)范管線球閥的技術標準是美國石油協(xié)會頒發(fā)的API規(guī)范6D《石油天然氣工業(yè)－管道輸送－管線閥門》，新版本2000年1月頒布的第22版，以及1999年頒發(fā)的國際標準ISO14313-1999。
實際上管道工業(yè)的迅速發(fā)展是二十世紀五十年代的事，根據(jù)《Pipeline》雜志2000年統(tǒng)計，全世界已建成管線260萬公里，其中輸油管線80萬公里，輸氣管線140萬公里，其他石油化工產(chǎn)品輸送管線40萬公里。輸油輸氣管線是一條能源供應線，是一條生命線，已遍布全球，并且每年仍以3萬公里的速度遞增。管線閥門的高壓力級PN42.0Mpa(Class2500)，閥門大通徑60英寸(DN1500)。
世界上著名的長輸管線如美國阿拉斯加到大西洋東海岸長島的原油輸送管線，穿過北極圈凍土層和美國五大湖的沼澤地；俄羅斯橫貫西伯利亞的輸油管線；地中海地區(qū)從阿爾及利亞經(jīng)摩洛哥至西班牙的輸氣管線，全長2000公里，穿過沙漠，阿特拉斯山脈和直布羅陀海峽；在東南亞從菲律賓經(jīng)馬來西亞、爪哇、蘇門答臘，至泰國全長6276公里輸氣管線，其中1094公里海底輸氣管線，等等。
硬密封球閥的結構可追溯到1904年，已有人申請了結構專利，但一直未獲得商品化，它的發(fā)展也是20世紀50年代的事，這是由于1943年美國杜邦公司聚四氟乙烯塑料的發(fā)明，這種材料具有一定的彈性，自潤滑性，優(yōu)良的耐腐蝕性，十分適宜于作為閥門的密封材料。以及車球機、磨球機的進步。由于這種閥門是全通徑、低流阻，十分適宜作為長輸管線用閥，所以管線球閥已逐步取代管線閘閥、旋塞閥，是一種近50年來發(fā)展快的一個閥門新品種。
二、 管線輸送對管線球閥的嚴格要求
長輸管線是全球性的，是一條能源供給線，從北極圈到赤道，從高山到海底，從高原到沙漠，其間穿過地震帶、沼澤地、凍土層、江河、湖泊、山坡。有架設的，有直埋地下，在野外操作，維修困難，要求30年使用壽命。一般輸送原油、天然氣，雖經(jīng)處理但含硫，含鐵銹及金屬顆粒，且要求零級密封，實際的使用環(huán)境惡劣和能源供給線的重要性，對管線球閥提出了嚴格的技術要求.
1、 強度和韌性
閥門除了承受內(nèi)部介質壓力之外，尚需承受地基承載，由于環(huán)境溫度變化而引起的軸向拉力和壓力，考慮滑坡，地面沉降，洪水而引起的外部載荷，在寒帶及冰凍地區(qū)尚需考慮材料低溫沖擊韌性，防止低溫脆性斷裂。對于全焊接閥體球閥，焊縫及熱影響區(qū)，需要按照斷裂力學理論，考慮其斷裂韌性(CTOD)
2、零級的密封要求
閥門要求零級密封，以確保對下游端管線的有效截斷，考慮介質中金屬顆粒對零級密封的影響，金屬對金屬密封作為初級密封,PTFE/橡膠對金屬作為次級密封,硬密封球閥以及一旦密封失效時應采取緊急密封措施。
3、具備失火安全和防靜電功能；
管線球閥設計需考慮失火安全(fire safe),一旦失火，閥門的外漏和內(nèi)漏不能超過API607規(guī)定的泄漏標準；球體被非金屬材料夾持，可能產(chǎn)生靜電，必須與閥體導通，在24VDC下，電阻值<10歐姆。
4、DBB功能(Double Brock & Bleed)
在閥腔排泄時，上游端閥座和下游端閥座應同時自動切斷，以確保排放時的安全。
5、防止閥腔壓力的夾持；
無論閥門處于開啟或關閉位置，均應防止介質在閥腔中被夾持，如果介質可能夾持，則對于氣體介質或液體介質均要確保自動泄放閥腔內(nèi)的壓力，閥腔壓力泄放的大值不超過閥壓力額定值的1.33倍，外部壓力泄放閥的口徑為DN15或更大。
6、排泄
閥腔的介質可以排泄；并通過此排泄孔對閥門進行在線密封檢測。
7、位置指示
無論手動或動力驅動，要有明顯的閥位指示表明閥門處于開啟位置或關閉位置；
8、傳動鏈
傳動鏈的設計扭矩至少應為球閥大扭矩的2倍。
9、硫化工況
承壓部件及螺栓材料應具有抗應力裂化的能力，符合NACE,MR 0175要求.
10、緊急切斷功能
長距離管道輸送系統(tǒng)采用衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA System)，當管線壓降速率或持續(xù)時間達到某一設定值，閥門應緊急切斷；
11、考慮地下水的電位腐蝕和應力腐蝕.
采用全焊閥體結構，管道陰極接地和外表面防腐，來防止電位腐蝕和應力腐蝕。
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