閥門(mén)壓力試驗的質(zhì)量控制
論述了試驗人員、采用標準、試驗設備和試驗方法等是影響壓力試驗質(zhì)量的主要因素，提出了相應的質(zhì)量控制措施。
1、概述
閥門(mén)的壓力試驗包括殼體試驗和密封試驗，其目的是檢驗閥門(mén)承壓部件的強度和嚴密性。在試驗過(guò)程中，通過(guò)觀(guān)察承壓部件有無(wú)明顯變形或破裂，驗證閥門(mén)是否具有設計壓力( 或公稱(chēng)壓力) 下安全運行所必需的承壓能力，通過(guò)觀(guān)察閥體及連接處有無(wú)滲漏，檢驗閥門(mén)各部位的嚴密性。在對閥門(mén)壓力試驗過(guò)程中，如果試驗設備選型不當，操作程序不符合要求，將會(huì )嚴重影響閥門(mén)的檢驗質(zhì)量，為閥門(mén)正常使用留下安全隱患。
2、分析
2.1、檢驗人員
人員因素是試驗質(zhì)量形成過(guò)程中的重要因素。檢驗人員必須做到嚴格按照檢驗標準，確保試驗壓力和保壓時(shí)間，遵循誰(shuí)檢驗誰(shuí)負責，誰(shuí)簽字誰(shuí)負責的原則開(kāi)展檢驗工作。閥門(mén)檢驗人員還應了解閥門(mén)設計制造的相關(guān)知識，懂得閥門(mén)的結構和原理，熟悉材料的基本特性，明確閥門(mén)容易出現缺陷的薄弱部位和應力分布狀況，掌握相關(guān)標準條款的內容和內涵，積極思考，有的放矢，認真分析，做到不漏檢，不誤判。
2.2、檢驗標準
標準是檢驗工作和評定的依據，因標準規定技術(shù)參數的差異( 如試驗壓力和保壓時(shí)間) 往往得出不同的結論。如某閥門(mén)依據GB /T 13927 - 2008 的要求，閥門(mén)殼體壓力試驗為2. 4MPa，保壓時(shí)間為1min，未發(fā)現滲漏現象。但是，閥門(mén)按照GB 50540- 2009 的相關(guān)要求進(jìn)行壓力試驗，殼體試驗壓力2. 4MPa，保壓不少于5min，在保壓2. 2min 后閥體出現了滲漏。
目前，閥門(mén)壓力試驗使用的標準主要有GB /T13927 - 2008、GB 50540 - 2009 和SH 3518 - 2000等，其試驗壓力基本相同即為公稱(chēng)壓力( 或最高工作壓力) 的1. 5 倍，但保壓時(shí)間相差較大( 表1) 。由于通徑與安全狀況存在一定關(guān)系，因此根據不同通徑規定不同保壓時(shí)間顯得更科學(xué)合理。另外殼體壓力試驗是超過(guò)最高工作壓力的抗拉強度試驗，如果閥門(mén)內存在微裂紋等缺陷，在拉應力作用下容易出現擴展現象，隨著(zhù)保壓時(shí)間的延長(cháng)，微裂紋擴展到表面而出現滲漏現象。閥體內裂紋性缺陷應嚴格控制，同時(shí)采用何種檢驗標準應根據閥門(mén)的類(lèi)型和用途科學(xué)選擇。
2.3、試驗設備
閥門(mén)壓力試驗一般通過(guò)閥門(mén)試驗機完成。目前國內生產(chǎn)的閥門(mén)試驗機主要有抱卡式和頂壓式兩種。頂壓式是兩個(gè)密封板將閥門(mén)對頂形成預緊力并通過(guò)O 形圈實(shí)現密封。裝卡閥門(mén)前，先調整油缸壓力與試驗壓力相匹配( 一般閥門(mén)試驗機制造廠(chǎng)提供試驗壓力- 油缸壓力- 公稱(chēng)通徑關(guān)系曲線(xiàn)) ，然后開(kāi)始升壓到試驗壓力( 圖1) ，閥門(mén)在開(kāi)始升壓前，閥體將受到較大壓應力，容易造成閥體變形和開(kāi)口缺陷的自閉，甚至損壞閥門(mén)。
表1 閥門(mén)壓力試驗主要標準規定的試驗壓力、保壓時(shí)間以及試驗溫度
(a) 壓力試驗之前(b) 殼體試驗保壓期間(c) 密封性試驗
圖1 頂壓式壓力試驗時(shí)閥體軸向應力分布
抱卡式試驗機通過(guò)三爪將閥門(mén)法蘭與密封盲板夾在一起，并通過(guò)O 形圈密封。裝卡閥門(mén)前，先調整油缸壓力與試驗壓力相匹配。閥門(mén)法蘭與密封盲板夾緊后，升壓之前，閥體應力為0，盲板受到閥體內部的推力，由于作用力與反作用力，閥門(mén)本體受到拉應力。密封試驗時(shí)，介質(zhì)側受到拉應力，無(wú)介質(zhì)側應力為0( 圖2) 。
(a) 升壓之前(b) 殼體試驗(c) 密封試驗
圖2 抱卡式壓力試驗時(shí)閥體軸向應力分布
根據試驗方式分析，頂壓式和抱卡式各有優(yōu)缺點(diǎn)，特別是對閥體內的應力分布有明顯不同。采用頂壓式試驗機工裝結構簡(jiǎn)單，裝卡方便，檢驗速度快，但閥體應力主要為壓應力( 軸向) ，容易掩蓋缺陷。采用抱壓式試驗機閥體應力主要為拉應力( 軸向) ，容易產(chǎn)生缺陷( 如微裂紋等) 。對于直徑較大閥門(mén)的壓力試驗，宜采用抱卡式，避免閥門(mén)因壓緊力過(guò)大造成損壞。閥門(mén)試驗機特別是頂壓閥門(mén)試驗機采用伺服系統，該系統可以根據試驗壓力自動(dòng)調節壓緊力。
2.4、環(huán)境溫度
環(huán)境溫度也是影響閥門(mén)壓力試驗的重要因素，多數標準對壓力試驗的溫度作了明確規定。GB /T13927 - 2008 中規定，試驗介質(zhì)的溫度應在5 ～ 40℃之間。工業(yè)閥門(mén)基本采用金屬材料制造，由于金屬材料在環(huán)境溫度較低時(shí)，易發(fā)生脆性破壞。當溫度接近材料的無(wú)延性轉變溫度( 金屬溫度由高到低下降時(shí)，金屬材料由塑性變形轉變?yōu)榇嘈云茐牡臏囟? 時(shí)，材料容易產(chǎn)生缺陷或破壞。因此閥門(mén)壓力試驗時(shí)，其環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度不宜低于5℃，對于低合金鋼不宜低于15℃。
2.5、試驗方法
殼體試驗時(shí)，閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，無(wú)論從何方向引入介質(zhì)，對試驗結果沒(méi)有太大的影響。密封試驗時(shí)，對于規定了介質(zhì)流通方向的閥門(mén)( 如截止閥等) ，應按規定的流通方向加壓。對于止回閥，應按流向相反的方向引入介質(zhì)并加壓。如果介質(zhì)引入方向錯誤，容易造成閥門(mén)試驗結果錯誤或無(wú)法進(jìn)行試驗。
閥門(mén)上密封試驗時(shí)，閥門(mén)應處于全開(kāi)狀態(tài)，使上密封關(guān)閉，給體腔充滿(mǎn)試驗介質(zhì)，并逐漸加壓到規定的試驗壓力，然后檢查上密封性能。
2.6、閥門(mén)內氣體
在向閥門(mén)引入液態(tài)介質(zhì)時(shí)，閥門(mén)內的部分氣體容易聚集于腔體的最高處或死角。GB /T 13927 -2008 規定，進(jìn)行壓力試驗時(shí)，應排凈閥門(mén)體腔內的空氣。但實(shí)際試驗過(guò)程中，只有立式閥門(mén)試驗機可以設置排氣孔進(jìn)行排氣，在臥式閥門(mén)試驗機上無(wú)法實(shí)現。當受檢閥門(mén)達到試驗壓力后穩壓階段時(shí)，其試驗壓力可能不斷下降，因此不能因為不能保壓而判斷閥門(mén)不合格，此時(shí)應分析其原因，檢查閥門(mén)外觀(guān)是否存在泄漏部位。
2.7、試驗介質(zhì)
閥門(mén)壓力試驗所用的試驗介質(zhì)通常循環(huán)使用。閥門(mén)內的油脂、鐵屑等雜物進(jìn)入試驗介質(zhì)，將會(huì )影響試驗機啟閉件( 換向閥等) 的密封性，造成無(wú)法穩壓，因此不能單憑不能穩壓來(lái)判斷閥門(mén)壓力試驗合格與否。為了消除試驗介質(zhì)對試驗結果的影響，應定期更換試驗用水或進(jìn)行水質(zhì)處理，清除油脂和鐵屑等污物，定期清洗和更換過(guò)濾器、水路和啟閉元件，確保試驗質(zhì)量。
2.8、涂漆
閥體表面涂漆的閥門(mén)，不僅容易造成外觀(guān)缺陷的漏檢，對壓力試驗也產(chǎn)生一定的影響。因為直徑較小的孔洞，如果用漆封堵，可以承受較高的壓力。在實(shí)際檢驗過(guò)程中的保壓期間，應注意觀(guān)察涂漆部位，如有突起，應剝開(kāi)漆膜，檢查是否存在微孔等缺陷。
3、結語(yǔ)
壓力試驗是閥門(mén)檢驗的重要內容之一，為了減少閥門(mén)壓力試驗不利因素的影響，應從人員、設備、方法及環(huán)境等方面，提升試驗人員的責任意識、技術(shù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。只有正確選擇試驗設備的類(lèi)型和加壓方式，加大試驗設備的維護保養，根據閥門(mén)的結構類(lèi)型采用正確的操作方法，在標準規定的環(huán)境條件下進(jìn)行壓力試驗，不斷探索閥門(mén)壓力試驗的新技術(shù)和新方法，確保試驗結果的準確性和真實(shí)性，才能不斷提高閥門(mén)質(zhì)量檢驗的水平。
