管線(xiàn)球閥閥座防火結構分析

1、前言

　　為了滿(mǎn)足我國對石油、天然氣需求的持續增長(cháng)，在未來(lái)一段時(shí)間里，每年將興建幾千公里的大型長(cháng)輸管線(xiàn)，包括增壓站、分輸站、大型儲備庫等油氣儲運項目。由于石油、天然氣易燃易爆的特殊性，對大型油氣儲運項目工程的質(zhì)量要求十分嚴格，對用于這些項目的管線(xiàn)球閥提出除了滿(mǎn)足API6D規范要求外，還要求閥門(mén)制造商提供第三方的防火認證，確保閥門(mén)的結構是安全防火型的。

　　目前，我國閥門(mén)制造商取得的防火證，大多是國外認證公司(如Lloyds'，TUV，ABS等)頒發(fā)，也有一部分是認證公司下設的檢驗公司頒發(fā)。部分閥門(mén)制造商將準備好的被試樣品送至認證公司指定火燒試驗臺進(jìn)行火燒試驗，產(chǎn)品的泄漏量達到API6FA或API607標準規定的范圍，就頒發(fā)防火證書(shū)，被試樣品的結構與提供發(fā)證備案的總裝圖是否一致沒(méi)有明確規定，被試樣品的來(lái)源沒(méi)有明確的確認，火燒試驗臺是否具有供第三方認證試驗所具備的資質(zhì)條件含糊其辭。這樣有些制造商雖取得了防火證，但實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品是否是真正安全防火型，難以另人信服。項目設計單位、業(yè)主工程技術(shù)部門(mén)對國內一些球閥制造商生產(chǎn)的管線(xiàn)球閥能否安全防火常有質(zhì)疑。

　　管線(xiàn)球閥是固定球結構形式，上游端密封為主密封，具有DBB功能，在密封完好的情況下，閥門(mén)在全開(kāi)或全關(guān)狀態(tài)下，可以通過(guò)中腔排污口或放空口來(lái)觀(guān)察上游閥座是否存在泄漏。管線(xiàn)球閥在正常使用下，中腔不帶壓。在火災事故時(shí)，設計合理的閥座防火結構，能夠減緩上游壓力介質(zhì)進(jìn)入中腔的進(jìn)度，避免因中腔升壓而引起介質(zhì)外漏和內漏。具有良好的防火結構設計的閥座，是保證管線(xiàn)球閥具有安全防火性能的主動(dòng)措施。

　　管線(xiàn)球閥的防火結構設計中，閥座防火結構的設計是關(guān)鍵，閥座的防火性能良好，在火災事故狀態(tài)下，可減輕閥桿防火結構、閥體與左右體之間防火結構設計的壓力。本文重點(diǎn)分析管線(xiàn)球閥在火災時(shí)發(fā)生泄漏的原因，對閥門(mén)的防火結構進(jìn)行探討。

2、閥座防火結構設計的目的

　　閥座防火結構設計的目的為：

　　(1)有效保證在火災事故時(shí)，上游壓力介質(zhì)盡可能少的通過(guò)閥座流入閥體中腔，從而引起內漏和外漏。保證在消防隊員到達事故現場(chǎng)之前，不因閥門(mén)使火災事故擴大;在消防隊員到現場(chǎng)后，利用消防設備能夠快速壓住火勢，消除火災事故。

　　(2)真正使產(chǎn)品的結構符合API6D規范的要求。使產(chǎn)品能通過(guò)火燒試驗，取得防火證書(shū)。

3、閥座防火結構設計

　　在金屬閥座圈與閥體間設置石墨防火密封環(huán)；在金屬閥座圈與球體間設置防火金屬密封。結構如圖1、2所示。

圖1 橡膠密封閥座結構

圖2 塑料密封閥座結構

　　火災后，所有橡膠件和塑料件的密封將失效，失火后的密封功能由石墨防火密封環(huán)和球座防火金屬密封實(shí)現�；馂那昂突馂暮蟮拿芊鈱φ杖鐖D3、4所示。

(a)正常密封狀態(tài)

(b)火災后密封狀態(tài)

圖3 橡膠密封閥火災發(fā)生前后密封對比

(a)正常密封狀態(tài)

(b)火災后閥座密封狀態(tài)

圖4 塑料密封封火災前后閥座密封對比

4、閥座火災后泄漏原因分析

　　球閥閥座在正常情況下密封應無(wú)泄漏。在火災情況下，無(wú)論是橡膠密封閥座，還是塑料密封閥座所有橡膠件和塑料件密封性能失效，閥座將發(fā)生泄漏，此時(shí)，閥座防火結構設計的優(yōu)劣，直接影響閥門(mén)的防火性能。閥座泄漏途徑越少，泄漏量越少，閥門(mén)的防火性能越好。閥座泄漏途徑一般有3種情況：

　　(1)泄漏途徑1

　　閥座密封圈失效后，介質(zhì)通過(guò)閥座與球體之間的通道發(fā)生泄漏，如圖5所示。

(a)橡膠密封閥座

(b)塑料密封閥座

圖5 塑料密封與球體之間的泄漏