淺談PE燃氣管道中PE球閥的應用
聚乙烯(PE)球閥由于具有良好的物理性能，耐腐蝕性，使用壽命長(cháng)，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，已成為輸送管網(wǎng)不可缺 少的管道控制元件。本文對幾種常見(jiàn)的PE球閥結構做了說(shuō)明，列出PE球閥的7大性能特點(diǎn)，并對選擇PE球閥時(shí)應注意事項、PE球閥的檢驗項目以及PE球閥安裝使用的要點(diǎn)等內容作了重點(diǎn)說(shuō)明。最后，結合實(shí)際應用情況，證明了PE球閥具有優(yōu)良的性能，值得推廣普及和廣泛應用。
1、聚乙烯球閥簡(jiǎn)介
聚乙烯(polyethylene)，簡(jiǎn)稱(chēng)PE，是人類(lèi)發(fā)明石油化工產(chǎn)品以來(lái)應用最廣泛的塑料之一，自20世紀80年代以來(lái)，因具有良好的物理性能，耐腐蝕性，使用壽命長(cháng)，價(jià)格便宜且安裝維護方便等優(yōu)點(diǎn)而逐漸被人們所關(guān)注，隨著(zhù)人們對PE材料的不斷研究發(fā)展，出現了PE80、PE100等適用于管道輸送燃氣的PE材料。
而隨著(zhù)PE管道在各地燃氣輸送管網(wǎng)中的大量使用，作為其同壽命、同性能，焊接簡(jiǎn)單、密封性能好、使用方便的聚乙烯(PE)球閥，已作為不可缺少的管道控制元件得到越來(lái)越多的使用和重視。
在世界上，美國思凡絡(luò )斯措姆公司首先研制生產(chǎn)了PE球閥，并大量應用于PE燃氣管路系統，目前生產(chǎn)PE球閥的國家有美國、法國、德國、日本、韓國等。20世紀90年代中期隨著(zhù)PE燃氣管道在我國的推廣應用，人們逐漸認識到PE球閥在性能/價(jià)格方面的優(yōu)越性，并逐漸開(kāi)始使用 PE球閥代替金屬球閥。90年代末期我國開(kāi)始研制、生產(chǎn)中國自己的PE球閥，至今已能生產(chǎn)32～315mm的標準閥門(mén)和單/雙放散閥門(mén)，形成了一定的批量并廣泛應用于我國PE燃氣管網(wǎng)中。
本文結合山西省運城市經(jīng)緯燃氣有限公司燃氣敷設的實(shí)際情況，對PE球閥及其使用注意事項做一簡(jiǎn)要的分析和說(shuō)明。
2、PE球閥的基本結構
PE球閥可以分為無(wú)放散型和放散型兩類(lèi)，而放散型又分為單放散型和雙放散型，但它們的關(guān)鍵結構是相同的。也可以分為小型聚乙烯閥門(mén)(SD63以下) 和大型聚乙烯閥門(mén)(SD63以上，含SD63)。小型聚乙烯閥門(mén)一般不設放散口，大型聚乙烯閥門(mén)可根據需要采用不設，設1個(gè)或2個(gè)放散口。
PE球閥從結構形式上分為通徑和縮徑兩種。通徑球閥的通孔內徑與相應管材的內徑大小一致，而縮徑球閥通孔內徑比相應管材的內徑要小(見(jiàn)表1)。因此從輸氣量上縮徑球閥較通徑球閥要小，但體積較小，重量輕，價(jià)格也相對較低。
表1 兩種不同結構的PE球閥的比較
從結構上看，PE球閥屬于浮動(dòng)球閥，閥球在外力的作用下，會(huì )作相對于閥體的位移，對閥座產(chǎn)生壓力作用，使閥座上的密封圈產(chǎn)生變形，閥座產(chǎn)生蠕變;而當閥殼體受到軸向拉力或壓力作用時(shí)，閥球基本上不受影響，而閥殼體帶動(dòng)閥座產(chǎn)生拉伸或收縮變形;閥殼體內部受到細小硬物影響時(shí)，有可能劃傷閥球表面或損壞密封圈
3、PE球閥的性能特點(diǎn)
PE燃氣球閥對管網(wǎng)供氣的穩定性、安全性及壽命起著(zhù)重要的作用，與傳統金屬球閥相比，在結構上、連接方法上及操作使用方面均有其特殊性，主要表現在以下幾個(gè)方面：
(1)無(wú)外漏。PE 閥門(mén)閥體和端管的連接部位主要采用熔接(熱熔連接或電熔連接)，因此整個(gè)閥門(mén)殼體的熔接、寬連接強度高，密封性能優(yōu)良。與橡膠圈類(lèi)接頭或其他機械接頭相比，不存在因接頭扭曲造成外部泄露的危險;PE球閥與管道直接焊接形成不可拆卸整體，無(wú)漏點(diǎn)，不存在因接頭扭曲造成外部泄露的危險。
(2)耐腐蝕。聚乙烯為惰性材料，除少數強氧化劑外，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。耐土壤腐蝕性非常好，無(wú)電化學(xué)腐蝕，不需要防腐層。
(3)免維護和修理。PE管壁光滑，不結垢，具有超低摩擦阻力，為環(huán)保型產(chǎn)品。
(4)可直埋。使用專(zhuān)門(mén)設計的聯(lián)接套筒及與之配套的閥筒、井蓋結構;標準閥無(wú)需建造閥門(mén)井，可直埋;放散型閥門(mén)只需建淺井。
(5)施工方便。PE球閥的外殼材料本身就是PE，因此，與PE管道系統連接極其方便，熱熔對接或電熔連接均可;PE閥門(mén)與金屬閥門(mén)相比質(zhì)量輕，便于安裝，開(kāi)閉容易，操作力矩小;閥門(mén)為全通徑，壓力損失小。
(6)高韌性。聚乙烯是一種高韌性的材料，其斷裂伸長(cháng)率一般超過(guò)500%，對管基不均勻沉降的適應能力非常強，也是一種抗震性能優(yōu)良的管道。
(7)使用壽命長(cháng)。聚乙烯材料可使用50年以上，這是國外根據聚乙烯管材環(huán)向抗拉強度的長(cháng)期靜水壓設計基礎值(HDB)確定的，已被國際標準確認。
4、PE球閥的選擇標準及注意事項
閥門(mén)的設置，主要用作管道檢修，維護和預留管口，特別是在管道出現故障、事故，需要臨時(shí)斷氣的時(shí)候，閥門(mén)的作用尤為重要。作為管道的控制元件，除了必須具有與PE管道相同的耐壓性外，閥門(mén)的功能主要體現在密封和扭矩兩項：閥門(mén)在關(guān)閉時(shí)，必須有良好的密封性能;而在啟閉閥門(mén)時(shí)，則需要閥門(mén)具有相對較小的扭矩，即較小的開(kāi)啟力而便于操作。所以綜合以上所述，優(yōu)良、適當的閥門(mén)的選擇對于使用中的方便操作及燃氣工程的安全運行來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。因而，在選擇PE球閥時(shí)，應著(zhù)重考察以下幾點(diǎn)：
(1)產(chǎn)品執行質(zhì)量是否符合標準。產(chǎn)品標準是識別產(chǎn)品是否合格的唯一依據，ISO10933是國際標準，EN1555-4是歐洲標準。我國標準GB15558.3-2008《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統-第3部分：閥門(mén)》，制定原則是依據國際標準ISO10933和歐洲標準EN1555- 4為基礎，依照符合中國實(shí)際情況而修改完成。主要是通過(guò)一系列嚴格的檢測要求，而設定了諸多的針對性的條件來(lái)檢驗球閥的密封性和啟閉扭矩是否達到標準要求，而這些都是強制性的要求。
(2)產(chǎn)品使用的主要原材料是否合格。聚乙烯是一種熱塑性的工程材料，具有一定的強度、剛度、韌性、抗沖擊性、耐腐蝕性和耐磨性。通過(guò)控制聚合工藝和在聚合時(shí)加入一定量的共聚單性，可以調整或改善聚乙烯材料的性能。因此，聚合工藝的先進(jìn)與否直接導致材料性能的差異。為了管網(wǎng)系統長(cháng)期安全運行，燃氣管材、管件及閥門(mén)必須使用根據材料類(lèi)型分級的管材專(zhuān)用料(PE80、PE100)和混配料，不能使用色母。
(3)生產(chǎn)過(guò)程中以及對最終產(chǎn)品的檢測能力是否具備。
(4)企業(yè)的資信情況、國家規定的生產(chǎn)資質(zhì)是否具備，企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)保體系是否通過(guò)ISO9001：2000版認證及企業(yè)的銷(xiāo)售服務(wù)承諾是否切實(shí)實(shí)施等。
5、PE球閥的檢驗
按照國標GB15558.3-2008的要求，每只PE球閥都要求進(jìn)行三個(gè)項目的出廠(chǎng)檢驗，即外觀(guān)檢驗、扭矩檢驗、密封性能檢驗，合格后才能出廠(chǎng)。
由于PE球閥檢驗的特殊性，除外觀(guān)檢驗外，扭矩檢驗和密封性能檢驗項目一般燃氣用戶(hù)不具備檢驗條件，特別是帶壓密封性能檢驗，決不能用夾緊金屬閥門(mén)，更不能用千斤頂來(lái)頂緊PE閥門(mén)，這樣會(huì )使閥體產(chǎn)生應力變形而損害，燃氣企業(yè)通�？蓱{產(chǎn)品的合格證作為產(chǎn)品是否合格的依據。
6、PE球閥的安裝及使用要點(diǎn)
(1)閥門(mén)安裝前應在現場(chǎng)陰涼處放置一段時(shí)間，使閥門(mén)溫度與管材溫度基本一致。閥門(mén)與管材應避免在陽(yáng)光下暴曬，盡量使安裝與使用時(shí)的溫度相差不大，以減少溫差應力對閥門(mén)的影響。
(2)閥門(mén)拆除包裝時(shí)，應保持焊接區域的干凈，管線(xiàn)應吹掃干凈。在完全開(kāi)啟閥門(mén)的情況下與管線(xiàn)焊接。在安裝時(shí)必須保證PE球閥的接管與PE管道的同軸性，閥桿應處于垂直狀態(tài)，以保證PE球閥的關(guān)閉開(kāi)啟的正常操作。
(3)由于PE閥門(mén)的安裝焊接完全等同于PE管道的焊接，所以閥門(mén)的所有焊接方法和質(zhì)量檢驗均應符合國家聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規范。
(4)回填土的密實(shí)度符合要求，避免出現不均勻沉降。
(5)不應參與吹掃，更不能作為吹掃末端，以免吹掃時(shí)的雜物在閥芯處積聚，破壞其密封性能。
(6)放散裝置是PE管道實(shí)施燃氣與其他氣體進(jìn)行置換與取樣用的，不應作為管道吹掃的出氣口或強度試驗、嚴密性試驗的進(jìn)氣口。
(7)對已安裝的PE球閥，無(wú)論該PE球閥是否在線(xiàn)運行，應在間隔～ 3個(gè)月進(jìn)行數次開(kāi)啟與關(guān)閉操作，使PE球閥處于平滑正常的良好狀態(tài)。
(8)關(guān)閉、開(kāi)啟操作時(shí)，操作桿應處于垂直狀態(tài)，平穩用力，操作到位。
7、PE球閥的應用
高、中壓PE管道主管上應設置分段PE閥門(mén)，并應在閥門(mén)兩側設置放散管。高、中壓PE燃氣管支管起點(diǎn)處也應設置PE閥門(mén)，可單側放置放散管。
PE 球閥主要為埋地中密度PE管線(xiàn)配套，輸送及截斷各種燃氣介質(zhì)流。該閥可直埋于地下，只需安裝很簡(jiǎn)單的護套、啟閉座配件，就可使用專(zhuān)用扳手在地面上執行啟閉操作，PE球閥適用的介質(zhì)為符合國家標準的凈化天然氣、液化石油氣和人工煤氣等。
本公司由于早期使用的是金屬球閥，隨著(zhù)時(shí)間的推移，連接處生銹，有部分管道發(fā)生堵塞，部分管道發(fā)生泄漏，造成了很大的損失。針對此，公司將金屬球閥換成了PE球閥。更換后，這些管道都運行良好，氣損及泄漏得到了有效的控制，所以說(shuō)PE球閥在PE管中的應用是值得推廣普及的。
8、結語(yǔ)
PE球閥具有優(yōu)良的性能，隨著(zhù)聚乙烯材料的進(jìn)一步研究與發(fā)展，PE閥門(mén)會(huì )有更好的應用。
