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      1 概述

      隨著中哈輸油管線、西氣東輸一線、二線等長(zhǎng)輸管線的建設(shè), 國(guó)內(nèi)對(duì)長(zhǎng)輸管線閥門的需求越來(lái)越大。長(zhǎng)輸管線的輸送壓力和管路通徑逐步增大, 以西氣東輸為例, 西一線設(shè)計(jì)壓力為1010MPa, 公稱通徑為1 000mm, 西二線設(shè)計(jì)壓力為1210MPa,公稱通徑為1 200mm。長(zhǎng)輸管線用閥門多采用球閥, 普通的壓力試驗(yàn)機(jī)不能適應(yīng)大口徑高壓管線閥門壓力試驗(yàn)的需要( 如Class900, PN48 in. 閥門) , 閥門強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)介質(zhì)對(duì)試驗(yàn)裝置的推力達(dá)26MN, 而且, 對(duì)于設(shè)有焊接袖管的全焊接球閥,在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)難度很大。為滿足壓管線閥門的壓力試驗(yàn)需要, 研制了適用于焊接端及法蘭端, 具有卡環(huán)結(jié)構(gòu)和自緊式密封結(jié)構(gòu)及在袖管焊接坡口位置設(shè)置密封面的壓力試驗(yàn)裝置。

      2 結(jié)構(gòu)

      長(zhǎng)輸管線閥門與管道的連接通常有法蘭連接和焊接連接形式( 圖1) 。對(duì)于焊接端, 有兩種情況,一種是不要求焊接袖管的, 一種是要求焊接袖管的。近年來(lái), 全焊接球閥在長(zhǎng)輸管線上運(yùn)用越來(lái)越多, 為防止閥門在與管道焊接時(shí)遭到損壞, 免做焊接工藝評(píng)定, 通常在閥門端部焊接一段袖管( 圖2) 。對(duì)于法蘭連接閥門, 試驗(yàn)時(shí)只需設(shè)計(jì)一片盲板, 與閥門法蘭端連接, 即可進(jìn)行壓力試驗(yàn), 相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

     對(duì)于焊接端不帶袖管的閥門, 采用圖3 所示裝置進(jìn)行壓力試驗(yàn), 該裝置主要由卡環(huán)、活節(jié)螺栓、支撐環(huán)、盲板、密封環(huán)和O 形圈等組成。由于焊接端閥門沒(méi)有盲板固定位置, 需要在閥體上加工一道環(huán)槽, 便于固定卡環(huán)。卡環(huán)采用對(duì)開(kāi)式, 通過(guò)活節(jié)螺栓連接, 在卡環(huán)和盲板之間添加支撐環(huán), 減少卡環(huán)和盲板的彎曲變形。由于各管線的配管尺寸不同, 閥門端部尺寸略有變化, 為提高互換性, 降低制造成本, 將密封環(huán)和盲板制作成分體結(jié)構(gòu)。密封環(huán)與盲板和閥門之間通過(guò)O 形圈構(gòu)成密封。對(duì)于API Class600 以上級(jí)別閥門, 密封環(huán)可采用圖4 所示結(jié)構(gòu), 用PTFE 材料制造。在密封環(huán)與閥門內(nèi)腔接觸處的內(nèi)側(cè)加工一道斜槽, 形成類似唇形密封的結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí), 閥內(nèi)腔介質(zhì)壓力會(huì)將密封環(huán)的外側(cè)推向閥體, 形成自緊式密封, 使密封更為可靠。密封環(huán)與閥體的密封可以不靠卡環(huán)與盲板之間的螺桿預(yù)緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

      對(duì)于焊接端帶袖管的閥門, 采用圖5 所示裝置進(jìn)行壓力試驗(yàn)。該裝置主要由卡環(huán)、盲板、螺桿和O 形圈等組成, 與不帶袖管的焊接端閥門試驗(yàn)裝置類似。對(duì)于袖管壁厚大于18mm 的閥門, 加工及焊接袖管產(chǎn)生的變形較小, 可以在袖管端部加工高度為60mm 的密封帶, 采用與焊接端不帶袖管的閥門試驗(yàn)裝置相同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。對(duì)于袖管壁厚較薄的閥門, 在加工及焊接過(guò)程中袖管易產(chǎn)生變形, 要在其內(nèi)孔實(shí)現(xiàn)密封難度非常大。此時(shí)可以選擇圖6 所示的密封結(jié)構(gòu), 在盲板上加工一凸臺(tái), 高度為60mm 左右。凸臺(tái)上端倒20b斜角, 便于裝配時(shí)導(dǎo)向。凸臺(tái)底部尺寸與袖管內(nèi)孔尺寸相同, 裝配時(shí)可以通過(guò)擰緊拉桿螺栓對(duì)袖管端部進(jìn)行校圓。在盲板上加工O 形圈槽, 使O 形圈與袖管端部焊接坡口位置形成密封。

      3 計(jì)算

      3.1 盲板壁厚

      3.2 螺栓數(shù)量

      4 結(jié)語(yǔ)

      在普通的壓力試驗(yàn)機(jī)不能適應(yīng)大口徑高壓管線閥門壓力試驗(yàn)的情況下, 采用卡環(huán)結(jié)構(gòu)和自緊式密封結(jié)構(gòu)及在袖管焊接坡口位置設(shè)置密封面的壓力試驗(yàn)裝置對(duì)焊接端及法蘭端連接的長(zhǎng)輸管線閥門進(jìn)行壓力試驗(yàn)。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造成本低, 試驗(yàn)操作方便, 取得了較好的使用效果。