管线阀门结构、特点与性能全面解读

淡饭黄齑

管道输送已成为当代能源运输的主要方式，应运而生的管线阀门发展迅速，极大的推动了管道输送的进程。管线阀门到底被如何定义，它的结构、特点与性能究竟有何不同？

管线用阀的结构和特点

平板闸阀

[size=1em]结构：

平板闸阀是一种关闭件为平行闸板的滑动阀。其关闭件可以是单闸板或是其间带有撑开机构的双闸板。闸板向阀座的压紧力是由作用与浮动闸板或浮动阀座的介质压力来控制。如果是双闸板平板闸阀，则两闸板间的撑开机构可以补充这一压紧力。

[size=1em]特点：

平板闸阀主要特点为：结构长度较短、密封性能好、操作扭矩较小且启闭操作力较接近、流阻小、阀门不必设置异常升压的装置，带导流孔的平板闸阀可以通过清扫器清洁管道。但阀门的结构高度高，约为管道直径的3～4倍。

球阀

[size=1em]结构：

球阀，指的是用带圆形通孔的球体作启闭件，球体随阀杆转动，以实现启闭动作的阀门。启闭件（球体）由阀杆带动，并绕方工球阀作轴线作旋转运动。

[size=1em]特点：

结构较紧凑、密封性能好、启闭90°旋转可快速启闭阀门、操作时间较短，采用注入密封脂可形成二次辅助密封，防火结构的阀座在火灾时能保证阀门的密封，配套快速切断装置可实现阀门的紧急启闭。

球形调节阀

[size=1em]结构：

球形调节阀，包括左阀体、阀座、球体、阀杆轴、右阀座，其特征在于：在球体中央与原有的流道孔呈垂直地设有贯通球心的圆孔通道，在通道内放置蝶板、蝶板一端的凸棱与阀杆轴一端的槽相配合，另一端由限位环限位。

[size=1em]特点：

球形调节阀的流量大，结构简单、稳定性好、操作维修方便，全开时流阻小，允许使用压差较大，噪声小、抗气蚀性能好。

止回阀

[size=1em]结构：

止回阀都有一个开启压力，当工作介质压力大于止回阀开启压力时，弹簧被压缩，止回阀挡板被推开，介质顺利流过。当工作介质回流时，介质会把挡板压在止回阀阀体上，介质压力越大，压得越紧，此时挡板完全隔断了整个系统，杜绝了介质回流的可能，通过止回阀第部结构可以更直观的理解。

特点

止回阀多带阻尼结构，可有效消除管道的振动和降低流阻；采用双重密封（低压采用弹性密封，高压采用金属-金属密封），密封效果好；可通过管道清扫器。

泄压阀

[size=1em]结构：

泄压阀结构主要有两大类：弹簧式和杠杆式。弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。杠杆式是靠杠杆和重锤的作用力。随着大容量的需要，又有一种脉冲式泄压阀，也称为先导式泄压阀，由主泄压阀和辅助阀组成。当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主泄压阀，并将主泄压阀打开，使增高的介质压力降低。

[size=1em]特点：

由于开泵或停泵可能使管道内介质流速变化和压力波动，产生冲击波。为消除冲击波的影响，长输管线上采用泄压阀来减轻冲击波。

减压阀

[size=1em]结构：

减压阀是通过阀弹簧即可设定出口压力200X型减压阀(可调式减压阀)。当阀门从进口端给水时，水流过针阀进入主阀控制室，出口压力通过导管作用到导阀上。当出口压力高于导阀弹簧设定值时，导阀关闭。控制室停止排水，此时主阀控制室内压力升高并关闭主阀，出口压力不再升高。当阀门出口压力降到导阀弹簧设定压力时，导阀开启，控制室向下游排水。

[size=1em]特点：

在分支管道上设置减压阀，用来恒定用户进口端的介质压力，多采用先导式减压阀，受介质清洁度的影响小、压力控制精度较高、性能稳定。

技术要求

长输管线是全球性的，是一条能源供给线，从北极圈到赤道，从高山到海底，从高原到沙漠，其间穿过地震带、沼泽地、冻土层、江河、湖泊、山坡。有架设的，有直埋地下，在野外操作，维修困难，要求30年使用寿命。一般输送原油、天然气，虽经处理但含硫，含铁锈及金属颗粒，且要求零级密封，实际的使用环境恶劣和能源供给线的重要性，对管线阀门提出了严格的技术要求。

那么，针对管线阀门，到底有哪些技术要求呢？

1.强度和韧性

阀门除了承受内部介质压力之外，尚需承受地基承载，由于环境温度变化而引起的轴向拉力和压力，考虑滑坡，地面沉降，洪水而引起的外部载荷，在寒带及冰冻地区尚需考虑材料低温冲击韧性，防止低温脆性断裂。对于全焊接阀体球阀，焊缝及热影响区，需要按照断裂力学理论，考虑其断裂韧性（CTOD）。

2.零级的密封要求

阀门要求零级密封，以确保对下游端管线的有效截断，考虑介质中金属颗粒对零级密封的影响，金属对金属密封作为初级密封,PTFE/橡胶对金属作为次级密封,以及一旦密封失效时应采取紧急密封措施。

3.具备失火安全和防静电功能

管线球阀设计需考虑失火安全（fire safe）,一旦失火，阀门的外漏和内漏不能超过API607规定的泄漏标准；球体被非金属材料夹持，可能产生静电，必须与阀体导通，在24VDC下，电阻值<10欧姆。

4.DBB功能

在阀腔排泄时，上游端阀座和下游端阀座应同时自动切断，以确保排放时的安全。

5.防止阀腔压力的夹持

无论阀门处于开启或关闭位置，均应防止介质在阀腔中被夹持，如果介质可能夹持，则对于气体介质或液体介质均要确保自动泄放阀腔内的压力，阀腔压力泄放的最大值不超过阀压力额定值的1.33倍，外部压力泄放阀的口径为DN15或更大。

6.排泄

阀腔的介质可以排泄；并通过此排泄孔对阀门进行在线密封检测。

7.位置指示

无论手动或动力驱动，要有明显的阀位指示表明阀门处于开启位置或关闭位置。

8.传动链

传动链的设计扭矩至少应为球阀最大扭矩的2倍。

9.硫化工况

承压部件及螺栓材料应具有抗应力裂化的能力，符合NACE,MR0175要求。

10.紧急切断功能

长距离管道输送系统采用卫星监控系统（SCADA System），当管线压降速率或持续时间达到某一设定值，阀门应紧急切断。

11.地下水电位腐蚀和应力腐蚀

采用全焊阀体结构，管道阴极接地和外表面防腐，来防止电位腐蚀和应力腐蚀。

长输管线阀门使用材料

长输管线阀门的选材应满足强度、密封、使用寿命、高温、高压、耐磨、耐腐、防火、抗静电等方面的要求。

长输管线对阀门性能试验要求

长输管线受地理条件和自然条件的影响，须承受气候温差的变化、地形和地震等的影响。因此，长输管线阀门的检验与试验更严格，要进行壳体强度耐压试验、密封性试验、动作性能试验、弯曲试验、抗拉试验、耐火试验、耐久性试验等，有的阀门还应做耐寒和耐热试验。试验阀门应密封性能好、操作灵活、动作准确、耐久性好，对于输送有颗粒介质的阀门还应做耐磨性试验。

国内外有关标准规范概况[size=1em]国外部分标准

目前，长输管线阀门主要使用美国石油学会标准API6D《管线阀门规范》和相应的产品标准，如：API 594《对夹式止回阀》、API 599《钢制和球墨铸铁旋塞阀》、API 600《炼油厂用法兰或对焊连接钢制闸阀》、API 607《软密封面球阀的耐火试验》、API 608《法兰和对焊端的金属球阀》、API 6FA《阀门耐火试验规范》、BS 4460《石油工业用钢制球阀》等。

API 6D《管线阀门规范》标准是对管线阀门制造、检验、采购等综合要求的一项标准，其他产品标准，对产品的适用范围、连接型式、结构长度、性能要求、检验与试验、标志等进行详细要求。API 6D《管线阀门规范》标准内容有：范围、总则、材料、阀门的类型和类别、试验、标记、质量控制的要求、贮存和发运、附录（采购指南、度量换算、补充试验要求、引用规范和标准）九个章节。

[size=1em]国内部分标准

国内现有长输管线用阀门标准有: JB/T 5298-1991《管线用钢制平板闸阀》、JB/T 7745-1995《管线球阀》，其他长输管线产品应用通用阀门的产品标准，一些特殊阀门（紧急切断阀等）没有国家或行业标准。尚没有统一的管线用阀门的标准规范。与国外标准相比国内现有的行业标准的内容较简单，内容不够完整，要求也较低。