根據(jù)ASME B16. 34 介紹的閥門(mén)壓力- 溫度額定值的計(jì)算方法，計(jì)算了常用不銹鋼閥門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)磅級(jí)和特殊磅級(jí)壓力-溫度額定值，并介紹了測(cè)定閥門(mén)在指定溫度下最大工作壓力的試驗(yàn)方法。

1、概述

　　閥門(mén)是一種壓力管道元件，廣泛用于石油、化工、電力、水利、冶金和航天等各個(gè)領(lǐng)域。閥門(mén)的壓力-溫度額定值是指在指定溫度下允許的最大工作壓力。當(dāng)溫度升高時(shí)，最大允許工作壓力隨之降低。壓力-溫度額定值數(shù)據(jù)是在不同工作溫度和不同工作壓力下正確選擇閥門(mén)的重要依據(jù)，也是工程建設(shè)和生產(chǎn)制造的基本參數(shù)。ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了閥門(mén)材料的壓力-溫度額定值，該標(biāo)準(zhǔn)將壓力等級(jí)分為150、300、400、600、900、1 500、2 500 和4 500磅級(jí)，其在高等級(jí)1 500、2 500 和4 500 磅級(jí)之間有較大的跨度。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，技術(shù)

　　結(jié)構(gòu)的劃分更加細(xì)致，在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)提出更高的經(jīng)濟(jì)性要求，所以更加細(xì)化的閥門(mén)壓力-溫度等級(jí)劃分和更加精確的閥門(mén)性能定位就顯得十分重要。本文通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)磅級(jí)和特殊磅級(jí)的304、316、316L 奧氏體不銹鋼閥門(mén)壓力-溫度額定值的分析計(jì)算和閥門(mén)壓力-溫度值試驗(yàn)方法的研究，確定了閥門(mén)在指定溫度下實(shí)際的最大工作壓力，為精確定位閥門(mén)性能提供依據(jù)。

2、計(jì)算

　　標(biāo)準(zhǔn)磅級(jí)閥門(mén)是指符合ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)，除特殊磅級(jí)閥門(mén)和限定磅級(jí)閥門(mén)以外的閥門(mén)。特殊磅級(jí)閥門(mén)是指制造材料通過(guò)ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的無(wú)損檢測(cè)要求、缺陷排除和修復(fù)規(guī)則的閥門(mén)。為滿足閥門(mén)等級(jí)細(xì)致劃分的要求，根據(jù)ASMEB16. 34 的計(jì)算公式，在1 500 磅級(jí)和4 500 磅級(jí)之間增加了2 000、3 000 和3 500 磅級(jí)3 個(gè)等級(jí)。

3、試驗(yàn)方法

　　通過(guò)式(1) 和式(2) 計(jì)算值得出了各材料不同磅級(jí)閥門(mén)的壓力-溫度額定值，但閥門(mén)結(jié)構(gòu)、制造工藝和密封材料等因素不同程度影響著閥門(mén)性能，導(dǎo)致閥門(mén)實(shí)際的壓力-溫度值偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，造成閥門(mén)選用和生產(chǎn)制造的誤差。因此，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力-溫度等級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定閥門(mén)的實(shí)際性能至關(guān)重要。以兩款316 不銹鋼針形截止閥為例(表4) ，對(duì)閥門(mén)壓力-溫度值的試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，并嘗試通過(guò)試驗(yàn)得到閥門(mén)在各溫度下的實(shí)際最大工作壓力。

表4 試驗(yàn)閥門(mén)參數(shù)

　　試驗(yàn)分為活動(dòng)加載閥門(mén)和固定加載閥門(mén)。活動(dòng)加載是指閥門(mén)填料由活動(dòng)的壓緊螺母加載，當(dāng)閥門(mén)填料泄漏時(shí)，可持續(xù)調(diào)節(jié)壓緊螺母直到閥門(mén)再次密封。固定加載是指閥門(mén)填料不可持續(xù)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)以ASME B16. 34 中規(guī)定的數(shù)值為基準(zhǔn)，不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值，試驗(yàn)溫度小于密封填料的最高使用溫度。首先，安裝試驗(yàn)閥，確認(rèn)系統(tǒng)密封( 圖1) ，給閥門(mén)充滿介質(zhì)，但不加壓力。然后，控制交變溫度箱緩慢加熱到溫度T，進(jìn)入保溫階段，保溫時(shí)間為t'( 圖2) ，調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺(tái)，保持壓力顯示數(shù)值緩慢穩(wěn)定升高，直到數(shù)值不再升高或者回落，記錄此時(shí)壓力。

　　對(duì)于固定加載閥門(mén)，以得到的壓力數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，反復(fù)調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺(tái)，直到得到一個(gè)穩(wěn)定的最高密封壓力。對(duì)于活動(dòng)加載閥門(mén)，以一定的力矩( 經(jīng)驗(yàn)值) 擰緊壓緊螺母，每個(gè)溫度下只允許擰緊一次，反復(fù)調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺(tái)，直到得到一個(gè)穩(wěn)定的最高密封壓力。根據(jù)記錄的各溫度下的穩(wěn)定壓力數(shù)據(jù)繪制閥門(mén)壓力-溫度曲線( 圖3) 。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)

圖2 測(cè)試時(shí)間-溫度曲線

　　分析ASME 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定值、活動(dòng)加載閥門(mén)和固定加載閥門(mén)壓力- 溫度值可以看出，在38℃時(shí)，種試驗(yàn)閥門(mén)壓力同標(biāo)準(zhǔn)值基本一致。隨著溫度升高，閥門(mén)的試驗(yàn)結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)值，但活動(dòng)加載閥門(mén)值與標(biāo)準(zhǔn)值接近，而固定加載閥門(mén)等級(jí)相差較遠(yuǎn)。分析原因，雖然閥門(mén)采用了同樣的材料和制造工藝，但PTFE材料受溫度、壓力的影響較明顯，易產(chǎn)生冷流、收縮現(xiàn)象。活動(dòng)加載閥門(mén)通過(guò)再次擰緊填料，消除了冷流、收縮產(chǎn)生的體積損失，補(bǔ)償了密封面比壓的損失，從而具有更高的密封能力。

圖3 PTFE 填料閥門(mén)壓力- 溫度曲線

4、結(jié)語(yǔ)

　　在ASME 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)不銹鋼閥門(mén)等級(jí)采用了更細(xì)致的劃分，計(jì)算了各磅級(jí)閥門(mén)的壓力-溫度標(biāo)準(zhǔn)值，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了閥門(mén)的性能等級(jí)，確定了閥門(mén)實(shí)際的性能指標(biāo)，為工程建設(shè)提供了更大的選擇空間和更精確的選擇依據(jù)。