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氧气阀门的选用在检验中的重点

2020-08-10 10:14来源:Admin5浏览:
[摘 要]由于氧气是助燃介质,在使用过程中,若管道内压力过高、流速过大在特定场合造成夹带颗粒的湍流撞击效应引起激发能量,或者存在非金属及金属颗粒导致的摩擦静电,再或者存在油脂等易燃物,其助燃性能极易引起并加剧爆炸事故。在氧气阀门选型时,应严格控制材质选择。在检验中应该严格控制。 
  [关键词]氧气 阀门选型 
  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)01-0176-01 
  许多阀门具有管道走向和介质流向要求,例如截止阀节流阀减压阀止回阀等,如果装倒装反,就会影响使用效果与寿命(如节流阀),或者根本不起作用(如减压阀),甚至造成危险(如止回阀)。一般阀门,在阀体上有方向标志,安装时,方向标志应与介质流向一致;万一没有,应根据阀门工作原理,正确识别。 
  氧气无色无味,氧元素最常见的单质形态。熔点-218.4℃,沸点-183℃。不易溶于水,1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21% 。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。常温下不很活泼,与许多物质都不易作用。但在高温下则很活泼,能与多种元素直接化合,这与氧原子的电负性仅次于氟有关。随着工业的发展,氧气在生产中的作用越来越大,要求越来越高。不论是在工业生产和使用中,氧气管道作为用氧的中枢,其在选材及安装等各个环节都应该进行控制,否则将会发生不可估量的影响。而作为中间的阀门,在选用及安装过程中显得由为重要。以下重点探讨从《氧气站设计规范》及《氧气用阀门 技术条件》二个方面对氧气阀门的要求。 
  一、设计压力对氧气阀门材质的限制 
  (一)《氧气站设计规范》(GB 50030-2013 ) 中关于氧气阀门形式、材质和压力之间的要求如下: 
  1 、设计压力大于0.1MPa的氧气管道上,不得采用闸阀; 
  2 、设计压力大于或等于1.0MPa且公称直径大于或等于150mm的氧气管道上的手动阀门,宜设旁通阀; 
  3 、设计压力大于1.0MPa,公称直径大于或等于150mm的氧气管道上经常操作的阀门,宜采用气动阀门; 
  4 、阀门材料选用应符合以下的规定。 
  (1)设计压力<0.6MPa,阀体、阀盖采用可锻铸铁、球墨铸铁或铸钢,阀杆采用碳钢或不锈钢,阀瓣采用不锈钢。 
  (2)设计压力为0.6~10MPa,采用全不锈钢、铜基合金或不锈钢与铜基合金组合、镍及镍基合金。 
  (3)设计压力>10MPa,采用铜基合金、镍及镍基合金 
  注:① 设计压力大于或等于0.1MPa管道上的压力或流量调节阀的材料,应采用不锈钢或铜基合金或以上两种材料的组合。 
  ② 阀门的密封填料宜采用聚四氟乙烯或柔性石墨材料。 
  (二)《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016)中对氧气阀门材质和压力之间的要求如下: 
  1、最高工作压力p≤0.1,壳体材料为碳钢、不锈钢,阀内件材料为不锈钢。 
  2、最高工作压力0.1  3、最高工作压力0.6  4、最高工作压力3  5、最高工作压力10  二、介质流速对氧气阀门材质的限制 
  《氧气站设计规范》(GB 50030-2013 ) 中关于氧气阀门材质和流速之间的要求如下:氧气管道的管径应按下列条件计算确定: 1 计算流量应采用该管系最低工作压力、最高工作温度时的实际流量; 2 流速应为工作压力下的管内氧气实际流速,氧气管道内的最高流速不得超过要求。 
  《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016) 中对氧气阀门材质和流速之间的要求如下: 阀门体内的流速应不高于氧气管道流速的限制,不同材料管道的氧气流速限制的规定。 
  在氧气流体输送的过程中,氧气在管道系统中流动会发生改变,欧洲工业气体协会(EIGA)制定的标准 IGC Doc 13/12E《Oxygen Pipeline and Piping Systems》中将氧气工况划分为“撞击场合”和“非撞击场合”。同样在《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》(GB16912-2008)中也参考了EIGA的划分方式。其定义:使氧气流动方向突然改变或产生旋涡的位置,从而引起氧气中夹带的颗粒对管壁的撞击,这样的位置称为“撞击场合”。“撞击场合”容易发生激发能源,引起燃烧与爆炸,是危险场合,安全控制要求更加严格。氧气阀门就是典型的“撞击场合”。 
  《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016)中给出流速计算的方法: 按使用管道的工况条件,应采取适当的措施控制阀门流道内的流速,流速应以阀门内实际截面积进行计算。对于阀内结构有明显节流的阀门,应以相应开度时,阀前压力下的体积流率与节流口面积作为计算流速的依据,并据此选择阀门内件材质。对于阀门出口流速,应以节流后压力下的体积流率及阀门出口面积作为计算流速的依据。由于阀门内部的流速要高于管道的流速,因为截面积发生了变化,所以根据上表1去选择的话,不大好把握。因此JB/T12955-2016 对阀门的材质和流速之间的关系作出了如下的补充:当阀门流道内的流速超过范围时,阀体应选用相应压力下的豁免材料。 
  三、禁油脱脂 
  根据《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016) 中对于脱脂处理的定义如下:“用无机非可燃清洗剂、二氯乙烷、三氯乙烯等溶剂或超声波方法去除零件表面油污的处理过程”。阀体和阀内件在组装前后都应该进行禁油脱脂处理,以防止内腔在制造过程中产生或遗留的铁屑、油脂、灰尘、极小的固体颗粒等。在氧气通过阀门时产生摩擦,引起燃烧或爆炸等危险后果。 
  四、氧气阀门选型检验要点 
  1、阀门类型 
  氧气管道上的阀门应选用氧气专用阀,国内氧气管道上多选用截止阀(也可选用氧气专用球阀),普通阀门介质流动方向是下进上出。在氧气工况下,阀门流道与普通阀门有所不同,选择上进下出,以保证阀杆受力良好,且阀芯快速关闭。 
  2、阀体材质 
  建议在3MPa以下选用不锈钢;在3MPa以上选用Inconel 625 或Monel 400 合金钢。 
  3、阀内件材质 
  常规做氧气阀门内件只有Inconel 和 Monel,但是由于Inconel 625在高溫应用场合较Monel K500有优势,故选择如下: 
  (1) 阀内件选用 Inconel 625加表面硬化处理; 
  (2) 阀杆/套筒材质选用 Inconel X-750 或 Inconel 718; 
  (3) 阀门尽量不做缩径处理,保持与原有管道同口径;且阀芯阀座不宜做硬质堆焊,因为堆焊时由于工艺水平限制,易产生一定的不安全因素。 
  (4) 阀门密封环材质选用无油脂模压石墨(含碳量低); 
  (5) 上阀盖选用双填料,填料选用耐高温无油脂石墨(可耐468℃); 
  (6) 因为氧气在流动中遇到毛刺或凹槽,都会产生高速摩擦,积聚大量热能,如果遇到碳化合物可能发生爆炸,阀门内件表面的光洁度要达到 ISO 8051-1 Sa2的要求。

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