石油、天然气工业用螺柱连接阀盖的钢制闸阀检测

石油天然气工业用螺柱连接阀盖钢制闸阀检测详解

在石油、天然气工业中，螺柱连接阀盖的钢制闸阀广泛应用于各类苛刻工况下的管线系统，负责可靠的截断功能。其性能直接关系到生产安全、环境保护与运行效率。为确保此类阀门在长达数十年的服役期内稳定可靠，出厂前及使用过程中实施全面、严格的检测至关重要。检测的核心在于验证阀门结构的完整性、密封的有效性及操作的可靠性。以下是关键检测项目的详细阐述：

一、 主体结构与几何尺寸检测

1. 外观质量检查：
   • 铸件/锻件表面： 检查阀体、阀盖等主要承压件表面是否存在裂纹、气孔、夹砂、冷隔、缩松等铸造/锻造缺陷，以及机械损伤（如划痕、凹坑）。目视结合渗透检测（PT）或磁粉检测（MT）进行。
   • 焊缝质量 (如适用)： 对焊接连接的阀体、焊接端等部位，进行焊缝外观检查（成形、余高、咬边等），并按标准要求进行无损检测（RT射线检测或UT超声检测）。
   • 标识与标记： 核对阀门上的永久性标记（如规格、压力等级、材料代号、流向箭头、制造商标识等）是否清晰、完整、符合规范要求。
2. 壁厚测量：
   • 使用超声波测厚仪（UT）对阀体、阀盖的关键承压部位（特别是铸造阀体易产生壁厚不均的区域）进行壁厚测量，确保实测壁厚不小于设计规定的最小壁厚，满足强度要求。
3. 结构长度与端部尺寸：
   • 精确测量阀门法兰端面间的结构长度，确保符合相关管路标准（如ASME B16.10）。
   • 检查法兰端面的尺寸（外径、螺栓孔中心圆直径、孔径、孔数）、密封面型式（RF突面、RTJ环连接面等）及粗糙度，确保与配对法兰兼容。
   • 检查螺纹端（NPT, BSP）或对焊端（BW）的尺寸和坡口型式是否符合要求。
4. 阀体中腔开档尺寸：
   • 测量阀体内部用于容纳闸板的全开位置空间尺寸，确保闸板能完全提升到位，实现无阻碍全流通。
5. 中法兰接触平面度与粗糙度：
   • 平面度： 使用精密平尺和塞尺或光学平晶检测阀体与阀盖中法兰密封面的平面度，确保紧密贴合，防止泄漏。通常要求达到特定的平面度公差（如每英寸直径内小于0.001英寸）。
   • 粗糙度： 检查密封面的表面粗糙度（Ra值），确保达到设计要求的加工精度，为垫片提供有效的密封基础。
6. 材料验证：
   • 核对质量证明文件（MTC），确认阀体、阀盖、闸板、阀杆、阀座、螺柱螺母等主要承压件及关键零件的材料牌号符合订单及设计规范要求（如ASTM A216 WCB/WCC, A351 CF8/CK3MCuN, A182 F304/F316/F51/F55等）。必要时进行光谱分析（PMI）抽检。

二、 密封性能检测

1. 阀体强度试验 (壳体试验)：
   • 目的： 验证阀体、阀盖及其连接处在承受额定压力的能力，确保结构强度。
   • 方法： 阀门处于半开状态（防止闸板试验受压卡死），封闭阀门两端，通过阀体上的试验接口向阀门内腔施加试验压力。
   • 压力： 试验压力通常是阀门在38°C (100°F) 时额定压力（Class或PN）的1.5倍。
   • 介质： 通常使用水（可添加防锈剂）或惰性气体（如氮气，需特别注意安全）。
   • 保压时间： 达到试验压力后，保压时间按适用标准规定（如ASME B16.34通常要求≥3分钟，API标准可能要求更长如≥15分钟）。
   • 判定： 保压期间，目视检查阀体、阀盖外表面及所有连接处（特别是中法兰垫片区域）不得有任何可见的泄漏、永久变形或结构损伤。壳体无任何渗漏或湿润迹象。
2. 上密封试验 (背密封试验)：
   • 目的： 验证当阀门在全开位置时，阀杆填料函上端的“上密封座”与阀杆之间的密封性能。此密封在填料失效时可作为应急备用。
   • 方法： 阀门处于全开位置（此时上密封应处于啮合状态），封闭阀门两端出口。通过试验接口向阀门内腔施加试验压力。
   • 压力： 试验压力同阀体强度试验压力（1.5倍阀门额定压力）。
   • 介质： 同上。
   • 判定： 在保压期间，检查阀杆填料函上方区域（通常在阀盖顶部或填料压盖处）不得有可见泄漏。允许填料函区域有轻微湿润，但不允许形成连续水滴或明显气泡（具体判定依据标准）。
3. 低压密封试验 (主密封试验 - 低压)：
   • 目的： 初步验证阀门主密封副（闸板与阀座）在较低压力下的密封性能，有助于发现明显缺陷。
   • 方法： 阀门处于关闭状态。试验压力依次施加到阀门的每一端（入口端），另一端（出口端）通大气或浸入水中便于观察。通常使用惰性气体（如空气或氮气）。
   • 压力： 试验压力通常为0.5-0.7 MPa (5-7 bar) 或 100 psi（取决于标准）。
   • 判定： 在规定保压时间内，检查阀座密封副及中法兰、填料函等所有可能的泄漏路径，特别是出口端（敞开端）不得有可见气泡逸出（浸水法）或其他泄漏迹象。
4. 高压密封试验 (主密封试验 - 高压)：
   • 目的： 验证阀门主密封副（闸板与阀座）在接近或等于额定工作压力下的密封性能，是核心密封性测试。
   • 方法： 同低压密封试验方法，阀门关闭，分别对每一端加压。
   • 压力： 试验压力通常是阀门在38°C (100°F) 时额定压力的1.1倍（API标准通常要求）。
   • 介质： 通常使用水（可加防锈剂）或惰性气体。气体试验灵敏度更高，但需严格安全措施。
   • 判定： 在规定保压时间内，阀座密封副处不得有任何可见泄漏（对于液体介质，不允许水滴形成并滴落；对于气体介质，浸水法检测时不允计气泡逸出）。同样需检查其他潜在泄漏点（如中法兰）。
   • 注意： 对于双向密封闸阀，需分别对两个流向进行高压密封试验；对于单向密封闸阀，按设计流向进行高压密封试验，反向可能仅进行低压或按设计要求试验。

三、 功能部件与操作性能检测

1. 闸板与导轨配合检查：
   • 检查闸板在阀体导轨内的滑动是否顺畅、无卡涩。
   • 测量闸板与导轨之间的间隙，确保在合理范围内，过小易卡死，过大易泄漏或影响导向。
   • 检查闸板两密封面与阀座密封面的平行度和接触情况（必要时可通过着色检查初步判断接触均匀性）。
2. 阀杆检测：
   • 表面质量： 检查阀杆表面（特别是与填料和上密封接触区域）的光洁度，应无划伤、裂纹、腐蚀等缺陷。
   • 直线度： 检查阀杆的直线度，确保升降顺畅。
   • 螺纹检查： 检查阀杆梯形螺纹的完好性，无损伤、毛刺。
3. 填料函检查：
   • 检查填料函底部的填料垫是否安装正确、平整。
   • 检查填料环的数量、型式（如石墨编织、PTFE成型环等）是否符合要求。
   • 检查填料压盖与阀杆的间隙是否均匀，压盖螺栓是否易于调节。
4. 螺柱与螺母检查：
   • 检查连接阀体与阀盖的中法兰螺柱（螺栓）、螺母的材料、规格、数量是否符合要求。
   • 检查螺纹是否完好无损。
   • 扭矩测试 (至关重要)： 按照规定的程序和扭矩值拧紧螺柱螺母，确保中法兰垫片获得均匀、足够的密封比压。通常使用经过校准的扭矩扳手按十字交叉顺序分步紧固。
5. 操作力矩测试：
   • 在空载（无水压）状态下，使用力矩扳手测量阀门从全关到全开以及从全开到全关所需的最大操作力矩。
   • 目的： 验证阀门启闭是否顺畅轻便，力矩值是否在合理范围内（符合标准或采购规范要求），为选择执行机构提供依据。
6. 启闭灵活性与位置指示：
   • 手动操作阀门数次，全程应感觉平稳、无异常卡阻、跳动或异响。
   • 检查阀杆的升降是否与手轮/齿轮箱的转动协调同步。
   • 核对阀门的开度指示（如阀杆螺纹外露部分、指针刻度盘等）是否准确对应全开和全关位置。

四、 其他可能涉及的检测

• 无损检测 (NDT)： 除上述提到的PT、MT、RT、UT外，关键部位（如高压力等级、特定材料或有特殊要求的阀门）可能要求进行更全面的无损检测。
• 硬度测试： 对阀座密封面、闸板密封面、阀杆等关键部位进行硬度测试，确保满足耐磨、耐蚀要求。
• 清洁度检查： 特别是对于氧气服务、腐蚀性介质或洁净管道系统，阀门内部清洁度需符合特定要求（如目视无颗粒物、油脂残留，或进行颗粒物测试）。
• 涂层检查： 检查外部涂漆或涂层的厚度、附着力、均匀性和完整性。

总结： 对石油天然气工业用螺柱连接阀盖钢制闸阀的检测是一个系统性工程，涵盖从原材料验证、几何尺寸、结构强度到核心密封性能及操作可靠性的全方位验证。尤其强调阀体强度试验、高压密封试验、低压密封试验、上密封试验以及中法兰螺柱的精确扭矩控制。这些严格的检测项目是确保阀门在高温、高压、腐蚀、冲刷等严酷工况下长期安全、可靠、无泄漏运行的基石。制造商和使用单位均应高度重视并严格执行相关检测规程。