阀门耐火试验标准比较及分析

阀门耐火试验标准比较及分析API6071．概述石油化工工业是国民经济的支柱产业之一，它生产流程复杂，而且在生产过程中使用的原材料、半成品、成品等大都是易燃易爆物质，极易引发火灾和爆炸事故。由于用在某些易着火场合的阀门由于存在发生火灾的潜在危险，往往在这些场合使用的阀门都应做特殊的设计使阀门在遭受一定时间的火烧后仍具有一定的密封性能及操作性能。在衡量阀门的耐火性能方面，耐火试验是一个重要手段。目前国内外针对阀门耐火试验的标准众多，且试验方法及判断标准不尽相同，所以对各个标准进行分析比较，对了解阀门的耐火试验要求以及提高阀门的耐火性能都具有重要的意义。2．比较分析目前国内外现行的主要阀门耐火试验标准有：ANSI／API607—2005《FireTestforSoft—seatedQuarter—turnValves》API6FA—1999《SpecificationforFireTestforValves》API6FD—1995《SpecificationforFireTestforCheckValves》ISO10497—2004《TestingofValve—Firetype—testingrequiremerlts》JB／T6899—1993《阀门的耐火试验》以下就各个标准在适用范围、装置要求、操作方法、评判标准及覆盖评定原则等方面的不同做出分析比较。2．1适用范围的分析比较ANsI／API607—2005的适用范围：软阀座四分之一转的阀门。例如符合APl608标准的球阀、符合APl609标准的蝶阀。API6FA—1999的适用范围：管线用阀门或井口用阀门。例如符合APl6D标准的球阀、旋塞阀、闸阀；符合APl6A标准的平板闸阀等。API6FD—1995的适用范围：管线用阀门或井口用止回阀。例如符合APl6D、APl6A的止回阀。ISO10497—2004的适用范围：具有耐火结构的各种阀门。JB／T6899—1993的适用范围：公称压力不大于42.OMPa的各种阀门。由上述各种标准的适用范围可见，各阀门耐火试验标准针对的产品及范围各不相同，不同类型的产品应选择适合的试验标准。2．2装置要求2．2．1试验系统要求ANSI／API607—2005、API6FA一1999、ISO10497—2004、JB／T6899—1993规定的典型试验系统要求如下。API6FD—1995规定的典型试验系统如下。由以上试验系统图示可知，除止回阀因操作方式不同使试验装置与其他的有一定区别之外，其他各标准对试验系统的要求基本一致。2．2．2热电偶及测温块的要求(1)测温块尺寸要求经过比较分析，所列几个耐火试验标注对测温块的尺寸要求基本一致，热电偶插入的位置应为测温块的中心，具体尺寸如图5所示。(2)热电偶及测温块布置要求耐火试验的火烧期间，对布置于阀门周围测量温度的热电偶及测温块各个标准有不同的要求，如下：ANSI／API607—2005、ISO10497—2004：一般布置为阀门周围布置2只热电偶和2只测温块，当公称尺寸大于等于NPS8(DN200)时增加1只测温块，当软密封阀门公称尺寸小于等于NPS4(DNl00)且压力级小于等于Class300(PN40)时，增加1只插入阀盖内的热电偶和1只插入阀体内的热电偶。API6FA—1999、API6FD—1995：一般布置为阀门周围布置2只热电偶和2只测温块，若试验阀门为API6D产品则当公称尺寸大于NPS6时增加1只测温块；若试验阀门为API6A产品则当公称尺寸大于NPS71/16时同样需增加1只测温块。JB／T6899—1993：一般布置为阀门周围布置2只热电偶和2只测温块，若试验阀门公称尺寸大于DNl50时需增加1只测温块。由以上各标准对热电偶及测温块的要求可以看出，ANSI／API607—2005、ISO10497—2004标准对于小口径低压力的阀门热电偶及测温块布置相对其他标准更加细化，但对于大部分规格的产品几个标准的要求还是基本一致。(3)热电偶及测温块温度要求耐火试验的火烧期间，对于热电偶及测温块所测量的阀门温度各个标准有不同的要求，如下：ANSI／API607—2005、ISO10497—2004：点火后2min内2只测量火焰热电偶的平均温度应达到750℃以上，在剩余的火烧期间2只测量火焰热电偶的平均温度应在750℃～1000℃且在整个火烧期间单只热电偶的最低温度不得低于700℃；火烧期间所有测温块的平均温度应在15min内达到650℃，且在达到规定温度后的剩余火烧期间单只测温块的温度都不得低于560℃；火烧期间阀体内热电偶温度应至少有5min在590℃以上，阀盖内热电偶温度应至少有15min在650℃以上。API6FA一1999、API6FD一1995：点火后2min内2只测量火焰热电偶的平均温度应达到761℃以上，在剩余的火烧期间2只测量火焰热电偶的平均温度应在76l℃～980℃：且在整个火烧期间单只热电偶的最低温度不得低于704℃；火烧期间所有测温块的平均温度应在15min内达到650℃，且在达到规定温度后的剩余火烧期间单只测温块的温度都不得低于565℃。JB／T6899—1993：点火后2min内2只测量火焰热电偶的平均温度应达到760℃以上，在剩余的火烧期间2只测量火焰热电偶的平均温度应在760℃～980℃且在整个火烧期间单只热电偶的最低温度不得低于705℃；火烧期间所有测温块的平均温度应在15min内达到650℃，且在达到规定温度后的剩余火烧期间单只测温块的温度都不得低于565℃。2．3操作要求耐火试验一般分为火烧试验、低压试验、操作试验三个步骤进行但各标准对于各个试验阶段的规定及要求有一定区别，如下：2．3．1试验压力要求ANSI／API607—2005、ISO10497—2004：火烧试验期间的管道压力：对于压力级小于等于Class300(PN40)的软密封阀门，火烧期间试验压力为0.2MPa，对于其他阀门火烧期间试验压力为阀门20℃时最高许用工作压力的75％。低压试验的管道压力：对于小于等于class600(PNl00)的阀门，冷却后需进行试验压力为0.2MPa的低压试验。操作试验的管道压力：操作试验时的管道压力均为阀门20℃时最高许用工作压力的75％。API6FA—1999、API6FD—1995：此两项标准对于试验压力的要求通过表格形式规定，其中火烧试验和操作试验的试验压力为其中的“高压试验压力”，低压试验的试验压力为其中的“低压试验压力”，未列出具体压力数值的表明不做此项试验，具体如下：阀门类别阀门压力等级高压试验压力低压试验压力API6DClassPN/psibarMPapsibarMPa15020/21014.51.5292.00.230050/54037.23.7503.40.3440064/72049.65.0704.80.48600110/108074.57.51057.20.72900150/1620111.711.2///1500260/2700186.218.6///2500420/4500310.321.0///API6ApsibarMPapsibarMPa///200013813.81500103.410.3///300020720.72250155.115.5///500034534.53750258.625.9///1000069069.07500517.151.7///150001034103.511250775.777.6///200001379138.0150001034.2103.5///备注试验压力允许有±10%的偏差。JB／T6899—1993：此标准对于试验压力的要求通过表格形式规定且压力以公称压力(PN)表示，其他非公称压力(PN)表示阀门压力级的也另有规定。火烧试验和操作试验的试验压力为其中的“高压试验压力”，低压试验的试验压力为其中的“低压试验压力”，未列出具体压力数值的表明不做此项试验，具体如下：公称压力PN高压试验压力低压试验压力1.00.80.21.61.22.01.52.51.94.03.00.35.03.80.46.4（6.3）5.00.510.07.70.715.011.5/25.019.242.031.9注：a、试验压力允许有±10%的偏差。b、对于其他压力表示的阀门，高压试验压力为20℃时最高许用工作压力的75%。c、对于其他压力表示的阀门，20℃时最高许用工作压力小于或等于11MPa的需做低压试验，低压试验压力为20℃时最高许用工作压力的7%及0.2MPa两者中的大值。由以上各标准对于试验过程各阶段的试验压力要求可以看出，各标准的高压试验压力一般都规定为常温下最大许用工作压力的75％左右，但低压试验压力的要求各不相同，不过所有标准一般只针对于压力级不大于Class600(或PNl00)的阀门产品才进行低压试验。2．3．2试验项目操作要求ANSI／API607—2005、ISO10497—2004：火烧试验：阀门阀杆处于水平位置在温度达到规定的情况下火烧30分钟，按试验阀门的不同保持管道内的压力(高压试验压力或低压试验压力)，检查在火烧期间通过阀门的内泄漏和外泄漏是符合标准要求。低压试验：对于有低压试验要求的阀门，在火烧结束阀门冷却后保持管道内压力为O．2MPa，检查通过阀门的内泄漏是否符合标准要求。操作试验：在管道内为高压试验压力下打开阀门到全开位置，试验管道末端密封，管道内保持高压试验压力，检查通过阀门各处的外泄漏是否符合标准要求。API6FA—1999：火烧试验：阀门阀杆处于水平位置火烧30分钟，管道内为高压试验压力，检查在火烧期间通过阀门的内泄漏和外泄漏是符合标准要求。低压试验：对于有低压试验要求的阀门，在火烧结束阀门冷却后保持管道内压力为规定的低压试验压力，检查通过阀门的内泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。操作试验：在管道内为高压试验压力下打开阀门到部分开启位置，试验管道末端密封，管道内保持高压试验压力，检查通过阀门各处的外泄漏是否符合标准要求。API6FD一1995：火烧试验：阀门在流向反向安装、直立状态火烧30分钟，需测量火烧期问通过阀门的内泄漏和外泄漏来判断火烧期间阀门是符合标准要求。低压试验：对于有低压试验要求的阀门，在火烧结束阀门冷却后保持管道内压力为规定的低压试验压力，检查通过阀门的内泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。操作试验：通过调节阀门前后端的压力使阀门阀瓣动作，试验管道末端密封，管道内保持高压试验压力，检查通过阀门各处的外泄漏是否符合标准要求。JB/T6899一1993：火烧试验：阀门阀杆处于水平位置火烧30分钟，管道内为高压试验压力．检查在火烧期间通过阀门的内泄漏和外泄漏是符合标准要求。低压试验：对于有低压试验要求的阀门，在火烧结束阀门冷却后保持管道内压力为规定的低压试验压力，检查通过阀门的内泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。操作试验：在管道内为高压试验压力下打开阀门到全开启位置，试验管道末端密封，管道内保持高压试验压力，检查通过阀门各处的外泄漏是否符合标准要求。由以上各操作要求可以看出，尽管各试验标准对耐火试验都分为火烧试验、低压试验和操作试验三个部分但各标准在各个部分的具体检验要求上存在着各自的不同，尤其各标准对于各个部分对试验压力的要求上区别较大。2．4评判标准耐火试验最终判断的依据为通过阀门的内泄漏及外泄漏，各个试验标准对于各泄漏量的要求也各不相同，为方便比较下面用统一的表格形式来列出各标准对于泄漏量的具体规定：ANSI/API607-2005、ISO10497-2004：最大允许泄漏量（mL/min）公称尺寸内泄漏外泄漏DNNPS火烧期冷却后火烧及冷却期冷却后操作后低试验压力高试验压力低试验压力低试验压力高试验压力低试验压力高试验压力81/43212813832/8103/840160161040/10151/260240241560/15203/480320322080/202511004004025100/253211/4128512