阀门基础知识

2005.81阀门基础知识•阀门基本概念•阀门常用材料•常见腐蚀类型•阀门检验和测试•证书和常用标准2005.82阀门定义•什么是阀门–阀门是一种管路附件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，控制输送介质运动的一种装置，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能–可以控制液体,气体,泥浆,干粉等介质–工业和生活必不可少的产品•阀门发展的历史–起源于几千年前,是非常古老的产品–但是随着材料,控制技术的发展,阀门技术也不断发展–特殊行业、工艺上应用的阀门属于高科技的产品2005.83阀门分类-按用途和作用分类•按用途和作用分类–截断阀类：其作用是接通和截断管路的介质，如闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和隔膜阀–调节阀类：其作用主要是用来调节介质的流量、压力和温度等参数，如调节阀、截流阀和减压阀等–止回阀类：其作用主要是防止介质倒流，如止回阀和底阀等–分流阀类：其作用是用来分配、分离或混合管路中的介质,如分配阀、疏水阀等–安全阀类：其作用是防止装置中介质压力超过规定值，从而对管路或设备提供超压安全保护，如各种形式的安全阀2005.84阀门分类-按驱动方式分类•按驱动方式分类–手动阀：此类阀门靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动阀门–动力驱动阀门：此类阀门利用各种动力源进行驱动，主要包括：电动阀、气动阀、液动阀和电磁阀等–自动阀：此类阀门不需要外力驱动，而利用介质本身的能量来使阀门动作，如止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等2005.85阀门分类-按动作方式分类•按动作方式分类–直行程阀线性多回转–角行程阀90°回转阀180°多回转阀2005.86阀门分类-按公称压力分类•按公称压力分类–真空阀门：工作压力低于标准大气压–低压阀门：公称压力≤1.6MPa–中压阀门：6.4MPa≥公称压力1.6MPa–高压阀门：10MPa≥公称压力≥8MPa–超高压阀门：公称压力≥100MPa2005.87阀门分类-按工作温度分类•按工作温度分类–高温阀门：工作温度高于450℃–中温阀门：工作温度高于120℃，而低于或等于450℃–常温阀门：工作温度高于或等于-40℃，而低于或等于120℃–低温阀门：工作温度低于-40℃–深冷阀门:工作温度达到-196℃2005.88阀门分类-通用分类法•这类分类法是既按阀门的工作原理和作用来划分，同时又考虑到阀门结构上的区别，这是目前国内外最常用的分类方法，一般分为：闸阀，截止阀，蝶阀，止回阀，隔膜阀，旋塞阀，球阀，减压阀，疏水阀，调节阀，安全阀,管夹阀等2005.89阀门主要应用•闸阀：开关工艺，高温、高压•刀闸阀：开关工艺，低温、低压；（其中“V”型可作调节应用）•截止阀：开关和调节（调压）工艺均可•止回阀：止回工艺•球阀：开关工艺（“V”型可作调节应用）•蝶阀：开关和调节（调流）工艺应用•安全阀和呼吸阀：对压力容器或工艺管道的过压或负压保护应用•PFA内衬阀门：腐蚀性强的工艺应用•危险介质阀门：危险、有毒介质应用•减温减压器：对蒸汽工艺的减温减压应用•取样阀和取样系统：对介质的取样应用2005.810阀门主要结构•阀体•阀内件•阀杆•阀杆填料2005.811阀门主要附件(开关型和调节型)–过滤器减压阀(三联件）–电磁阀–阀位反馈–定位器–保位阀–快速排气阀–气控阀–手动操作机构2005.812阀门主要技术性能•衡量阀门产品的设计水平和加工质量的主要指标，主要性能包括：–强度性能：阀门承受介质压力的能力–密封性能：阀门各密封部件阻止介质泄漏的能力–流动阻力：介质在流经阀门时产生的压力损失–动作性能，其包括：启闭力和启闭力矩启闭速度动作灵敏度和可靠性使用寿命2005.813阀门常用术语•公称通径•连接方式•各类常用标准•公称压力（压力等级/钻孔标准）•温度压力曲线•流量系数•流量特性•闪蒸和气蚀•阀门扭矩2005.814公称通径阀门的流通孔径•公制（mm）•英制（inch）•一般的表示方式：DNinch½”¾”1”1-¼”1-½”2”2-½”3”4”5”mm1520253240506580100125inch6”8”10”12”14”16”18”20”24”28”mm1502002503003504004505006007002005.815压力•表示方法：bara;barg;Pascal;psi;kg/cm21bara=0barg=100KPa=14.5psi=1Kg/cm2•入口压力(上游)=P1•出口压力(下游)=P2•压差(Δp)单位为bar.(notinbaraorbarg)2005.816公称压力指阀门在指定温度下所允许的工作压力•国标（GB）、机械部标准（JB）、化工部标准（HG/HGJ）、德标（DIN）和ISO标准–表示方法：PN–单位：10-1MPa、bar–PN6、10、16、20、25、40、50、64、100、150、250、320、420•美标–表示方法：ANSI–单位：Lb–ANSI150#、300#、400#、600#、800#、900#、1500#、2500#、4500#•日标：–表示方法：JIS–单位：K–JIS10K、20K、30K、40K……DIN/PNANSIJIS6/10/16/20150#10K25/40300#20K64400#30K100600#40K150900#2501500#4202500#2005.817压力等级•压力等级——压力和温度之间对应关系•注意：–ANSI压力等级基于工作温度(e.g.300°C)–DIN标压力等级基于常温ASMEB16.34DIN2401-12ANSI150PN10TempCP(psi/bar)P(bar)20280/19.310100260/17.910150220/15.18200200/13.87250170/11.76300150/10.352005.818温度压力曲线特定阀门在不同温度范围内所能承受的压力范围•使用的标准：–ANSI16.34–材料温度压力曲线–阀门温度压力曲线2005.819压力等级与钻孔标准注意：•阀体等级和阀座等级之间的区别•钻孔标准和压力等级的区别–AnANSI150drilledvalveisnotnecessarilyaANSI150ratedvalve.ALWAYSCHECKDRILLINGANDRATING!!2005.820压力等级与钻孔标准2005.821连接方式阀门和管道之间的连接形式•常用的连接方式：–对夹式(Wafer)–支耳式(Lugged)–双法兰式(DoubleFlange)–焊接对焊式(ButtWelded)承插焊式(SocketWelded)–螺纹连接(ScrewedBSPT/NPT)2005.822连接方式法兰法兰面a)Flatface(FF)平面b)Raisedface(RF)凸面c)Ring-typejoint(RTJ)环槽式d)Spigotandrecess承插式e)Tongueandgrove榫槽式f)‘O’ringsealO型圈g)Lapjoint活套2005.823连接方式法兰•法兰与管道的连接a)Threaded螺纹b)Parallelthreaded平行螺纹c)Circlip卡簧d)Weld-oncollar焊接挡圈e)SlipOn(SO)松套f)SocketWeld(SW)承插焊g)ButtWeld(BW),Weldingneck对焊h)Lapjoint活套2005.824连接方式法兰Flangedrillings常用法兰钻孔–ANSIdrillings:ANSI150,300,600,900,1500,2500,4500–DINdrillings:PN10,16,25,40,64,100,160,250,320,400DN200/PN6PCD280mm8xM16DN200/PN10PCD295mm8xM20DN200/PN16PCD295mm12xM202005.825连接方式焊接•Buttweldconnection(BW)对焊–整体性好–要求准确对齐•Socketweldconnection(SW)承插焊–尺寸小于DN80常用–不推荐用于有害介质（缝隙腐蚀）–很难采用放射线进行检测•常用材料有碳钢,304L和316L不锈钢–良好的可焊性–无需进行焊后热处理2005.826连接方式螺纹-一般用于DN80(3”)以下•BSPT=BritishStandardPipeTapered英制斜螺纹–常用于ANSI/BS连接标准–流体密封通过斜螺纹实现•BSPP=BritishStandardPipeParallel英制直螺纹–常用于DIN连接标准–流体需要额外密封材料（O型圈等）•NPT(NationalPipeThread)美制标准–常用于油气应用2005.827流量系数•定义：–一定的口径所拥有的在单位时间内的介质流通量–流量系数值是通过试验确定的，它是指流体流经阀门所产生单位压力损失时流体的流量•流量系数是衡量阀门流通能力的指标，值越大说明流体通过阀门的压损越小•流量系数重要取决于：–阀门类型，尺寸，结构，开启角度，流向等•通常用Cv或Kv表示–Cv值定义：给定行程下，阀门前后压降为1PSI，介质为温度60F水,每分钟流经阀门的水的体积，用USGPM表示.Cv液体=Qx(RD/σP)1/2–Kv值定义：给定行程下，阀门前后压降为1bar，介质为温度20C水,每小时流经阀门的水的体积，用m3/h表示.Kv液体=Qx(RD/σP)1/2–1Kv=0.8650Cv2005.828流量特性•定义：指阀门的相对行程和相对流量之间的关系•开关阀–快开流量特性•调节阀–线性流量特性–等百分比流量特性–近似等百分比特性2005.829闪蒸和气蚀•定义：–闪蒸：液体介质当其在缩流断面处的压力降低到等于或小于该液体在阀门入口温度下的饱和蒸汽压时，部分液体会汽化，产生气泡的现象–气蚀：如果缩流面后流体的压力恢复到高于上述饱和蒸汽压力时，已汽化的液体会重新恢复到液相，气泡破裂释放出能量的现象•危害：噪音，阻塞流，导致阀门和下游设备的损坏•解决办法：–增大阀门口径–增加阀前压力–改变阀门类型2005.830阀门扭矩扭矩•Seatingandunseatingtorque开启/关闭扭矩•Bearing&Stempackingtorque轴承及填料扭矩•Hydrostatictorque流体静压扭矩•Dynamictorque动态扭矩•RunningTorque运行扭矩•ReseatingTorque关闭扭矩•Max.AllowableTorque-MAT最大允许扭矩2005.831阀门扭矩•种类：–开启扭矩(BreakTorque)-T1–端部扭矩(EndTorque)-T4,T5–运行扭矩(RunningTorque)-T3–关闭扭矩(ReseatingTorque)-T2–最大允许扭矩(Max.AllowableTorque-MAT)•影响因素–内在因素阀门结构阀座密封填料密封材料等–外在因素介质特性（状态、粘度、腐蚀性、固体量等）操作频率操作压力操作温度等•定义：阀门开启、运行和关闭全过程中需要的扭矩值2005.832阀门常用材料•主要部件的材料应用–阀体–阀杆–阀板–阀座2005.833阀门常用材料•影响材料选择的因素–工作介质–操作温度–操作压力–阀门类别等2005.834阀门常用材料•常用阀体材料•CastIron铸铁:GG25•DuctileIron球墨铸铁:GGG40/GGG40.3/GGG50•CastSteel碳钢-铸:ASTMA216WCB/GSC25N•ForgedSteel碳钢-锻:ASTMA105•StainlessSteel不锈钢-铸:ASTMA351CF8M/1.4408•StainlessSteel不锈钢-锻:304L&316L(freq.usedforSW&BW)•LowtempSteel低温碳钢:LCB/ASTMA350LF2•NiAlBz镍铝青铜:BS1400AB22005.835阀门常用材