一、前言

　　隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國的能源消耗已經(jīng)在世界上位居前列，為了滿足我國對石油、天然氣需求的持續(xù)增長，在未來一段時間里，每年將興建幾千公里的大型長輸管線，包括增壓站、分輸站、大型儲備庫等油氣儲運項目。由于石油、天然氣易燃易爆的特殊性，業(yè)主對大型油氣儲運項目工程的質(zhì)量要求十分嚴格，對用于這些項目的管線球閥提出除滿足API6D規(guī)范要求外，還要求閥門制造商提供第三方的防火認證，確保閥門的結(jié)構(gòu)是安全防火型的。

　　目前，我國閥門制造商取得的防火證，大多是國外認證公司(如Lloyd′s，TUV，ABS等)頒發(fā)，也有一部分是認證公司下設(shè)的檢驗公司頒發(fā)。部分閥門制造商將準備好的被試樣品送至認證公司指定火燒試驗臺進行火燒試驗，產(chǎn)品的泄漏量達到API6FA或API607標準規(guī)定的范圍，就頒發(fā)防火證書，被試樣品的結(jié)構(gòu)與提供發(fā)證備案的總裝圖是否一致沒有明確規(guī)定，被試樣品的來源沒有明確的確認，火燒試驗臺是否具有供第三方認證試驗所具備的資質(zhì)條件含糊其辭。這樣有些制造商雖取得了防火證，但實際生產(chǎn)的產(chǎn)品是否是真正安全防火型的，難以令人信服。項目設(shè)計單位、業(yè)主工程技術(shù)部門對國內(nèi)一些球閥制造商生產(chǎn)的管線球閥能否安全防火常有質(zhì)疑。精心設(shè)計管線球閥的防火結(jié)構(gòu)，向業(yè)主提交可以信服的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計，是打消業(yè)主顧慮，取得業(yè)主信任的根本。在管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計中，閥座防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計是關(guān)鍵，閥座的防火性能良好，在火災(zāi)事故狀態(tài)下可減輕閥桿防火結(jié)構(gòu)、閥體與左右體之間防火結(jié)構(gòu)設(shè)計的壓力。這里重點分析管線球閥在火災(zāi)時發(fā)生泄漏的原因，對閥門的防火結(jié)構(gòu)進行探討。

　　管線球閥是固定球結(jié)構(gòu)形式，上游端密封為主密封，具有DBB功能，在密封完好的情況下，閥門在全開或全關(guān)狀態(tài)下，可以通過中腔排污口或放空口來觀察上游閥座是否存在泄漏。管線球閥在正常使用下，中腔不帶壓。在火災(zāi)事故時，設(shè)計合理的閥座防火結(jié)構(gòu)，能夠減緩上游壓力介質(zhì)進入中腔的進度，避免因中腔升壓而引起介質(zhì)外漏和內(nèi)漏。具有良好的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計的閥座，是保證管線球閥具有安全防火性能的主動措施。

二、閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計目的

　　1)有效保證在火災(zāi)事故時，上游壓力介質(zhì)盡可能少地通過閥座流入閥體中腔，從而避免內(nèi)漏和外漏。保證在消防隊員到達事故現(xiàn)場之前，不因閥門使火災(zāi)事故擴大;在消防隊員到現(xiàn)場后，利用消防設(shè)備能夠快速壓住火勢，消除火災(zāi)事故。

　　2)真正使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)符合API6D規(guī)范的要求。使產(chǎn)品能通過火燒試驗，取得防火證書。

三、閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

　　閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計原理為在火災(zāi)事故狀態(tài)下，使上游壓力介質(zhì)通過上游閥座泄漏的途徑最少。

　　(1)正常情況下閥座密封情況(無泄漏)，如圖1、圖2所示。

圖1 橡膠密封閥座

圖2 塑料密封閥座

　　(2)火災(zāi)情況下，無防火結(jié)構(gòu)設(shè)計該閥座有三種泄漏途徑，如圖3～圖8所示。

　　1)泄漏途徑1如圖3、圖4所示。

圖3 橡膠密封閥座

圖4 塑料密封閥座

　　2)泄漏途徑2如圖5、圖6所示。

圖5 橡膠密封閥座

圖6 塑料密封閥座

　　3)泄漏途徑3如圖7、圖8所示。

圖7 橡膠密封閥座

圖8 塑料密封閥座

　　(3)火災(zāi)情況下，防火結(jié)構(gòu)設(shè)計不完善該閥座存在兩種泄漏途徑，如圖9～圖12所示(紅色為防火石墨圈)。

　　1)泄漏途徑1如圖9、圖10所示。

圖9 橡膠密封閥座

圖10 塑料密封閥座

　　2)泄漏途徑2如圖11、圖12所示。

圖11 橡膠密封閥座

圖12 塑料密封閥座

　　(4)火災(zāi)情況下，防火結(jié)構(gòu)設(shè)計完善的閥座僅存在一種泄漏途徑，如圖13、圖14所示(紅色為防火石墨圈)。

圖13 橡膠密封閥座

圖14 塑料密封閥座

　　在火災(zāi)情況下，泄漏途徑越少，泄漏量越少，閥門的防火性能越好，圖13～14表示的結(jié)構(gòu)設(shè)計最合理，同時在閥座軟密封旁邊設(shè)計有金屬輔助密封，當軟密封燒壞時，介質(zhì)推動閥座繼續(xù)向前靠攏球體，實現(xiàn)硬密封，使得途徑1的泄漏量非常小，進一步提高了防火性能。

四、國外公司管線球閥在國內(nèi)長輸管線工程中的典型閥座防火結(jié)構(gòu)

　　以下6種結(jié)構(gòu)均為國外管線球閥制造公司普遍采用的成熟結(jié)構(gòu)(圖15～20)，雖然閥座整體結(jié)構(gòu)有所差異，但防火結(jié)構(gòu)設(shè)計位置均一致，因為在該位置設(shè)計防火結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)情況下，閥座僅存在一種泄漏途徑，泄漏途徑最少，泄漏量最少，達到最佳的防火性能，在火燒試驗中也更容易通過。

圖15 典型結(jié)構(gòu)1(紅色為防火石墨圈)

圖16 典型結(jié)構(gòu)2(紅色為防火石墨圈)

圖17 典型結(jié)構(gòu)3(紅色為防火石墨圈)

圖18 典型結(jié)構(gòu)4(紅色為防火石墨圈)

圖19 典型結(jié)構(gòu)5(紅色為防火石墨圈)

圖20 典型結(jié)構(gòu)6(紅色為防火石墨圈)

五、國內(nèi)公司管線球閥閥座防火結(jié)構(gòu)情況介紹

　　國內(nèi)球閥公司由于各自技術(shù)水平、制造水平及工程實際經(jīng)驗的差異，閥座的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計水平參差不齊，有的公司閥座無防火結(jié)構(gòu)設(shè)計或防火結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，專業(yè)的球閥制造廠閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計與國外公司基本上無差別。

　　1)國內(nèi)專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及實物如圖21所示。

(a)閥座防火結(jié)構(gòu)圖

(b)閥座防火結(jié)構(gòu)實物圖

圖21 專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座防火結(jié)構(gòu)(紅色為防火石墨圈)

　　2)國內(nèi)非專業(yè)球閥制造廠生產(chǎn)的不合理的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及產(chǎn)品實物如圖22所示。

(a)不合理閥座防火結(jié)構(gòu)圖

(b)不合理閥座防火結(jié)構(gòu)實物圖

圖22 非專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的不合理閥座防火結(jié)構(gòu)(紅色為防火石墨圈)

　　3)國內(nèi)非專業(yè)球閥制造廠生產(chǎn)的閥座無防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計及產(chǎn)品實物如圖23所示。

(a)閥座無防火結(jié)構(gòu)圖

(b)閥座無防火結(jié)構(gòu)實物圖

1.球體 2.閥座 3.閥座支撐 4.連接體 5、8.O形圈 6.注脂孔 7.彈簧

圖23 非專業(yè)球閥廠家生產(chǎn)的閥座無防火結(jié)構(gòu)

六、結(jié)語

　　合理的閥座防火結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以保證上游壓力介質(zhì)通過閥座泄漏的途徑最少，防火性能最好。在管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)重點關(guān)注閥座的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計。合理的閥座防火結(jié)構(gòu)是管線球閥在實際工程中具有安全防火的根本保證，考核防火結(jié)構(gòu)的合理性應(yīng)嚴格按照API6FA/API607的規(guī)范進行火燒試驗，考核的樣品不應(yīng)是制造商的送樣，應(yīng)是驗證機構(gòu)的隨機抽樣，這樣才能保證第三方認證的合理性和公證性。

　　通過近年我國大型油氣儲運項目的建設(shè)實踐，我國一些專業(yè)球閥制造商管線球閥的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計及管線球閥的制造水平已經(jīng)達到了國外公司的先進水平。