API6D与API608对球阀要求的分析

API6D与API608对阀门要求的剖析

张绍华刘建峰叶志烜宋忠荣

上海通用机械研究院

摘要：

结合安装工程实践经验,明确API6D管线阀门与API608阀门在结构设计、性能要求、试验方式等方面的差别与联系,使API阀门相关方才能理解和适应相应产品标准的规定和要求。

关键词：

API608;API6D;阀门;长输管线;工艺管线;要求剖析;

0序言

关于阀门产品，中国石油商会有API6D《管道及管道管件规范》和API608《法兰、螺纹和焊连结的金属阀门》2个标准规范，这2个标准对阀门产品都做出了具体的规定和要求。本文对API6D与API608中关于阀门的规定和要求进行初步探讨，并结合安装工程实践，明确API6D阀门与API608在结构设计、性能要求、试验方式等方面的差别与联系，使API阀门住户、制造厂、监理方等相关方才能理解和适应相应产品标准的规定和要求。

1API6D与API608的关系

API6D阀门使用在石油和天然气工业管线系统，包括长输油气管道及各级汇集管道，相当于站区外运输，包括ASMEB31.4和B31.8管线，口径范围NPS(4～60），以大口径居多，95%以上均为10英寸以上，压力等级有150,300,400,600,900,1500,2500磅，通常为固定球结构，进口端密封。API608阀门使用在石油、石油焦化及工业应用上,主要适于ASMEB31.3工艺管线，口径范围NPS(1/4～24），大都口径较小，压力等级有150,300,600,800磅，通常为浮动球结构，出口端密封。

API608是在ASMEB16.34《法兰、螺纹和焊连结的球阀》规定的要求外附加设计、操作和功耗的要求，面向通常工业用户。因为长输管线安装工程的特殊性，中国石油学会制订了API6D《管道及管道管件规范》标准，明示了API6D的阀门与的阀门在结构与功能等方面的差别。

API6D与API608阀门依照所使用的载荷和需求不同，各有其优点，共同构成了石油焦化领域完整的阀门规范。结合安装工程实践，对2个阀门标准,进行初步探讨和剖析。

2阀门要求剖析

2.1结构与功能要求

阀门按立方体结构分为浮动球止回阀和固定球止回阀。浮动球止回阀典型结构如图1所示。其立方体无支撑轴，立方体由管件进、出口两端的喷嘴给予支撑。衬套与立方体为活动联接。管件关掉时，立方体在介质压力的作用下，被推向球阀出口端联轴器，使之压紧并密封。这些阀门为出口端（阀后）密封，具有结构简略、制造便于、成本低廉、工作靠谱等特性，在工艺管线上得到了广泛应用。

固定球止回阀支撑板结构如图2所示。其立方体由固定到阀门上的支撑板所支撑，喷嘴是活塞效应垫圈。在介质压力的作用下，联轴器向立方体紧靠，使喷嘴密封圈紧压在立方体上，形成密封比压，以达到密封介质。阀前介质压力在立方体上所形成的斥力全部传递给联轴器，不会使立方体向阀后壳体联通，因此壳体不会承受过大的压力。这些阀门为进口端（阀前）密封，具备开启力矩小，密封功耗稳定等特性，适用于长输管道高压、大口径的场合。

API608阀门适于石化行业工艺管线，功能为拨通或切断介质，操作载荷一直是低温高压、有毒有害、易燃易爆、腐蚀性及连续作业，对管件的密封、材料、防腐等方面提出了高的要求。API608联轴器有固定球结构和浮动球结构，通常选用浮动球结构。

图1浮动球止回阀

API6D阀门适于长输管道，因长输管道的特殊性，阀门不仅拨通或切断介质功能外，还须具备排污、放空、超压泄放、注脂和在线检漏等功能。API6D阀门都选用固定球结构。

图2固定球止回阀

API6D管道阀门的排污、放空功能：(1)管件出厂实验时，验证喷嘴的密封性；(2)管道开工前，排空阀腔内脏污；(3)投产时，在线检査汽缸的密封性；(4)抢险时，取代管道上的排污与放空。

为了保证抢险施工的安全，降低对环境的影响，增加放空代价，管道阀门的排污放空尤为重要球阀，应当严苛按API6D规范要求设计排污放空，满足规范中对排污口、放空口的规格规定。具备排污、放空功能的阀门喷嘴，每位联轴器均能承受一侧的全压差（DBB功能），隔绝上、下游介质，实现安全排污、放空。

API6D管道阀门不仅排污、放空功能外，还应具有中腔超压泄放功能，可运用DIB-2功能的销钉将超压释放到汽缸两侧或则阀门另接安全泄压装置。为提升联轴器的密封功耗，也可使单个电刷分别承受住每两侧的全压差（DIB-1）。当上游喷嘴密封失效时，下游喷嘴仍能靠谱密封。

实现排污、放空、超压泄放功能，增加密封靠谱性，API6D管道阀门设计成活塞效应的喷嘴。喷嘴活塞效应原理如图3所示。面积差（A2-A1=△A）形成的斥力推进垫圈向立方体运动，产生密封。

图3汽缸活塞效应

活塞效应分单活塞效应和双活塞效应。单活塞效应的喷嘴只好对单个方向的介质起密封作用。双活塞效应喷嘴对正向流体和逆向流体均能起密封作用。通过单活塞效应喷嘴和双活塞效应喷嘴的不同组合，实现DBB,DIB-1和DIB-2功能，见图4。

API6D管道阀门不仅充分考虑壳体结构外，还应考虑其他结构设计或材料选择以保证管件的密封功耗，如选用储物空间大的壳体结构、增加铸件型腔半径等举措，防止管线内石料等硬物长时间逗留在喷嘴与立方体间的腔体，有效避免对导轮和立方体的外伤。之外，辅以橡胶材料的活塞效应垫圈密封圈，对管线内硬物的适应性较差，防止密封圈永久挫伤而使密封失效。

2.2检测与实验要求

API608规定阀门的检测、检验和压力实验根据API598《阀门的检测和实验》进行。作为ASMEB16.34《法兰、螺纹和焊连结的阀体》的补充规范，API608联轴器也应完全满足ASMEB16.34的检测与实验要求。ASMEB16.34和API598是针对通用管件提出的规范，属于应当满足的最低要求。

图4活塞效应汽缸的组合

API6D规范针对管道管件的详细状况，对检测和实验进行了详尽的规定，较ASMEB16.34和API598要求更严，如压力持续时间更长、试压项目更多、操作程序更复杂。进行密封实验时，API608联轴器一般选用一端加压、观察另一端联轴器的方法测量密封，而API6D阀门则通过一端加压、从中腔进行密封测试。

在最新的2014版本中提高了质铰刀范等级QSL的要求。QSL等级包括了对无损检验（NDE）、压力实验及制造程序文件的具体要求。根据质铰刀范等级QSL的不同，API6D阀门需进行的检测与实验项目及范围还有所不同，QSL等级要求的严苛程度随QSL等级数递增。QSL-1级是API6D规定的最低质铰刀范等级，当卖方觉得有必要时，可规定阀门应符合QSL-（2～4）质铰刀范等级。当卖方规定任一QSL等级时，应提供全部QSL等级的具体要求。新版API6D中QSL质铰刀范等级的提出，意味着管道阀门的品质要求逐步增加，并作了统一的规范。针对API6D-2014新增的质铰刀范等级的要求，买卖双方应仔细研究各质铰刀范等级之间的差别和联系，从而更好地为管线安装工程提供合适的阀门产品。

2.3安全性和牢靠性的要求

API608阀门适于工艺管线，继电器操作经常，寿命短，加上口径不大，更换较容易。而API6D阀门适于长输油气管道，口径大，输送介质压力高、易燃、易爆，加之长输管道通常流经物理环境复杂，气候恶劣，环境湿度变化范围大的区域，且管道投资很大，投入运行后，要求常年连续运行。管道正常运行时，阀门是开启的，但即便出现故障还要关掉时，球阀应当迅速靠谱关掉。另外API6D阀门因口径大、埋地安装、与管线冲压连结等诱因，更换比较困难，但是即便抢险，成本昂贵。为此，长输管道API6D阀门比API608阀门要求有更高的安全靠谱性、密封性和硬度，以确保长输管道常年安全靠谱运行。

现在在长输管道球阀的投标和采购过程中，住户针对管道球阀怎样适应长输管道载荷，怎么保证长寿命等提出的技术要求不够明确，没有提出详细要求，如只提30年寿命，给供应商留下了空间，只有一纸承诺，其他与普通球阀无区别。在将来关于安全性和牢靠性方面，住户规避供应商提出严苛详细的技术要求，并要求给出着力可行的控制举措。

2.4安装维护要求

API608阀门属于工艺管线阀门，通常在厂内就可完成安装，施工地点平整，存放转运便捷，安装时间集中，施工环境较差，且通常管线及配件的架设及安装都具备支承结构，管件的受力条件较差。

API6D管道阀门由于安装在长输管道上，大多在野外露天，部份在阀室。长输管线安装工程少则几十英里，多则上千英里，管道跨径长，施工地分布广，管线地埋，翻山越岭，穿江过河，施工环境非常恶劣，管线内残留石子、泥土不可防止，管线的建设至开工周期较长，管线附加蠕变、外部荷载等影响诱因不可忽视，再加上施工人员的素养良莠不齐，这种对管件功耗的影响无法避开，最终品质不好控制。

API6D管道阀门安装时，有时存在施工人员责任心不强、施工现场保护不到位、不依照程序进行安装调试等状况，管线内的砂石、泥土、施工垃圾等没有清除或则没有清除干净，砂石、泥土等踏入阀腔，冲压喷溅物粘接在球面或电刷，导致密封副受损，阀门与垫圈接触的螺孔表面磨损，泥土锈斑，喷嘴卡死，直接影响球阀的密封功耗。因而现场球阀安装时应当严苛根据施工工艺进行。

管道阀门投产后，常年处于开启状态球阀，但又应当具有高靠谱性，所以须要增强管道阀门的日常维护工作。对于阀门喷嘴的养护，要适当的注入润滑油，其注入量结合阀门的使用情况和使用频度，那样既可以保障其密封性，又可以避免杂质的步入，同时防止立方体和喷嘴胶合，避免立方体活动时干磨，保护联轴器和立方体，对于管道阀门的正常运行有显著的作用。

2.5车祸状态的处理举措

阀门发生故障导致的影响一般局限在本厂及周边附近，通常车祸状况可自行处置，社会影响可控。而API6D长输管道阀门即便发生故障，对整条长输管道的运行导致很大的影响，无法自行处置，除了引起大量的能源损失、引起很大的大火，并且巨大程度上会耽搁一些重要项目的顺利举行推行，很多对国家和企业导致的损失是不可估量的，导致的社会影响较大。在车祸处理时，还要经侦部委、消防部委、安监部委、交通部委、医疗部委、环保部委、管道抢险部委、搜救增援部委及时到场，彼此协调。

3结语

针对API608与API6D规范对阀门的要求、结合安装工程实际进行了探讨和剖析。长输管线安装工程具备管道长、口径大、施工环境恶劣等特殊性，API6D标准规范明示了API6D的阀门与API608的阀门在功能与结构等方面的差别。

我国长输管线安装工程的建设投产时间不长，管道球阀的开发起步较晚。一些生产阀门的制造商在生产管道球阀时，对管道阀门的相关规范要求了解不够深入，对长输管线安装工程的特殊性认识不够，无法充分理解住户对管道阀门提出的技术要求，非常是对密封结构和排污、放空、注脂等功能提出的要求，仍按为通常工业用户技术要求的设计观念来设计制造管道球阀，导致了管道球阀在运行中存在许多无法解决的品质问题，最终不得不更换球阀，导致较大损失。

管道阀门的设计者只有认真研究API6D标准规范的相关要求，充分关注长输管线安装工程的特殊性，克服API608规范的禁锢，能够设计出符合规范要求，满足长输管线安装工程还要的管道阀门。

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