1、概述

　　閥門(mén)是壓力管道上的重要設(shè)備，在石油化工、鋼鐵冶煉、火力發(fā)電、核電及水利水電等各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)TSG D7002 - 2006、JB /T 6899 -1993 和ISO 10497 -2004 中，對(duì)閥門(mén)的耐火試驗(yàn)提出了相關(guān)要求。本文對(duì)耐火試驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)進(jìn)行探討。

2、檢測(cè)要求

　　耐火試驗(yàn)要求是使閥門(mén)體腔內(nèi)的液壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，然后點(diǎn)燃?xì)怏w燃料使被測(cè)閥門(mén)被火焰包圍，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)閥體周?chē)鷾囟冗_(dá)到規(guī)定要求，持續(xù)一定時(shí)間，同時(shí)檢查泄漏情況。關(guān)閉氣源后，再次檢查閥門(mén)泄漏情況。

　　TSG D7002 -2006 中規(guī)定，凡是有耐火標(biāo)志的閥門(mén)必須經(jīng)耐火試驗(yàn)驗(yàn)證，球閥的試驗(yàn)方法按照通用閥門(mén)法蘭、對(duì)焊連接鋼制球閥和有關(guān)閥門(mén)的耐火試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。耐火試驗(yàn)后，閥門(mén)的內(nèi)漏和外泄漏量應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　GB /T 12237-2007 中規(guī)定，被試球閥任何部分與試驗(yàn)箱間的水平距離應(yīng)為15 ～ 24mm，熱電偶位置一個(gè)在閥體下方25mm 處，另一個(gè)在離填料函半徑為25mm 的范圍內(nèi)。在火焰燃燒的30min 內(nèi)，閥體溫度應(yīng)達(dá)到593℃，保溫5min。其測(cè)溫?zé)犭娕紤?yīng)安裝在閥體頂部，并與閥體中心線成60°夾角的不受火焰影響的位置上。熱電偶可插入離閥體表面上小于1. 6mm 的深處，也可裝在體腔內(nèi)，如有條件可焊在閥體表面上。球閥應(yīng)在760 ～ 870℃的火焰中燒30min，溫度為熱電偶所測(cè)的平均值。

　　ISO 10497 - 2004 中規(guī)定，火源至少距離閥門(mén)或任何量熱塊150mm，裝有閥門(mén)的試驗(yàn)箱體與試驗(yàn)閥門(mén)各部分間應(yīng)留有至少150mm 的水平間隙，箱體距試驗(yàn)閥門(mén)頂部的最小高度為150mm。從燃燒器點(diǎn)燃算起的2min 內(nèi)熱電偶溫度達(dá)到750℃，在隨后的30min 燃燒期內(nèi)，平均溫度應(yīng)保持在750 ～1 000℃，且不出現(xiàn)低于700℃的讀數(shù)。

　　JB /T 6899 -1993 中規(guī)定，試驗(yàn)閥與試驗(yàn)箱壁之間應(yīng)至少留150mm 的水平間隙，試驗(yàn)箱頂部至少比試驗(yàn)閥頂部高150mm。測(cè)溫塊中心放置熱電偶，對(duì)于公稱通徑≤150mm 的試驗(yàn)閥需要2 個(gè)測(cè)溫塊，對(duì)于公稱通徑大于150mm 的試驗(yàn)閥，要設(shè)3 個(gè)測(cè)溫塊，測(cè)溫塊應(yīng)在離閥體25mm 處。從燃燒器點(diǎn)燃算起的2min 內(nèi)熱電偶溫度達(dá)到760℃，在隨后的30min 燃燒期內(nèi)，平均溫度應(yīng)保持在760 ～ 980℃之間，且熱電偶讀數(shù)不得低于705℃。各標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了各泄漏量的規(guī)定值。

3、檢測(cè)設(shè)備

　　根據(jù)閥門(mén)耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程控制的安全可靠的測(cè)量準(zhǔn)確的檢測(cè)設(shè)備( 圖1) 。閥門(mén)耐火試驗(yàn)的熱源采用液化天然氣。為了保證試驗(yàn)安全研制了遠(yuǎn)程控制器，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認(rèn)為應(yīng)該由遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)至計(jì)算機(jī)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)整火焰和調(diào)節(jié)試驗(yàn)溫度。閥門(mén)的耐火試驗(yàn)過(guò)程中需要采集圖像、溫度、壓力和泄漏量等數(shù)據(jù)，通過(guò)將攝像頭和熱電偶等與智能控制系統(tǒng)連接監(jiān)控試驗(yàn)過(guò)程。

圖1 閥門(mén)耐火試驗(yàn)設(shè)備外觀

　　在檢測(cè)設(shè)備的控制面板上，顯示了進(jìn)水口端溫度、出水口端溫度、閥門(mén)第1 個(gè)測(cè)試點(diǎn)和第2 個(gè)測(cè)試點(diǎn)溫度、中心測(cè)試點(diǎn)溫度及冷卻時(shí)間( 試樣由800℃降至80℃所需要的時(shí)間) ，還可以通過(guò)控制面板設(shè)定加熱時(shí)間( 設(shè)定的試樣加熱所需要的時(shí)間) 、加熱計(jì)時(shí)( 打開(kāi)加熱時(shí)間) 、測(cè)試點(diǎn)選擇( 選擇試樣的測(cè)試點(diǎn)) 、排氣( 排除試驗(yàn)室管道中的廢氣) 、燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)( 調(diào)節(jié)噴燈火焰大小) 和空氣流量調(diào)節(jié)( 調(diào)節(jié)試驗(yàn)所需空氣流量) 。

　　耐火試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備的燃?xì)饬髁坎捎昧髁坑?jì)控制( 圖2) 。噴燈直徑35mm，采用3 組單獨(dú)控制單元，每組數(shù)量4 個(gè)，可以選擇使用。試驗(yàn)箱一側(cè)橫向設(shè)置3 個(gè)噴燈，另一側(cè)橫向設(shè)置3 個(gè)噴燈，底部設(shè)置6個(gè)與水平面呈45°的噴燈。所有噴燈通過(guò)平臺(tái)安裝在試驗(yàn)箱內(nèi)，平臺(tái)上設(shè)有燃燒角度任意調(diào)節(jié)裝置。噴燈噴出的火焰中藍(lán)色火焰高度為55mm，火焰總高度為175mm，火焰大小可進(jìn)行調(diào)節(jié)。噴燈與自動(dòng)點(diǎn)火裝置相連，內(nèi)部接管與試驗(yàn)閥門(mén)采用法蘭連接，安裝和拆卸方便。燃燒時(shí)間可隨意設(shè)定，通過(guò)精度為0.1s 的計(jì)時(shí)器控制。

　　試樣的溫度測(cè)試點(diǎn)共有6 組，其中2 組為量熱塊，位置可調(diào)，溫度顯示采用切換顯示方式。試驗(yàn)箱內(nèi)部管道中的試驗(yàn)進(jìn)水溫度和出水溫度可實(shí)時(shí)監(jiān)控。試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)有試樣制冷裝置，試驗(yàn)到達(dá)設(shè)定燃燒時(shí)間將自動(dòng)停燃，并進(jìn)入試樣冷卻時(shí)間。冷卻方式分自然冷卻和水淋冷卻兩種，并實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度從800℃降至80℃時(shí)所需要的時(shí)間。試驗(yàn)箱、抽風(fēng)系統(tǒng)以及試驗(yàn)箱的內(nèi)部管道均采用不銹鋼材料制作。試驗(yàn)箱內(nèi)部箱體均加固處理和防水處理，保證在燃燒試驗(yàn)和加壓過(guò)程中設(shè)備性能穩(wěn)定。設(shè)備的試驗(yàn)臺(tái)樣品架、接頭及其他附件配件均為不銹鋼或銅材料制作。

圖2 耐火試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)

　　閥門(mén)耐火試驗(yàn)要求，在火燒試驗(yàn)過(guò)程中、火燒試驗(yàn)停止后及被測(cè)閥門(mén)溫度降到100℃以下時(shí)，都能夠進(jìn)行壓力的調(diào)節(jié)及保壓動(dòng)作，且在這三個(gè)過(guò)程中都能夠進(jìn)行溫度的采集。通過(guò)壓力傳感器，能夠?qū)⒈粰z測(cè)閥門(mén)的試驗(yàn)壓力在加壓站上的數(shù)顯表上顯示出來(lái)。通過(guò)熱電偶能實(shí)時(shí)監(jiān)控被檢測(cè)閥門(mén)的火燒溫度并顯示在加壓站上的數(shù)顯表上。

　　當(dāng)火燒溫度達(dá)到760℃時(shí)，手動(dòng)逐漸減小進(jìn)氣流量，開(kāi)始進(jìn)行余火保溫?zé)�燃，并手�?dòng)控制最高燒燃溫度至980℃，此時(shí)壓力傳感器將被檢測(cè)閥門(mén)的火燒壓力在加壓站上的數(shù)顯表上顯示出來(lái)�；馃�期間每隔2min，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄各壓力儀表、溫度儀表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)火燒加熱過(guò)程中發(fā)現(xiàn)放氣截止閥有水蒸汽冒出時(shí)，關(guān)閉放氣截止閥。此時(shí)從被測(cè)閥中泄漏的水蒸汽經(jīng)冷凝水箱凝結(jié)成水流至量杯中，當(dāng)整個(gè)火燒時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間30min 時(shí)，停止火燒試驗(yàn)，讀取量杯中所收集的水量，可獲得被測(cè)閥在火燒過(guò)程中的泄漏量。

　　延時(shí)一段時(shí)間后打開(kāi)火燒爐門(mén)，用通風(fēng)機(jī)對(duì)火燒腔進(jìn)行強(qiáng)制冷卻直至閥門(mén)的溫度降至100℃，此時(shí)繼續(xù)收集泄漏水量。當(dāng)閥門(mén)溫度降至100℃，關(guān)停高壓水泵電機(jī)的按紐，關(guān)閉截止閥和減壓閥，打開(kāi)卸荷閥，將閥門(mén)管路中的高壓氣液卸至回水管路中。同時(shí)記錄量杯的泄漏水量與標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值進(jìn)行對(duì)比，以此判定經(jīng)過(guò)火燒試驗(yàn)的閥門(mén)是否能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耐火試驗(yàn)要求。

　　火燒完畢后，將閥門(mén)完全冷卻至20℃時(shí)的檢測(cè)原理和上面所述相同，也是通過(guò)壓力傳感器將被檢測(cè)閥門(mén)的水壓測(cè)試壓力顯示在數(shù)顯表上，同時(shí)通過(guò)量杯收集的泄漏水量和標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)判定試驗(yàn)過(guò)的閥門(mén)是否合格。

　　當(dāng)裝置的疲勞次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止工作，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)卸壓，以此來(lái)確保試驗(yàn)過(guò)程的安全性。

4、結(jié)語(yǔ)

　　根據(jù)閥門(mén)耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能化遠(yuǎn)程控制，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，性能穩(wěn)定，操作安全，提高了閥門(mén)質(zhì)量檢測(cè)的水平和能力。