閥門壓力試驗的質(zhì)量控制

　　論述了試驗人員、采用標(biāo)準(zhǔn)、試驗設(shè)備和試驗方法等是影響壓力試驗質(zhì)量的主要因素，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

1、概述

　　閥門的壓力試驗包括殼體試驗和密封試驗，其目的是檢驗閥門承壓部件的強度和嚴(yán)密性。在試驗過程中，通過觀察承壓部件有無明顯變形或破裂，驗證閥門是否具有設(shè)計壓力( 或公稱壓力) 下安全運行所必需的承壓能力，通過觀察閥體及連接處有無滲漏，檢驗閥門各部位的嚴(yán)密性。在對閥門壓力試驗過程中，如果試驗設(shè)備選型不當(dāng)，操作程序不符合要求，將會嚴(yán)重影響閥門的檢驗質(zhì)量，為閥門正常使用留下安全隱患。

2、分析

　　2.1、檢驗人員

　　人員因素是試驗質(zhì)量形成過程中的重要因素。檢驗人員必須做到嚴(yán)格按照檢驗標(biāo)準(zhǔn)，確保試驗壓力和保壓時間，遵循誰檢驗誰負(fù)責(zé)，誰簽字誰負(fù)責(zé)的原則開展檢驗工作。閥門檢驗人員還應(yīng)了解閥門設(shè)計制造的相關(guān)知識，懂得閥門的結(jié)構(gòu)和原理，熟悉材料的基本特性，明確閥門容易出現(xiàn)缺陷的薄弱部位和應(yīng)力分布狀況，掌握相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條款的內(nèi)容和內(nèi)涵，積極思考，有的放矢，認(rèn)真分析，做到不漏檢，不誤判。

　　2.2、檢驗標(biāo)準(zhǔn)

　　標(biāo)準(zhǔn)是檢驗工作和評定的依據(jù)，因標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定技術(shù)參數(shù)的差異( 如試驗壓力和保壓時間) 往往得出不同的結(jié)論。如某閥門依據(jù)GB /T 13927 - 2008 的要求，閥門殼體壓力試驗為2. 4MPa，保壓時間為1min，未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。但是，閥門按照GB 50540- 2009 的相關(guān)要求進(jìn)行壓力試驗，殼體試驗壓力2. 4MPa，保壓不少于5min，在保壓2. 2min 后閥體出現(xiàn)了滲漏。

　　目前，閥門壓力試驗使用的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB /T13927 - 2008、GB 50540 - 2009 和SH 3518 - 2000等，其試驗壓力基本相同即為公稱壓力( 或最高工作壓力) 的1. 5 倍，但保壓時間相差較大( 表1) 。由于通徑與安全狀況存在一定關(guān)系，因此根據(jù)不同通徑規(guī)定不同保壓時間顯得更科學(xué)合理。另外殼體壓力試驗是超過最高工作壓力的抗拉強度試驗，如果閥門內(nèi)存在微裂紋等缺陷，在拉應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)擴展現(xiàn)象，隨著保壓時間的延長，微裂紋擴展到表面而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。閥體內(nèi)裂紋性缺陷應(yīng)嚴(yán)格控制，同時采用何種檢驗標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)閥門的類型和用途科學(xué)選擇。

　　2.3、試驗設(shè)備

　　閥門壓力試驗一般通過閥門試驗機完成。目前國內(nèi)生產(chǎn)的閥門試驗機主要有抱卡式和頂壓式兩種。頂壓式是兩個密封板將閥門對頂形成預(yù)緊力并通過O 形圈實現(xiàn)密封。裝卡閥門前，先調(diào)整油缸壓力與試驗壓力相匹配( 一般閥門試驗機制造廠提供試驗壓力- 油缸壓力- 公稱通徑關(guān)系曲線) ，然后開始升壓到試驗壓力( 圖1) ，閥門在開始升壓前，閥體將受到較大壓應(yīng)力，容易造成閥體變形和開口缺陷的自閉，甚至損壞閥門。

表1 閥門壓力試驗主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗壓力、保壓時間以及試驗溫度

(a) 壓力試驗之前(b) 殼體試驗保壓期間(c) 密封性試驗

圖1 頂壓式壓力試驗時閥體軸向應(yīng)力分布

　　抱卡式試驗機通過三爪將閥門法蘭與密封盲板夾在一起，并通過O 形圈密封。裝卡閥門前，先調(diào)整油缸壓力與試驗壓力相匹配。閥門法蘭與密封盲板夾緊后，升壓之前，閥體應(yīng)力為0，盲板受到閥體內(nèi)部的推力，由于作用力與反作用力，閥門本體受到拉應(yīng)力。密封試驗時，介質(zhì)側(cè)受到拉應(yīng)力，無介質(zhì)側(cè)應(yīng)力為0( 圖2) 。

(a) 升壓之前(b) 殼體試驗(c) 密封試驗

圖2 抱卡式壓力試驗時閥體軸向應(yīng)力分布

　　根據(jù)試驗方式分析，頂壓式和抱卡式各有優(yōu)缺點，特別是對閥體內(nèi)的應(yīng)力分布有明顯不同。采用頂壓式試驗機工裝結(jié)構(gòu)簡單，裝卡方便，檢驗速度快，但閥體應(yīng)力主要為壓應(yīng)力( 軸向) ，容易掩蓋缺陷。采用抱壓式試驗機閥體應(yīng)力主要為拉應(yīng)力( 軸向) ，容易產(chǎn)生缺陷( 如微裂紋等) 。對于直徑較大閥門的壓力試驗，宜采用抱卡式，避免閥門因壓緊力過大造成損壞。閥門試驗機特別是頂壓閥門試驗機采用伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)試驗壓力自動調(diào)節(jié)壓緊力。

　　2.4、環(huán)境溫度

　　環(huán)境溫度也是影響閥門壓力試驗的重要因素，多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對壓力試驗的溫度作了明確規(guī)定。GB /T13927 - 2008 中規(guī)定，試驗介質(zhì)的溫度應(yīng)在5 ～ 40℃之間。工業(yè)閥門基本采用金屬材料制造，由于金屬材料在環(huán)境溫度較低時，易發(fā)生脆性破壞。當(dāng)溫度接近材料的無延性轉(zhuǎn)變溫度( 金屬溫度由高到低下降時，金屬材料由塑性變形轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐牡臏囟? 時，材料容易產(chǎn)生缺陷或破壞。因此閥門壓力試驗時，其環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度不宜低于5℃，對于低合金鋼不宜低于15℃。

　　2.5、試驗方法

　　殼體試驗時，閥門處于開啟狀態(tài)，無論從何方向引入介質(zhì)，對試驗結(jié)果沒有太大的影響。密封試驗時，對于規(guī)定了介質(zhì)流通方向的閥門( 如截止閥等) ，應(yīng)按規(guī)定的流通方向加壓。對于止回閥，應(yīng)按流向相反的方向引入介質(zhì)并加壓。如果介質(zhì)引入方向錯誤，容易造成閥門試驗結(jié)果錯誤或無法進(jìn)行試驗。

　　閥門上密封試驗時，閥門應(yīng)處于全開狀態(tài)，使上密封關(guān)閉，給體腔充滿試驗介質(zhì)，并逐漸加壓到規(guī)定的試驗壓力，然后檢查上密封性能。

　　2.6、閥門內(nèi)氣體

　　在向閥門引入液態(tài)介質(zhì)時，閥門內(nèi)的部分氣體容易聚集于腔體的最高處或死角。GB /T 13927 -2008 規(guī)定，進(jìn)行壓力試驗時，應(yīng)排凈閥門體腔內(nèi)的空氣。但實際試驗過程中，只有立式閥門試驗機可以設(shè)置排氣孔進(jìn)行排氣，在臥式閥門試驗機上無法實現(xiàn)。當(dāng)受檢閥門達(dá)到試驗壓力后穩(wěn)壓階段時，其試驗壓力可能不斷下降，因此不能因為不能保壓而判斷閥門不合格，此時應(yīng)分析其原因，檢查閥門外觀是否存在泄漏部位。

　　2.7、試驗介質(zhì)

　　閥門壓力試驗所用的試驗介質(zhì)通常循環(huán)使用。閥門內(nèi)的油脂、鐵屑等雜物進(jìn)入試驗介質(zhì)，將會影響試驗機啟閉件( 換向閥等) 的密封性，造成無法穩(wěn)壓，因此不能單憑不能穩(wěn)壓來判斷閥門壓力試驗合格與否。為了消除試驗介質(zhì)對試驗結(jié)果的影響，應(yīng)定期更換試驗用水或進(jìn)行水質(zhì)處理，清除油脂和鐵屑等污物，定期清洗和更換過濾器、水路和啟閉元件，確保試驗質(zhì)量。

　　2.8、涂漆

　　閥體表面涂漆的閥門，不僅容易造成外觀缺陷的漏檢，對壓力試驗也產(chǎn)生一定的影響。因為直徑較小的孔洞，如果用漆封堵，可以承受較高的壓力。在實際檢驗過程中的保壓期間，應(yīng)注意觀察涂漆部位，如有突起，應(yīng)剝開漆膜，檢查是否存在微孔等缺陷。

3、結(jié)語

　　壓力試驗是閥門檢驗的重要內(nèi)容之一，為了減少閥門壓力試驗不利因素的影響，應(yīng)從人員、設(shè)備、方法及環(huán)境等方面，提升試驗人員的責(zé)任意識、技術(shù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。只有正確選擇試驗設(shè)備的類型和加壓方式，加大試驗設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)類型采用正確的操作方法，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行壓力試驗，不斷探索閥門壓力試驗的新技術(shù)和新方法，確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實性，才能不斷提高閥門質(zhì)量檢驗的水平。