石油化工EPC项目工艺阀门的质量控制

    工艺阀门是石油化工装置及管道系统中广泛使用的重要组成部件之一，是保证设备和管道安全运行的一种承压元件，其结构复杂，技术含量较高。对石油化工装置而言，阀门投资约占装置投资的5%～8%，占管道投资的50%。因阀门质量问题而造成整个装置停产甚至造成重大安全事故的例子，国内外都曾发生。

    石油化工项目经常采用EPC总承包模式，使设计、采购、建设深度交叉，有效协调，大大缩短建设工期。而对于阀门，由于类型、规格、材质多样，数量庞大，结构复杂，因此必须加强设计选型、采购管理以及施工过程的质量控制。

    1 常用阀门结构特点及主要技术参数

    1.1 常用阀门结构及特点

    在石油化工装置中，常用的阀门类型有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、疏水阀等。下面分别介绍其结构和特点。

    （1）闸阀

    闸阀采用闸板作为启闭件（阀瓣），闸板由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动，可接通或截断流体的通路，闸阀在管路中主要作切断用。当闸阀部分开启时，介质会在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，阀座的密封面也易损坏，故一般不作节流用。闸阀通常用于阀门全开或全闭的工况。闸阀具有流体阻力小、密封可靠及价格相对便宜等优点。但其重量大、安装所需空间较大。

    （2）截止阀

    截止阀采用圆柱形或圆锥形体作为阀瓣，是向下闭合式阀门，阀瓣由阀杆带动，沿阀座中心线做升降运动。截止阀可以用于介质的切断、调节及节流，故常用于调节阀组的旁路。截止阀在关闭时需要克服介质的阻力，开闭力矩较大，因此，截止阀的口径不宜太大。

    （3）止回阀

    止回阀又称单向阀或逆流阀，它只允许介质向一个方向流动。当介质顺流时阀瓣会自动开启，当介质反向流动时能自动关闭，是用来防止介质倒流的阀门。

    （4）球阀

    球阀是指关闭件（球体）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。具有90°旋转而快速启闭的特点，球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。其具有流体阻力小、操作方便，开闭迅速等优点。

    （5）蝶阀

    蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门，叫蝶阀。它具有90°旋转快速开启关闭的特点。蝶阀在管路中可以用来做切断或调节介质流量。蝶阀具有结构简单，外形尺寸小、重量轻等优点，但其密封可靠性差。

    1.2 主要技术参数

    设计和采购阀门都需要提供阀门的主要技术参数和指标，通常定义一台阀门需要以下参数。

    （1）阀门类别。根据具体工况，在满足工艺要求的前提下，尽可能选用工作可靠，维护方便、性价比高的阀门类型。

    （2）公称压力、公称直径。公称压力常用PN或CL来表示，公称直径常用DN来表示。

    （3）结构形式。同一类别的阀门，也经常会有多种结构形式，要根据工艺需要选用。

    （4）端部连接方式。常用的连接方式包括法兰连接、焊接连接（包括对焊、承插焊）、螺纹连接等，还需要明确连接方式的具体端面标准和类别。另外，有些阀门，两端会要求不同的连接方式。比如一端要求法兰连接，而另一端要求螺纹连接。

    （5）制造标准。

    （6）材料。阀门的材料应至少包括阀体、阀盖材料、阀芯材料、密封面材料、填料、垫片、螺栓、螺母等受压元件的材料和执行标准。

    （7）驱动方式。常用的有手动、电动、气动等驱动方式。

    （8）验收标准。常用标准包括美标（API）、国标，国际标准（ISO）、英国标准（BS）等。

    2 阀门常见质量问题及对策

    根据近几年项目现场的反馈，工艺阀门出现的主要质量问题见表1。

表1 阀门质量问题汇总

    （1）材质不符合要求

    到货阀门的材质不符合设计文件的要求，是现场阀门检验中出现最多的问题之一。通常为阀门密封面堆焊材料、填料、垫片、螺栓等元件的材质不符合要求，这些材料作为承压元件，直接影响阀门的使用寿命，甚至会造成安全事故。如某石化企业，曾发生低温阀由于阀盖螺栓材质不符合要求，而发生介质泄漏，引起火灾。

    对于这类问题，除要求供应商加强质量管理外，还要加强现场对到货阀门的材料复检，特别是对密封面、螺栓等辅助材料材质的复检。

    （2）端面形式或尺寸

    端面形式或尺寸不符合要求，也是现场常见的阀门质量问题。比如，对于大口径（DN600以上）法兰阀，由于美标ASMEB16.47中将法兰分为A，B两个系列，而石化行业标准法兰的端面形式或尺寸仅与ASMEB16.47标准的B系列可以匹配，与A系列不匹配。这种不匹配只是两种标准在端面形式或管径尺寸上的细微差别，却造成现场无法安装的问题，不但给项目造成经济损失，而且影响工期。而对于对焊阀门，美标中又分为长系列和短系列两种，现场也发生过长短系列供错的问题。

    对于该类问题，首先设计技术要求或规格书要明确规定选用的标准系列；其次供应商要认真领会设计要求并严格执行；另外，现场到货后要及时检验，避免后期安装时才暴露问题，从而造成工期的延续。

    （3）阀门安装前试压泄漏

    石油化工装置用阀门，一般情况均要求在出厂前进行100%水压试验和密封试验，合格后方可出厂。根据石油化工管道施工规范SH3501—2011的要求，阀门在安装前要逐个进行水压试验和密封面密封试验。但现场仍经常发生出厂前检验合格的阀门在安装前试验时泄漏。

    造成该问题可能有三种情况，一是阀门出厂前确实存在质量问题；二是运输、装卸保护措施不到位；三是现场存放或试压操作不规范。因此要加强出厂前水压试验和封试验的监督，除了对重要阀门驻厂监造外，对一般阀门应采用随机检查、出厂前联检的方法。其次，要注重包装保护措施，避免装卸、运输、存放过程中发生损坏，同时还要加强现场试压的文明、规范施工，避免造成人为损坏。

    （4）阀门安装方向

    有些质量问题不是阀门本身的质量问题，而是由于安装不当而造成阀门无法正常使用，或造成阀门损坏。比较常见的是，阀门安装方向错误的问题。需要特别说明的是，阀体上的指示方向未必就是介质的正常流向，很多阀门是需要考虑阀门关闭情况下的阀瓣主要受压方向。比如轨道球阀、截止阀和蝶阀。现场经常发生安装方向和介质流向一致而导致返工的情况。

    对于该类问题，一是设计文件和施工前技术交底要特别强调，特别是对于焊接阀门，返工相当麻烦；二是阀门供货资料或阀体标识要清晰、准确，比如采用压力优先端来代替箭头；三是施工单位安装前一定要谨慎，必要时可向设计、供应商进行澄清。

    （5）施工

    施工不当也会造成阀门质量问题，比如焊接或热处理工艺不当会造成阀门密封面泄漏，特别是软密封阀门和长度较短的小口径焊接阀门。另外由于管道内固体颗粒（如焊渣）进入阀门，造成阀门密封面的损伤也很常见。

    对于该类问题，首先要加强施工管理，其次阀门制造商需要强调阀门资料中关于安装、使用、维护等方面注意事项的内容和工艺指导，指导施工单位安装。

    （6）其他

    另外，阀门外观质量问题、延期交货、交货资料不全等问题也经常发生。

    对于这些问题，应合理选择供应商、约定整套交货资料的内容、预留充足的运输工期以及合理定价就显得非常重要。

    3 结论

    阀门的质量控制对于工程项目的整体质量、生产联动试车以及装置能否安全平稳运行都会产生重要的影响，因此采取切实有效的措施，加强阀门设计、采购、施工全过程的质量控制，可以有效预防和减少压力管道事故的发生，保证生产装置平稳安全运行。