石油天然氣管線閥門DBB和DIB功能機理及壓力試驗方法探討

摘 要：石油天然氣長輸管線閥門的設計選型中越來越多的要求閥門具有雙隔斷泄放（DBB）和雙隔離泄放（DIB）功能。筆者在監造和檢驗過程中發現，有部分閥門設計、制造、監理及使用單位人員對這兩項功能的作用機理缺乏正確的理解，壓力試驗方法和試驗參數與標準規范存在差異。文章通過對雙隔斷泄放（DBB）和雙隔離泄放（DIB）作用和機理的分析，提出正確的壓力試驗方法和試驗參數，希望能對從事管線閥門設計、制造及檢驗監造的相關人員有所幫助，共同提高管線閥門的制造質量并實現其預期功能。

關鍵詞：管線閥門；雙隔斷泄放；雙隔離泄放

前言

石油天然氣管線閥門普遍要求具備雙隔斷泄放（DBB）或雙隔離泄放（DBB）功能，作者在從事閥門監造和檢驗工作的過程中發現，部分閥門制造、檢驗單位的相關人員對這兩項功能的機理、作用并不十分清楚，制定的檢驗規范在壓力試驗方法和試驗參數上存在不符合標準規范的情況，無法保證閥門的制造質量和預期功能在實際應用中的實現。

本文通過對雙隔斷泄放（DBB）和雙隔離泄放（DIB）功能的機理和作用進行闡述分析，以期幫助相關人員正確理解并完善設計、制造和檢驗規程，保證閥門在工程項目中實現其預期功能，減少潛在風險。

1 DBB和DIB功能的定義、閥門結構形式及功能機理和作用

1.1 定義

按照API6D中的定義，雙隔斷泄放閥是指 “具有兩個閥座密封面的單體式閥門，當其處于關閉位置時，能隔斷同時來自閥門上下游端的介質壓力，且夾持在閥座密封面間的閥體腔介質有泄放通道”；雙隔離泄放閥是指“具有兩個閥座密封面的單體式閥門，當其處于關閉位置時，每個閥座能獨立地隔離來自其兩側的介質壓力，且夾持在閥座密封面間的閥體腔介質有泄放通道”。

1.2 閥門結構形式及功能機理

從定義可以看出，凡要求具有DBB或DIB功能的閥門必須具有兩個閥座密封面，靠流道介質壓強或閥腔夾持介質壓強，分別作用在閥座不同端面造成壓力差，驅使閥座壓向或背離關閉件，實現管線閥門的密封或閥腔泄放功能，即“活塞式介質自密封結構”。根據需要閥座可設計成“單活塞效應”壓力自泄放密封座結構和“雙活塞效應”雙重密封結構或其組合。單活塞效應為進口端密封，即閥座承受的流道壓力大于腔體壓力時密封，反之閥腔壓力可自泄放；雙活塞效應要求同一側閥座無論承受流道壓力大和還是閥腔壓力大均應密封。

閥座的動作方向是由作用在閥座兩側的壓力差決定的，而壓力取決于壓強和受力面積。在閥座設計時使閥座兩側承壓截面尺寸不同，便可在閥座兩側形成壓力差，導致閥座的移動方向不同。對于單向閥座，應當使閥座承受的流道壓力大于閥腔壓力時閥座壓向關閉件，當閥腔壓力大于管道壓力和閥座彈簧推力的合力時，閥座和關閉件分離，解除關閉件和閥座間的密封并釋放閥體壓力。雙向閥座上應使閥座承受閥腔壓力的外側（閥體側）截面尺寸大于內側（關閉件側）截面尺寸，使壓力無論來源于管路還是閥體空腔閥座都被壓向關閉件，產生雙向密封的作用。

雙隔斷泄放閥門（DBB）的特點是具有兩個單向閥座，即兩個“單活塞效應”結構的閥門。雙隔離泄放閥門（DIB）分為兩個閥座均為“雙活塞效應”結構（DIB-1）及一個閥座為單活塞、另一個閥座為雙活塞結構（DIB-2）。

1.3 作用

雙隔斷泄放（DBB）功能的作用是當閥門處于關閉狀態且閥腔中充滿介質時，介質有可能被工藝流程或外界熱源加熱產生體積膨脹，造成閥腔內壓力上升可能導致閥體過壓并出現泄漏或破裂的情況下，DBB功能會使閥座與關閉件分離，使閥體內的壓力排放到管道系統。在閥門有泄放閥的情況下，可以通過泄放閥檢查閥座的內漏情況。這種結構的閥門適用于大多數的應用領域，特別是輸送液體介質的領域。

雙隔離泄放（DIB）功能的作用是當閥門關閉且閥腔內的介質因受熱膨脹造成閥腔內壓力上升時，閥座可實現在兩個或一個方向上將閥腔與管道系統隔離，使閥腔壓力只能泄放至管道的一端（DIB-2）或通過泄放系統泄放（DIB-1）。對于輸送如高溫、低溫、高壓、易燃易爆、有毒、有腐蝕性等危險介質的管線系統，應選用DIB-1或DIB-2（通常上游閥座為單活塞結構）型閥門，以確保下游管線維護檢修作業人員和設備的安全。對于流體儀表校正系統，如流量計校準等場合，則應選用DIB-1型閥門，保證系統環路中閥體腔原來滯留的介質不會泄漏到測試管線影響計量精度。

2 壓力試驗方法及參數

2.1 試驗方法

2.1.1 DBB試驗

閥門在半開啟狀態下使閥門及腔體內充滿試驗介質，打開閥體泄放閥或放空閥使試驗介質流出，然后關閉閥門。同時從閥門兩端加壓至試驗壓力，達到壓力持續時間后從閥腔溢流口觀察閥座密封性；

2.1.2 DIB-1試驗

在閥門半開啟狀態下使閥門及腔體內充滿試驗介質，打開閥體泄放閥或放空閥使試驗介質流出，關閉閥門。分別從閥門兩端加壓至試驗壓力，達到壓力持續時間后從閥腔溢流口觀察每個閥座的正向密封性；保持閥門腔體內充滿試驗介質，在閥門關閉的狀態下將閥門兩端放空，從閥腔加壓至試驗壓力，達到壓力持續時間后從閥門兩端觀察每個閥座的反向密封性；

2.1.3 DIB-2試驗

正向密封性試驗的方法同DIB-1。然后保持單向密封側閥端封閉，將雙向密封側閥端放空，從閥腔加壓至試驗壓力，達到壓力持續時間后從閥門放空端觀察閥座的反向密封性。

2.2 試驗參數

DBB和DIB性能試驗壓力和持續時間應按照11.4.2條的要求進行，即試驗壓力不低于閥門額定壓力的1.1倍，持續時間DN15-100閥門2分鐘，DN150及以上閥門5分鐘；

2.3 驗收標準

DBB和DIB性能試驗驗收標準為11.4.3條，即軟密封閥門泄漏量不能超過ISO5208中的A級（無可見泄漏），金屬密封閥門的泄漏量不能超過ISO5208中的D級。

3 結束語

雙隔斷泄放（DBB）和雙隔離泄放（DIB）功能閥門在石油天然氣長輸管線工程中已被普遍使用，但部分閥門使用、設計、制造及監理人員仍缺乏對這兩項功能原理、作用、試驗方法的正確理解，使閥門在選型、設計和檢驗過程中存在一些不合理和不正確的情況。希望本文會對相關人員有所幫助，提高對DBB和DIB功能的認識，保證閥門的選型、設計和檢驗符合標準規范的要求，使閥門質量滿足工程設計的要求。

作者簡介：孫濤（1968，8-），男，工程師。中國船級社質量認證公司大連分公司。