關于燃氣鋼制管道閥門壓力等級的探討

王偉

摘 要：近幾年我國天然氣行業發展迅速，消費量爆發式增長，各地燃氣管道大力鋪設，特別是大量鋼制管道的鋪設，建設費用也隨之大幅度增加，其中閥門采購成本較高。特查閱相關設計規范、資料，并借鑒眾多設計院的成熟經驗，針對鋼制管道壓力等級進行深入的探討。

關鍵詞：閥門;壓力等級;材質;溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.075

1 閥門壓力與閥門材質和溫度之間的關系

1.1 閥門壓力與材質的關系

閥門的使用壓力是由制造閥門的材料所確定的，閥門材質使用最大公稱壓力對照如下：灰鑄鐵閥門、1MPa，可鍛鑄鐵閥門、2.5MPa，

球墨鑄鐵閥門、4.0MPa（鑒于目前國內工藝水平，各廠參差不齊，用戶又往往不易檢驗。根據經驗，建議PN≤2.5MPa），銅合金閥門、2.5MPa，鈦合金閥門、2.5MPa，碳素鋼閥門、32MPa，合金鋼閥門、200MPa，不銹鋼閥門、32MPa，塑料閥門、0.6MPa。

制造閥門零件材料很多，包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。制造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇：

（1）工作介質的壓力、溫度和特性。

（2）該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。

（3）有較好的公益性。

（4）在滿足以上條件情況下，要有較低的成本。

1.2 閥門使用溫度與壓力的關系

閥門使用溫度與壓力存在內在的聯系，并互相影響。其中，溫度是影響的主導因素，一定壓力的閥門僅適應于一定溫度范圍，閥門溫度的變化能影響閥門使用壓力。

圖1所示為屋脊氏隔膜閥典型的壓力與溫度曲線圖，曲線圖會有很多條線，每條線代表了在該壓力等級下不同的使用溫度時對應的極限壓力。

2 壓力等級的定義

壓力等級是專業組織根據工業實踐對管道系統的設計壓力進行的分級，并由各國的管道設計標準所采用。在美國的ASME/ANSI管道標準中，采用的是磅級（CLASS）的概念，國際標準包括中國標準采用的是公稱壓力等級（PN）的概念。 各管道設計標準給出了各壓力等級下，不同管道材料的壓力-溫度額定值，從而為管道系統的設計提供依據。 管道的公稱壓力等級（PN）值近似等于管道的冷態設計壓力值（單位為BAR）。

3 鋼制管道閥門壓力等級與設計壓力的關系

通過分析閥門與材質、閥門與溫度的關系之后，結合相關設計規范、資料，并借鑒眾多設計院的成熟經驗，我們可以從以下3個方面對鋼制管道閥門壓力等級進行探討。

3.1 鋼制管道閥門壓力等級不低于管道設計壓力

（1）《工業金屬管道設計規范》GB50316-2000第3.2.1.1條規定：在國家現行標準中，對管道組成件的公稱壓力及對應的工作壓力----溫度參數值（等級）已作出規定者，均可作為本規范的設計基準。組成件標準所規定的基準參數值不應低于管道的設計壓力和設計溫度。

（2）《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006第6.5.13條規定：門站和儲配站閥門等管道附件的壓力級別不應小于管道設計壓力。

3.2 鋼制管道閥門壓力等級等于管道設計壓力

同壓力等級管道相連時，相連切斷管件必須選高等級的;管道和管件壓力等級不一樣的話，對兩者進行連接的時候就會有很大的錯邊量的;從經濟性角度出發，選取一個壓力等級理論上是可以的，因為管道和管件都是為了某個壓力制定的，選高了會浪費。

3.3 鋼制管道閥門壓力等級比管道設計壓力高一個等級

（1）《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006第8.8.3 規定：液態液化石油氣輸送管道和站內液化石油氣儲罐、容器、設備、管道上配置的閥門及附件的公稱壓力（等級）應高于其設計壓力。依據經驗，鋼制管道閥門壓力等級比管道設計壓力高一個等級，在高溫或輸送的介質壓力有起伏的情況下，為確保安全起見，閥門的公稱壓力應該比設計的大一等級。

（2）如果閥門公稱壓力選的和管道一樣，施工過程中用水試壓時，要耐壓1.5倍公稱壓力，經常遇到的情況是設計壓力可能較低，因設計溫度較高，這樣的話如果閥門的公稱壓力與管道設計壓力相同的話，自然就不行。

4 閥門壓力等級的選取

4.1 閥門的壓力等級的選取是根據管道參數選取的

其實閥門的壓力等級選取的時候主要是依據管道的參數，這個參數可以是管道的壓力等級，最好是兩個的參數選取一致，沒有必要的一個比一個高一等級，這樣將會造成很多的麻煩。例如：管道的設計壓力1.3MPa，設計溫度90度;工作壓力1.1MPa，工作溫度60度，那么閥門的壓力等級為PN1.6就可以滿足要求，此時閥門的設計壓力為：1.6MPa，設計溫度為200度。

舉個淺顯的例子： 正常來說，設計院設計的管道中的法蘭全部按照管道的設計參數進行了選取，為PN1.6，那么選取PN2.5，PN6.4的閥門就有可能會與管道無法實現對接。如果說哪一個設計圖紙中的管道參數為PN1.6，而選取的閥門壓力等級要求為PN6.4的話，我認為這個設計至少是沒有弄明白這中間的關系。

綜上所述，通常閥門的壓力是大于設計壓力的，而且不是簡單大于，還要查溫度壓力變化的情況。

參考文獻：

[1]孫濤.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[J].科技創新與應用，2013（31）：24.

[2]嚴銘卿.燃氣輸配管網結構分析中的結構因素[J].煤氣與熱力，

2007，27（03）：13-17.

[3]劉士超，周蕾.天然氣管道閥門技術探討[J].中國石油和化工標準與質量，2012，33（15）：67.