1．概述
石油化工工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，它生產(chǎn)流程復(fù)雜，而且在生產(chǎn)過程中使用的原材料、半成品、成品等大都是易燃易爆物質(zhì)，極易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。由于用在某些易著火場合的閥門由于存在發(fā)生火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)，往往在這些場合使用的閥門都應(yīng)做特殊的設(shè)計(jì)使閥門在遭受一定時(shí)間的火燒后仍具有一定的密封性能及操作性能。
在衡量閥門的耐火性能方面，耐火試驗(yàn)是一個(gè)重要手段。目前國內(nèi)外針對閥門耐火試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)眾多，且試驗(yàn)方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，所以對各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析比較，對了解閥門的耐火試驗(yàn)要求以及提高閥門的耐火性能都具有重要的意義。
2．比較分析
目前國內(nèi)外現(xiàn)行的主要閥門耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有：
ANSI／API 607—2005《Fire Test for Soft—seated Quarter—turn Valves》
API 6FA—1999《Specification for Fire Test for Valves》
API 6FD—1995《Specification for Fire Test for Check Valves》
ISO 10497—2004《Testing of Valve—Fire type—testing requiremerlts》
JB／T 6899—1993《閥門的耐火試驗(yàn)》
以下就各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在適用范圍、裝置要求、操作方法、評判標(biāo)準(zhǔn)及覆蓋評定原則等方面的不同做出分析比較。
2．1 適用范圍的分析比較
ANsI／API 607—2005的適用范圍：軟閥座四分之一轉(zhuǎn)的閥門。例如符合APl608標(biāo)準(zhǔn)的球閥、符合APl609標(biāo)準(zhǔn)的蝶閥。
API 6FA—1999的適用范圍：管線用閥門或井口用閥門。例如符合APl6D標(biāo)準(zhǔn)的球閥、旋塞閥、閘閥；符合APl6A標(biāo)準(zhǔn)的平板閘閥等。
API 6FD—1995的適用范圍：管線用閥門或井口用止回閥。例如符合APl6D、APl6A的止回閥。
ISO 10497—2004的適用范圍：具有耐火結(jié)構(gòu)的各種閥門。
JB／T 6899—1993的適用范圍：公稱壓力不大于42.OMPa的各種閥門。
由上述各種標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍可見，各閥門耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)針對的產(chǎn)品及范圍各不相同，不同類型的產(chǎn)品應(yīng)選擇適合的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
2．2 裝置要求
2．2．1試驗(yàn)系統(tǒng)要求
ANSI／API 607—2005、API 6FA一1999、ISO 10497—2004、JB／T 6899—1993規(guī)定的典型試驗(yàn)系統(tǒng)要求如下。
API 6FD—1995規(guī)定的典型試驗(yàn)系統(tǒng)如下。
由以上試驗(yàn)系統(tǒng)圖示可知，除止回閥因操作方式不同使試驗(yàn)裝置與其他的有一定區(qū)別之外，其他各標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)系統(tǒng)的要求基本一致。
2．2．2熱電偶及測溫塊的要求
(1)測溫塊尺寸要求
經(jīng)過比較分析，所列幾個(gè)耐火試驗(yàn)標(biāo)注對測溫塊的尺寸要求基本一致，熱電偶插入的位置應(yīng)為測溫塊的中心，具體尺寸如圖5所示。
(2)熱電偶及測溫塊布置要求
耐火試驗(yàn)的火燒期間，對布置于閥門周圍測量溫度的熱電偶及測溫塊各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有不同的要求，如下：
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
一般布置為閥門周圍布置2只熱電偶和2只測溫塊，當(dāng)公稱尺寸大于等于NPS8(DN200)時(shí)增加1只測溫塊，當(dāng)軟密封閥門公稱尺寸小于等于NPS4(DNl00)且壓力級小于等于Class300(PN40)時(shí)，增加1只插入閥蓋內(nèi)的熱電偶和1只插入閥體內(nèi)的熱電偶。
API 6FA—1999、API 6FD—1995：
一般布置為閥門周圍布置2只熱電偶和2只測溫塊，若試驗(yàn)閥門為API 6D產(chǎn)品則當(dāng)公稱尺寸大于NPS6時(shí)增加1只測溫塊；若試驗(yàn)閥門為API 6A產(chǎn)品則當(dāng)公稱尺寸大于NPS71/16時(shí)同樣需增加1只測溫塊。
JB／T 6899—1993：
一般布置為閥門周圍布置2只熱電偶和2只測溫塊，若試驗(yàn)閥門公稱尺寸大于DNl50時(shí)需增加1只測溫塊。
由以上各標(biāo)準(zhǔn)對熱電偶及測溫塊的要求可以看出，ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004標(biāo)準(zhǔn)對于小口徑低壓力的閥門熱電偶及測溫塊布置相對其他標(biāo)準(zhǔn)更加細(xì)化，但對于大部分規(guī)格的產(chǎn)品幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求還是基本一致。
(3)熱電偶及測溫塊溫度要求
耐火試驗(yàn)的火燒期間，對于熱電偶及測溫塊所測量的閥門溫度各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有不同的要求，如下：
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
點(diǎn)火后2min內(nèi)2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)達(dá)到750℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)在750℃～1000℃且在整個(gè)火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于700℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應(yīng)在15min內(nèi)達(dá)到650℃，且在達(dá)到規(guī)定溫度后的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于560℃；火燒期間閥體內(nèi)熱電偶溫度應(yīng)至少有5min在590℃以上，閥蓋內(nèi)熱電偶溫度應(yīng)至少有15min在650℃以上。
API 6FA一1999、API 6FD一1995：
點(diǎn)火后2min內(nèi)2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)達(dá)到761℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)在76l℃～980℃：且在整個(gè)火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于704℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應(yīng)在15min內(nèi)達(dá)到650℃，且在達(dá)到規(guī)定溫度后的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于565℃。
JB／T 6899—1993：
點(diǎn)火后2min內(nèi)2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)達(dá)到760℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應(yīng)在760℃～980℃且在整個(gè)火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于705℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應(yīng)在15min內(nèi)達(dá)到650℃，且在達(dá)到規(guī)定溫度后的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于565℃。
2．3 操作要求
耐火試驗(yàn)一般分為火燒試驗(yàn)、低壓試驗(yàn)、操作試驗(yàn)三個(gè)步驟進(jìn)行但各標(biāo)準(zhǔn)對于各個(gè)試驗(yàn)階段的規(guī)定及要求有一定區(qū)別，如下：
2．3．1試驗(yàn)壓力要求
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
火燒試驗(yàn)期間的管道壓力：對于壓力級小于等于Class300(PN40)的軟密封閥門，火燒期間試驗(yàn)壓力為0.2MPa，對于其他閥門火燒期間試驗(yàn)壓力為閥門20℃時(shí)最高許用工作壓力的75％。
低壓試驗(yàn)的管道壓力：對于小于等于class600(PNl00)的閥門，冷卻后需進(jìn)行試驗(yàn)壓力為0.2MPa的低壓試驗(yàn)。
操作試驗(yàn)的管道壓力：操作試驗(yàn)時(shí)的管道壓力均為閥門20℃時(shí)最高許用工作壓力的75％。
API 6FA—1999、API 6FD—1995：
此兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對于試驗(yàn)壓力的要求通過表格形式規(guī)定，其中火燒試驗(yàn)和操作試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為其中的“高壓試驗(yàn)壓力”，低壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為其中的“低壓試驗(yàn)壓力”，未列出具體壓力數(shù)值的表明不做此項(xiàng)試驗(yàn)，具體如下：
| 閥門類別 | 閥門壓力等級 | 高壓試驗(yàn)壓力 | 低壓試驗(yàn)壓力 | ||||||
| API 6D | Class | PN | / | psi | bar | MPa | psi | bar | MPa |
| 150 | 20 | / | 210 | 14.5 | 1.5 | 29 | 2.0 | 0.2 | |
| 300 | 50 | / | 540 | 37.2 | 3.7 | 50 | 3.4 | 0.34 | |
| 400 | 64 | / | 720 | 49.6 | 5.0 | 70 | 4.8 | 0.48 | |
| 600 | 110 | / | 1080 | 74.5 | 7.5 | 105 | 7.2 | 0.72 | |
| 900 | 150 | / | 1620 | 111.7 | 11.2 | / | / | / | |
| 1500 | 260 | / | 2700 | 186.2 | 18.6 | / | / | / | |
| 2500 | 420 | / | 4500 | 310.3 | 21.0 | / | / | / | |
| API 6A | psi | bar | MPa | psi | bar | MPa | / | / | / |
| 2000 | 138 | 13.8 | 1500 | 103.4 | 10.3 | / | / | / | |
| 3000 | 207 | 20.7 | 2250 | 155.1 | 15.5 | / | / | / | |
| 5000 | 345 | 34.5 | 3750 | 258.6 | 25.9 | / | / | / | |
| 10000 | 690 | 69.0 | 7500 | 517.1 | 51.7 | / | / | / | |
| 15000 | 1034 | 103.5 | 11250 | 775.7 | 77.6 | / | / | / | |
| 20000 | 1379 | 138.0 | 15000 | 1034.2 | 103.5 | / | / | / | |
| 備注 | 試驗(yàn)壓力允許有±10%的偏差。 | ||||||||
JB／T 6899—1993：
此標(biāo)準(zhǔn)對于試驗(yàn)壓力的要求通過表格形式規(guī)定且壓力以公稱壓力(PN)表示，其他非公稱壓力(PN)表示閥門壓力級的也另有規(guī)定。火燒試驗(yàn)和操作試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為其中的“高壓試驗(yàn)壓力”，低壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為其中的“低壓試驗(yàn)壓力”，未列出具體壓力數(shù)值的表明不做此項(xiàng)試驗(yàn)，具體如下：
| 公稱壓力PN | 高壓試驗(yàn)壓力 | 低壓試驗(yàn)壓力 |
| 1.0 | 0.8 | 0.2 |
| 1.6 | 1.2 | |
| 2.0 | 1.5 | |
| 2.5 | 1.9 | |
| 4.0 | 3.0 | 0.3 |
| 5.0 | 3.8 | 0.4 |
| 6.4（6.3） | 5.0 | 0.5 |
| 10.0 | 7.7 | 0.7 |
| 15.0 | 11.5 | / |
| 25.0 | 19.2 | |
| 42.0 | 31.9 | |
| 注： a、試驗(yàn)壓力允許有±10%的偏差。 b、對于其他壓力表示的閥門，高壓試驗(yàn)壓力為20℃時(shí)最高許用工作壓力的75%。 c、對于其他壓力表示的閥門，20℃時(shí)最高許用工作壓力小于或等于11MPa的需做低壓試驗(yàn)，低壓試驗(yàn)壓力為20℃時(shí)最高許用工作壓力的7%及0.2MPa兩者中的大值。 |
||
由以上各標(biāo)準(zhǔn)對于試驗(yàn)過程各階段的試驗(yàn)壓力要求可以看出，各標(biāo)準(zhǔn)的高壓試驗(yàn)壓力一般都規(guī)定為常溫下最大許用工作壓力的75％左右，但低壓試驗(yàn)壓力的要求各不相同，不過所有標(biāo)準(zhǔn)一般只針對于壓力級不大于Class600(或PNl00)的閥門產(chǎn)品才進(jìn)行低壓試驗(yàn)。
2．3．2試驗(yàn)項(xiàng)目操作要求
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
火燒試驗(yàn)：閥門閥桿處于水平位置在溫度達(dá)到規(guī)定的情況下火燒30分鐘，按試驗(yàn)閥門的不同保持管道內(nèi)的壓力(高壓試驗(yàn)壓力或低壓試驗(yàn)壓力)，檢查在火燒期間通過閥門的內(nèi)泄漏和外泄漏是符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
低壓試驗(yàn)：對于有低壓試驗(yàn)要求的閥門，在火燒結(jié)束閥門冷卻后保持管道內(nèi)壓力為O．2MPa，檢查通過閥門的內(nèi)泄漏是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
操作試驗(yàn)：在管道內(nèi)為高壓試驗(yàn)壓力下打開閥門到全開位置，試驗(yàn)管道末端密封，管道內(nèi)保持高壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門各處的外泄漏是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
API 6FA—1999：
火燒試驗(yàn)：閥門閥桿處于水平位置火燒30分鐘，管道內(nèi)為高壓試驗(yàn)壓力，檢查在火燒期間通過閥門的內(nèi)泄漏和外泄漏是符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
低壓試驗(yàn)：對于有低壓試驗(yàn)要求的閥門，在火燒結(jié)束閥門冷卻后保持管道內(nèi)壓力為規(guī)定的低壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門的內(nèi)泄漏及外泄漏來判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
操作試驗(yàn)：在管道內(nèi)為高壓試驗(yàn)壓力下打開閥門到部分開啟位置，試驗(yàn)管道末端密封，管道內(nèi)保持高壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門各處的外泄漏是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
API 6FD一1995：
火燒試驗(yàn)：閥門在流向反向安裝、直立狀態(tài)火燒30分鐘，需測量火燒期問通過閥門的內(nèi)泄漏和外泄漏來判斷火燒期間閥門是符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
低壓試驗(yàn)：對于有低壓試驗(yàn)要求的閥門，在火燒結(jié)束閥門冷卻后保持管道內(nèi)壓力為規(guī)定的低壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門的內(nèi)泄漏及外泄漏來判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
操作試驗(yàn)：通過調(diào)節(jié)閥門前后端的壓力使閥門閥瓣動(dòng)作，試驗(yàn)管道末端密封，管道內(nèi)保持高壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門各處的外泄漏是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
JB/T 6899一1993：
火燒試驗(yàn)：閥門閥桿處于水平位置火燒30分鐘，管道內(nèi)為高壓試驗(yàn)壓力．檢查在火燒期間通過閥門的內(nèi)泄漏和外泄漏是符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
低壓試驗(yàn)：對于有低壓試驗(yàn)要求的閥門，在火燒結(jié)束閥門冷卻后保持管道內(nèi)壓力為規(guī)定的低壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門的內(nèi)泄漏及外泄漏來判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
操作試驗(yàn)：在管道內(nèi)為高壓試驗(yàn)壓力下打開閥門到全開啟位置，試驗(yàn)管道末端密封，管道內(nèi)保持高壓試驗(yàn)壓力，檢查通過閥門各處的外泄漏是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
由以上各操作要求可以看出，盡管各試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對耐火試驗(yàn)都分為火燒試驗(yàn)、低壓試驗(yàn)和操作試驗(yàn)三個(gè)部分但各標(biāo)準(zhǔn)在各個(gè)部分的具體檢驗(yàn)要求上存在著各自的不同，尤其各標(biāo)準(zhǔn)對于各個(gè)部分對試驗(yàn)壓力的要求上區(qū)別較大。
2．4 評判標(biāo)準(zhǔn)
耐火試驗(yàn)最終判斷的依據(jù)為通過閥門的內(nèi)泄漏及外泄漏，各個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對于各泄漏量的要求也各不相同，為方便比較下面用統(tǒng)一的表格形式來列出各標(biāo)準(zhǔn)對于泄漏量的具體規(guī)定：
ANSI/API 607-2005、ISO 10497-2004：
| 最大允許泄漏量（mL/min） | ||||||||
| 公稱尺寸 | 內(nèi)泄漏 | 外泄漏 | ||||||
| DN | NPS | 火燒期 | 冷卻后 | 火燒及冷卻期 | 冷卻后 | 操作后 | ||
| 低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
||
| 8 | 1/4 | 32 | 128 | 13 | 8 | 32 | / | 8 |
| 10 | 3/8 | 40 | 160 | 16 | 10 | 40 | / | 10 |
| 15 | 1/2 | 60 | 240 | 24 | 15 | 60 | / | 15 |
| 20 | 3/4 | 80 | 320 | 32 | 20 | 80 | / | 20 |
| 25 | 1 | 100 | 400 | 40 | 25 | 100 | / | 25 |
| 32 | 11/4 | 128 | 512 | 51 | 32 | 128 | / | 32 |
| 40 | 11/2 | 160 | 640 | 64 | 40 | 160 | / | 40 |
| 50 | 2 | 200 | 800 | 80 | 50 | 200 | / | 50 |
| 65 | 21/2 | 260 | 1040 | 104 | 65 | 260 | / | 65 |
| 80 | 3 | 320 | 1280 | 128 | 80 | 320 | / | 80 |
| 100 | 4 | 400 | 1600 | 160 | 100 | 400 | / | 100 |
| 125 | 5 | 500 | 2000 | 200 | 125 | 500 | / | 125 |
| 150 | 6 | 600 | 2400 | 240 | 150 | 600 | / | 150 |
| 200 | 8 | 800 | 3200 | 320 | 200 | 800 | / | 200 |
| >200 | >8 | 800 | 3200 | 320 | 200 | 800 | / | 200 |
API 6FA-1999、API 6FD-1995:
| 最大允許泄漏量 | |||||||
| 公稱尺寸 | 內(nèi)泄漏 | 外泄漏 | |||||
| 火燒期 | 冷卻后 | 火燒及冷卻期 | 冷卻后 | 操作后 | |||
| 低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
低試驗(yàn) 壓力 |
高試驗(yàn) 壓力 |
|
| NPS (mL/in./min) |
/ | 400 | 40 | / | 100 | 20 | 200 |
| DN (mL/mm/min) |
/ | 15.7 | 1.6 | / | 3.9 | 0.8 | 8 |
| DN (mL/mm/min) |
/ | 16 | 1.6 | / | 4 | 0.8 | 8 |
由以上各標(biāo)準(zhǔn)對于泄漏量的要求可以看出，API 6FA-1999、API 6FD-1995及JB／T 6899-1993在泄漏量的要求上基本是一致的，而ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004對火燒后的低試驗(yàn)壓力的外泄漏不做要求，且在火燒期ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004對低試驗(yàn)壓力及高試驗(yàn)壓力有不同的漏量要求，此外對于操作試驗(yàn)的外泄漏要求上ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004相對其他標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格。
2．5 覆蓋評定原則
耐火試驗(yàn)一般要求通過試驗(yàn)的試驗(yàn)閥可以覆蓋評定具有相同結(jié)構(gòu)的其他規(guī)格的產(chǎn)品，經(jīng)過分析比較各標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋評定原則基本一致，但也有一些區(qū)別，如下：
以試驗(yàn)閥的公稱尺寸為基準(zhǔn)的評定原則：
一般原則為試驗(yàn)閥可以評定公稱尺寸大于且不超過其兩倍的其他閥門。ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004規(guī)定試驗(yàn)閥為NPS8(DN200)時(shí)，可以覆蓋評定公稱尺寸大于NPS8(DN200)的其他閥門；API 6FA一1999、API 6FD一1995及JB／T 6899—1993規(guī)定試驗(yàn)閥為NPSl6(DN400)時(shí)，可以覆蓋評定公稱尺寸大于NPSl6(DN400)的其他閥門。
以試驗(yàn)閥的壓力級為基準(zhǔn)的評定原則：
一般原則為試驗(yàn)閥可以評定公稱尺寸大于且不超過其兩倍的其他閥門。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)閥最大壓力級一般都為Class2500(PN420)。
3．結(jié)束語
閥門的耐火試驗(yàn)是模擬閥門在火災(zāi)環(huán)境下的試驗(yàn)，它能真實(shí)有效的反映出試驗(yàn)閥門的耐火性能，而分析及比較各種閥門耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對于了解閥門的耐火試驗(yàn)要求，研究閥門的耐火性能具有重要意義。合肥通用機(jī)電產(chǎn)品檢測院閥門耐火試驗(yàn)裝置符合現(xiàn)行各種耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，已與國內(nèi)外多家權(quán)威檢驗(yàn)認(rèn)證機(jī)構(gòu)合作對閥門的耐火性能進(jìn)行考核認(rèn)證。
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