閥門知識

主要引見國內(nèi)外工業(yè)管道及閥門的現(xiàn)狀與開展；工業(yè)管道及閥門維修、裝置必備的根本學問；管道布置和常用竹材、管件及附件；引見管通和閥門的修理及裝置；管道的試壓與防腐保溫；管道毛病及維護。附錄還引見管路系統(tǒng)圖形符號和圖例。

本書可供管道、閥門機械設(shè)備維修人員和廣闊工程技術(shù)人員參考運用。

序文

由中國機被工程學會設(shè)備與維修工程分會主編，機械工業(yè)出版社 1964 年 12 月出版發(fā)行的 《機修手冊》（8 卷 10 本），深受設(shè)備工程技術(shù)人員和廣闊讀者的歡送，曾于 1978 年和 1993 年兩次再版和 6 次印刷，對我國設(shè)備管理和維修工作起到了積極的作用。

隨著科技開展和學問更新，設(shè)備的更新?lián)Q代，《機修手冊》的內(nèi)容已不能順應時期開展的請求，應該重新編寫和修訂。但是，由于工程浩蕩，力不從心。為滿足廣闊設(shè)備管理和維修工作者的需求，經(jīng)機械工業(yè)出版杜和中國機械工程學會設(shè)備與維修工程分會共同商定，從《機修手冊》當選出局部常用的、有代表性的機型，充實新技術(shù)、新內(nèi)容，以叢書的方式重新編寫。

從 2000 年開端，中國機械工程學會設(shè)備與維修工程分會組織四川省設(shè)備維修學會和中國第二重型機械集團公司、中國航天工業(yè)總公司第一研討院、兵器工業(yè)集團公司、沈陽市機械工程學會、陜西省設(shè)備維修學會和陜西鼓風機廠，上海市設(shè)備維修專業(yè)委員會和上海重型機器廠、天津塘沽設(shè)備維修學會和大沽化工廠、大連海事大學、武漢鋼鐵公司氧氣有限義務(wù)公司、廣東省機械工程學會和廣州工業(yè)大學、山西省設(shè)備維修學會和太原理工大學等單位停止編寫。

從 2002 年開端．到如今曾經(jīng)出版 19 種。其中，2002 年出版了《液壓與氣動設(shè)備維修問答》、《空調(diào)制冷設(shè)備維修問答》、《數(shù)控機床毛病檢測與維修問答》、《工業(yè)鍋爐維修與改造問答》4 種；2003 年出版了《電焊機維修問答》、《機床電器設(shè)備維修問答》、《電梯運用與維修問答》3 種；2004 年出版了《風機及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)與維修問答》、《發(fā)作爐煤氣消費設(shè)備運轉(zhuǎn)與維修問答》、《起重設(shè)備維修問答》、《保送設(shè)備維修問答》4 種；2005 年出版了《工廠電氣設(shè)備維修問答》、《密封運用與維修問答》、《設(shè)備光滑維修問答》3 中。2006 年出版了《工程機械維修問答》、《工業(yè)爐維修問答》2 種。2007—2008 年出版了《泵類設(shè)備維修問答》、《段壓設(shè)備維修問答》、《鑄造設(shè)備維修問答》3 種。2009 年已出版與將出版的有《空分設(shè)備維修問答》、《壓力容器設(shè)備管理與維護問答》、《工業(yè)管道及閥門維修問答》。

正在編寫的有《礦山機械設(shè)備維護問答》、《焦爐機械設(shè)備裝置與維護問答》。

我們對積極參與組織、編寫和關(guān)懷支持叢書編寫工作的同志表示感激，也熱烈歡送從事設(shè)備與維修工程的行家里手積極參與叢書的編寫工作，使這套叢書真正成為從事設(shè)備維修人員的良師益友。

編寫闡明

管道及閥門在國民經(jīng)濟建立和人民生活中是不可短少的設(shè)備。它觸及的領(lǐng)城較為普遍，例如：熱能傳送，給排水，各種氣體，液體和物料保送。均要靠管道的保送來完成。

從 20 世紀 50 年代開端，管道的接口采用焊接構(gòu)造替代螺紋聯(lián)接。管道的材質(zhì)從鑄鐵和碳鋼單一種類開展為多種類。僅從鋼的種類而言，就有碳鋼、合金鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、不銹鋼等。有色金姚管材有鋁及鋁合金、銅及銅合金、鉛及鉛合金等。非金屬管材有硬質(zhì)聚氯乙烯管、水泥管、石棒水泥管、耐酸陶瓷管等許多種類。焊接工藝技術(shù)也隨著管材有了新的開展。因而，甘道及閥門維修、裝置也有了新的請求和國度新的規(guī)范檢驗。為此，中國機械工程學會設(shè)備與維修工程分會和機械工業(yè)出版社組織編寫了《工業(yè)管道及悶門維修問答》。

《工業(yè)管道及閥門維修問答》 是分離我們的理論。對《機修手冊》第 5 卷第 6 篇工業(yè)管道的修理停止了修訂。并增加了管道及閥門維修、裝置必備的根本學問，以及新檢修規(guī)范和先進維修辦法，對管道及閥門的運用、維護、檢修都有一定指導作用。這是管道及閥門的管理、選用、維修、裝置人員必備的一本新書。

本書第 1、3、7 章由王鳳喜編寫，第 2、4 章由黃進旗編寫，第 5 章由朱佺編寫，第 6 章由楊曉濱編寫，附錄由徐游編寫，孫先強也參與了局部編寫。全書由蔣世忠，曾翰林審稿。本書在編寫過程中得到中國策二重型機械集團公司總經(jīng)理石柯，副總經(jīng)理曾祥東。配備部長郭國英等的熱情協(xié)助和支持，在此表示感激。

第 1 章 國內(nèi)外工業(yè)管道及閥門的現(xiàn)狀與開展

1-1 管道完好性管理技術(shù)的最新開展如何？

答：近年來，工業(yè)管道及閥門維修，國外在管道完好性管理方面展開了大量的研討和理論。在 2006 年召開的國際管道會議上，引見了美國管道完好性管理的最新停頓和開展趨向，包括管道完好性管理的停頓與理論、直接評價技術(shù)、內(nèi)檢測技術(shù)停頓等方面，并對我國展開管道完好性管理工作提出了倡議。

（1）概述

國際管道會議（International Pipeline Conference）是由美國機械工程師學會（ASME）主辦的全球油氣管道工業(yè)界的盛會。2006 年 9 月 24~29 日，國際管道會議在加拿大卡爾加里市舉行。管道完好性管理 PIM（Pipeline Integrity Management），在此會議上仍然是國際管道工業(yè)關(guān)注的熱點，論文多大 95 篇，內(nèi)容觸及管道完好性管理及技術(shù)的各個方面，表現(xiàn)了管道完好性管理的最新停頓。

依據(jù)此會議狀況，對美國風險液體管道完好性管理檢查工作、直接評價技術(shù)和內(nèi)檢測技術(shù)的最新停頓和開展方向停止了剖析，并針對上述方面對我國展開管道完好性管理工作提出倡議。

（2）對風險液體管道完好性管理工作的檢查

2002 年 11 月，美國國會經(jīng)過了特地的 H.R.3609 號法案—《管道平安促進法》，并于 2002 年 12 月 27 日 經(jīng)總統(tǒng)簽署后生效。此法案請求管道運營商在呈現(xiàn)平安結(jié)果嚴重地域施行管道完好性管理方案，依照管道長度對管道停止了分類：長度超越 804km（500mile）的為一類管道，長度小于804km（500mile）的為二類管道。請求運營商在 2004 年 9 月 30 日前，完成一類管道 50% 的基線評價；在 2005 年 8 月 16 日前，完成二類管道 50% 的管道基線評價。

為檢查管道運營商對法案的執(zhí)行狀況及進一步推進完好性管理，美國管道和風險物質(zhì)管理局（PHMSA）從 2002 年 9 月開端，對風險液體管道完好性管理的施行狀況停止了首輪檢查。在首輪檢查中，PHMSA 完成了一切一類管道以及部門二類管道的檢查。截止 2005 年 12 月，并完成了 175 個風險液體管道的首輪檢查，管道合計 273104km（169841mile），其中以肯定為呈現(xiàn)平安結(jié)果嚴重地域的為 121534km（75581mile）。在總結(jié)首輪檢查經(jīng)歷的根底上，從 2005 年中期開端，PHMSA 及其州屬管道平安機構(gòu)開端對風險液體管道停止第二輪檢查，重點在于落實首輪檢查中發(fā)現(xiàn)的需求改良的中央以及高風險要素。

1）檢查內(nèi)容：依據(jù)《風險管理示范綱要》、《系統(tǒng)完好性檢查指導綱要》，以及 APLI160《風險液體管道完好性管理》規(guī)范，對管道運營商樹立完好性管理體系的請求。檢查內(nèi)容包括：①檢查完好性管理計劃的程序、執(zhí)行狀況和文檔編制；②檢查管道運營商完成的完好性評價；③檢查內(nèi)檢測結(jié)果及問題辨認；④檢查修復和減緩方案；⑤確認能否按法規(guī)請求的時間停止修復；⑥檢查試壓記載能否按聯(lián)邦法規(guī) 49CFR495 執(zhí)行，檢查運營商對一切實驗失效的評價；⑦確認預防和減緩措施能否得到執(zhí)行；⑧檢查組進一步對資產(chǎn)、實踐修復、直接評價及完好性管理計劃相關(guān)的內(nèi)容停止全面監(jiān)視。

2）檢查結(jié)果：絕大多數(shù)管道運營商曾經(jīng)樹立并執(zhí)行了完好性管理體系，根本控制了結(jié)果嚴重地域的管段，并依照規(guī)則請求，對這些地域停止了完好性評價。截止 2005 年 12 月，曾經(jīng)完成了 86% 的風險液體管道的基線評價，只要極少數(shù)運營商未在最后時限前完成 50% 管段的完好性評價。在首輪檢查中，PHMSA 對 1200 個需求“立刻修復”的缺陷處置狀況停止了核實。除需求立刻修復或 60 天、180 天之內(nèi)必需修復的狀況外，運營商也修復了大量的其他異常狀況，運營商也修復了大量的其他異常狀況。行業(yè)數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，2004 年共有 11674 種狀況被修復或減緩，包括影響結(jié)果嚴重地域和非影響區(qū)域。

PHMSA 總結(jié)首輪檢查經(jīng)歷，就以下方面提出了改良意見：①數(shù)據(jù)整合。有效的數(shù)據(jù)整合是完好性管理的關(guān)鍵，目前曾經(jīng)開發(fā)了一些工具和辦法，對不同類型數(shù)據(jù)停止組合剖析，但這方面的工作還處于開端階段。②對內(nèi)檢測結(jié)果的響應。局部運營商沒有應用內(nèi)檢測的結(jié)果停止剖析，未及時依據(jù)內(nèi)檢測結(jié)果制定并執(zhí)行修復或減緩方案，從而影響了對內(nèi)檢測結(jié)果的有效應用。③風險剖析。多數(shù)運營商已應用風險剖析技術(shù)，對停止基數(shù)評價的管道停止排序；但一些運營商所運用的風險模型，還沒有掩蓋管道風險的全部范圍，依然需求改良剖析辦法以掩蓋一切風險，特別是要整合一切數(shù)據(jù)來恰當?shù)卦u價管道風險。④預防和減緩措施。首輪檢查中發(fā)現(xiàn)許多運營商缺乏預防和減緩措施的剖析，包括對撿漏才能及緊急狀況處置才能的評價。在曾經(jīng)開端的第二輪檢查中，還未見到明顯的改良。⑤持續(xù)的評價和評價。完成基線評價后，在如何合理肯定周期評價的時間距離方面，需求停止進一步研討，應著重于剖析運營商停止周期評價的施行效果。⑥完好性管理施行細則。APLI160 是完好性管理的通用規(guī)范，運營商還應樹立施行細則，以加強完好性管理的有效性。⑦完好性決策和剖析的技術(shù)根底。運營商依然沒有充沛的應用歷史數(shù)據(jù)，來決議風險要素和再評價；另外，對歷史數(shù)據(jù)不充沛狀況下的決策剖析辦法有待改良。PHMSA 希望有更多的技術(shù)和辦法，作為完好性決策和剖析的根底。⑧完好性程序文件。文件編制的完好性和質(zhì)量，是完好性程序的關(guān)鍵要素。許多運營商對評價記載、修復記載、文件的編制過程、技術(shù)考證、決策根底缺乏足夠的注重。

（3）直接評價技術(shù)的停頓

內(nèi)檢測、試壓、直接評價是管道完好性評價的三種主要辦法。工業(yè)管道及閥門維修，雖然智能檢測器在不時更新，但仍有許多管道不能運用內(nèi)檢測設(shè)備，試壓法是針對一些特定管道的評價辦法，但請求管道在停輸狀態(tài)下運用。對無法停止內(nèi)檢測和試壓的管道，能夠選擇運用直接評價技術(shù)停止完好性評價。與內(nèi)檢測、試壓等傳統(tǒng)評價辦法相比，直接評價具有本錢低、易施行等特性。近年來，許多管道運營商在完好性管理計劃中，曾經(jīng)列入了直接評價技術(shù)，例如：在 Gasunie 公司管轄的 12000km 的高壓管道中，僅有 50% 合適停止管道內(nèi)檢測，該公司從 2005 年開端，對不合適內(nèi)檢測的管道停止直接評價。

1）直接評價辦法及相關(guān)技術(shù)：直接評價是一種把管道的物理特性、操作歷史與管道的檢測、檢查結(jié)果分離起來，采用不開挖檢測技術(shù)（普通為地上或間接檢測）、并依據(jù)檢測結(jié)果停止開挖和檢查，來肯定管道完好性的辦法。普通分為預評價、間接檢測、直接檢查、后評價四個步驟：①預評價。經(jīng)過數(shù)據(jù)搜集和剖析、肯定直接評價能否可行，劃分評價區(qū)域和選擇間接檢測工具。②間接測評。主要為空中檢測，目的是肯定涂層缺陷嚴重水平、其他異常及管道上已發(fā)作或可能發(fā)作腐蝕的區(qū)域。③直接檢查。依據(jù)間接檢查結(jié)果的剖析，來選擇開挖點位置和數(shù)量，并在開挖后對管道外表直接檢查。④后評價?？甲C直接評價辦法的有效性，并肯定下一次評價的時間距離。

直接評價依照管道的要挾要素，分為外腐蝕直接評價（ECDA）、內(nèi)腐蝕直接評價（ICDA）和應力腐蝕開裂直接評價（SCCDA）。

ECDA 辦法已較成熟。2002 年，美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）提出了 ECDA 辦法的引薦規(guī)范 NACE RPO502-2002《管道外部腐蝕直接評價引薦作法》。

ICDA 辦法分為三類，分別適用于干氣、濕氣和液體管道。目前針對干氣的 ICDA 辦法，還有還有許多技術(shù)難題要克制。

SCCDA 辦法步驟與 ECDA 類似，重點是辨認容易發(fā)作 SCC 的狀況和評價可疑的管道系統(tǒng)。此辦法適用于高 pH 值的 SCC（傳統(tǒng)的）和接近中性 pH 值的 SCC（新型 SCC）。目前，北美已著手樹立應力腐蝕開裂的直接評價辦法。針對應力腐蝕開裂壓力實驗距離時間的辦法的研討也有了新的停頓。

直接評價辦法是施行，需求間接檢測辦法作為技術(shù)支持。為進步檢測牢靠性，NACE 請求運營商運用兩種或更多間接檢測工具，已對檢測結(jié)果互相考證。

常用的間接評價及時有直流電位梯度檢測技術(shù)（DCVG）、密距離電位檢測技術(shù)（CIPS）、交流電流衰減技術(shù)、電壓差技術(shù)等。

直接點位梯度檢測技術(shù)用來探測和查明涂層缺陷。其原理是：在施加了陰極維護埋地管線上，電流經(jīng)過土壤介質(zhì)，流入管道防腐層破損而暴露的管道處，在管道防腐層毀壞處空中上構(gòu)成一個電壓梯度場。在接近破損暴露點部位，電流密度增大，電壓梯度增大。普通狀況下、電壓梯度與暴露面積成正比例關(guān)系該技術(shù)能檢測出較小的防腐層破損點、并能夠準確定位，誤差為 ±15cm。這是世界上比擬先進的埋地管道防腐層缺陷測試技術(shù)。

密距離電位檢測技術(shù)是當今尖端的檢測技術(shù)之一，是一種用來提供管道對地電位與間隔關(guān)系的空中檢測技術(shù)，能指示管道沿線的陰極維護效果，指出缺陷的嚴重性，并自動采集數(shù)據(jù)。其缺陷是工作人員需攜檢測設(shè)備沿管道連續(xù)丈量，其檢查結(jié)果不能指示圖層的剝離狀況，還可能遭到干擾電流的影響運用范圍遭到一定的限制。

交流電流衰減技術(shù)采用等效電流原理，來評價防腐層絕緣電阻。當外加交流電流流過管道時，在管道四周產(chǎn)生相應的磁場。當管道外防腐層完好時，隨著管道的延伸，電流較均衡，無電流流失現(xiàn)象或流失較少，其管道四周產(chǎn)生的磁場比擬穩(wěn)定；當管道外防腐涂層破損或老化時，在破損處就會有電流流失現(xiàn)象，隨著管道的延伸，其在管道四周磁場的強度就會削弱，這是目前國內(nèi)外應用比擬成熟的一種檢測辦法，可長間距快速探測整條管線的防腐層情況，也可縮短間距對損破點停止定位。

電流差檢測技術(shù)原理是：在管道與大地之間施加的交變電壓信號，經(jīng)過管道防腐層破損點處時，會流失在大地土壤中；因此電流密度隨著遠離破損點的間隔而減小，在破算點的上方地外表構(gòu)成了一個交流電壓梯度，經(jīng)過濾波放大后，顯現(xiàn)檢測結(jié)果。

依據(jù) 2006 年國際管道會議上戰(zhàn)士的最新研討結(jié)果，美國西南研討院和 CC 技術(shù)公司，開發(fā)了應用薄膜腐蝕傳感器與挪動無線技術(shù)相分離的檢測管道內(nèi)腐蝕的技術(shù)；中國石油自然氣集團公司，開發(fā)了應用超聲導波丈量管道涂層內(nèi)腐蝕技術(shù)；PETROBRAS 公司開發(fā)了應用聲學發(fā)射技術(shù)的直接評價辦法；Trans Canada 公司開發(fā)出了應用磁學的金屬損失檢測工具等。目前，分離 DCVC、CIPS、后處置差分全球定位系統(tǒng)（dGPS）三種技術(shù)的新型檢測設(shè)備正在研發(fā)之中。

2）直接評價技術(shù)規(guī)范：美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）正在或曾經(jīng)編制了ECDA、DG-ICDA（干氣）、WG-ICDA（濕氣）和 SCCDA 規(guī)范。ECDA 規(guī)范曾經(jīng)完成，也會并入該項規(guī)則。NACE 關(guān)于 DG-ICDA 的規(guī)范有望在近期出臺；WG-ICDA 和液體管道 ICDA 的初稿還處于編制的前期階段，有望在 NACE 2007年國際腐蝕會議上停止討論。

3）專題研討工作：為增強完好性相關(guān)技術(shù)的研討，美國國會加大了對 PHMSA 管道平安研發(fā)項目的支持力度。經(jīng)過過會的受權(quán)，PHMSA 重點贊助了一些研發(fā)項目，以增強美國能源運輸和配送管道的平安性、牢靠性和符合環(huán)境請求的操作工藝的處理計劃。從 2002 年開端，PHMSA 一共支持了 25 個與直接評價技術(shù)相關(guān)的研發(fā)項目，一些工業(yè)組織、管道運營商、管理者和研討機構(gòu)共同為這些項目提供了近 1400 萬美圓的贊助。這些項目由美國、加拿大和歐洲的研討機構(gòu)分別承當，重點在于擴展直接評價的應用范圍，以及在直接評價過程中各項完好性技術(shù)的整合。國際管道研討會（PRCI）、美國自然氣協(xié)會（AGA）和美國能源部州際自然氣協(xié)會（INGAA）等組織，也對許多企業(yè)和項目停止了資助。

這些專題研討包括了實踐效果研討、工業(yè)管道及閥門維修，間接檢測設(shè)備應用效果、流膂力學模型、直接評價的不正確性和牢靠性、對理論的總結(jié)等，詳細有以下幾個方面：①對 ECDA 和內(nèi)檢測數(shù)據(jù)停止比照，以對 ECDA 辦法停止考證；經(jīng)過實例論證 NACE 發(fā)布引薦的有效性；對復合管、光管、巖石區(qū)和其他難以停止 ECDA 評價的狀況停止實驗；對不適宜停止 ECDA 評價的條件停止研討；針對難以停止 ECDA 的區(qū)域開發(fā)機器人系統(tǒng)。②檢查考證 DG-ICDA 作為預測內(nèi)腐蝕位置的辦法，展開對 WG-ICDA 的初步研討。③評價導波技術(shù)的有效性，研討對遠間隔超聲導波信號的加強及區(qū)域擴展可能性的評價；遠間隔超聲導波與計算機終端的數(shù)據(jù)處置和通訊系統(tǒng)分離技術(shù)；加大空中檢測管壁金屬損失工具的研發(fā)力度，使之能與智能檢測器技術(shù)抗衡。

PHMSA 和美國管道平安代表協(xié)會（NAPSR），結(jié)合組織美國能源部州際自然氣協(xié)會（INGAA）、美國自然氣協(xié)會（AGA）、美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）、美國民用自然氣協(xié)會（APGA）舉行了論壇，專題討論與自然氣完好性相關(guān)的直接評價技術(shù)。PHMSA 向管理者和行業(yè)推介直接評價研發(fā)的現(xiàn)狀，提供直接評價施行的典型案例。并討論 NACE 有關(guān) ECDA、ICDA、SCCDA 規(guī)范的停頓狀況。

直接評價技術(shù)將不時為如今難以評價的區(qū)域，提供改良了的處理計劃。直接評價不只作為一種制藥的評價工具，同時作為智能檢測器和試壓的輔助工具，將具有愈加普遍的應用前景。

（4）內(nèi)檢測技術(shù)的停頓以及存在的問題

隨著完好性管理的開展，需求準確牢靠的數(shù)據(jù)，來執(zhí)行先進的完好性評價方案和優(yōu)化辦法；對內(nèi)檢測器的準確性、牢靠性、可反復性、可比照性以及高分辨率等方面，提出了更高的請求。各種檢測技術(shù)不時開展，應用各種原理的管道智能內(nèi)檢測不時更新，內(nèi)檢測技術(shù)獲得了本質(zhì)性的停頓，但依然存在一些問題。

1）裂紋內(nèi)檢測技術(shù)：目前最合適于檢測裂紋的技術(shù)是超聲波辦法，脈沖波在管道內(nèi)外表和外表反向產(chǎn)生周向橫波；假如脈沖遇到裂紋，他就會原路返回并被變換器接納，由此檢測到該裂紋的存在。其主要優(yōu)點是可以提供對管壁的定量檢測，具有較高的數(shù)據(jù)精度和置信度；缺陷是需求耦合劑，應用于輸氣管道時較復雜。