浅谈高压阀门的pr2级性能鉴定试验（论文） .pdf

科技信息 0、 引言 闸阀是井口装置和采油树设备中启闭流体的关键部件， 数量大、 规 格多， 其性能安全可靠至关重要， 一旦阀门失效， 轻则油 （气） 井钻井或 生产暂停， 造成重大经济损失， 重则可能会造成人员伤亡事故。 我国的石油装备的需求和出口还处在增长阶段， 但国内外用户对 产品的安全性、 可靠性的要求不断提高， 性能级别更高的产品需求越来 越多。如壳牌公司要求， 给其提供的阀门必须满足pr2要求； 国内的一 些西部油气田和海洋油田也都对产品提出了pr2性能要求。阀门设计 和制造是否符合pr2级的性能要求， 必须通过api 6a标准规定的一系 列性能鉴定试验程序来加以验证。 1、 阀门的pr2级性能鉴定试验的要求 阀门先要按照api 6a (iso 10423)/gb 22513标准(以下简称 “标准” ) 规定进行压力测试， 测试合格后再按照标准规定进行pr2性能试验。 具体试验程序如下： (1)室温下160次带压开、 关循环试验； (2)最高温度下的20次带压开、 关循环试验； (3)最低温度下的20次带压开、 关循环试验； (4)阀体的温度循环及各阶段的高、 低压的保压试验； (5)各个试验过程中阀门的扭矩试验。 2、 阀门设计的参数及设计特点 2.1设计参数 2.2手动平板闸阀的设计结构特点 2.2.1主要结构如图1 1阀体、 2闸板、 3阀杆、 4阀杆螺母、 5阀盖、 6隔环、 7填料压盖、 8手 轮、 9阀杆套、 10销、 11轴承盖、 12阀杆填料、 13密封环、 14阀座内密封 圈、 15阀座外密封圈、 16阀座 图1手动平板闸阀 2.2.2结构特点 a.闸阀采用单闸板、 单阀座和暗杆结构； b.阀杆套处采用推力轴承设计降低扭矩； c.闸板和阀座采用浮动式设计； d.阀门双向密封设计， 使用寿命延长； e.体盖密封采用金属锥形密封环； f.阀座与闸板采用金属密封； g.阀座与阀体采用金属与蓄能圈复合密封； h.阀杆采用倒密封设计， 可带压更换阀杆填料。 2.3、 pr2级和pr1级闸阀在设计、 性能鉴定试验方面的差别： pr1级性能试验， 标准强制性规定做常温3个循环试验， 其它高、 低 温等试验只要提供客观证据即可， 显然， pr2级阀门的要求要比pr1高 得多。pr2级阀门相对pr1级阀门的设计结构大体相同， 区别如下： (1)所有密封面的光洁度提高一个等级； (2)所有密封面的探伤全部提高到psl 3级验收； (3)阀座密封采用内外两个蓄能圈 （pr1只有一个蓄能圈） ； (4)闸板、 阀座表面全部采用硬质合金喷涂硬化表面 （pr1有氮化、 堆焊、 喷焊和喷涂等） ； (5)推力轴承全部采用承载力强的滚针推力轴承 （pr1级采用的为 滚珠推力轴承） 。 3、 阀门pr2性能鉴定试验情况分析 两个不同设计参数阀门的性能鉴定试验在国家油气田井口设备质 量监督检验中心江汉机械研究所进行， 试验不包含非金属密封件的试 验， 其中2-1/16” 10000psi闸阀共进行了两次试验， 第一次在低温循环 时填料泄漏导致试验失败。经整改后， 重新进行pr2试验， 第二次顺利 通过。2-1/16” 15000psi闸阀则一次性顺利通过。 3.1 pr2试验和整改情况 2-1/16” 10000psi闸阀第一次试验低温失败的具体情况为： 当温度 在-30时阀门运行正常， 但随着温度的降低， 泄漏量开始增大； 经拆检 发现阀杆填料无损坏， 但阀座密封圈全部损坏， 闸板和阀座密封面有轻 微划伤， 其它零部件全部正常； 但通过试压曲线及记录发现阀门扭矩偏 大， 特别是低温时， 扭矩是常温的2倍左右达到221n m， 超过了设计的 200n m。第二次试验时对一些关键部件进行了整改， 最后试验顺利通 过。经拆检， 填料、 密封圈无损坏， 闸板、 阀座无划伤， 所有零件磨损在 正常范围内。根据第一次的失败情况， 笔者对设计选材进行了整改， 整 改前后的设计及选用材料对比如下表: 图2、 图3为在2-1/16” 15000psi闸阀低温循环试验的记录摘录， 其 基金项目： 本文系2012年江苏省科技支撑计划 “海洋平台用pr2井口装置及采油树的研制” ， 项目编号be2012069。 作者简介： 邓金先 （1977-） ， 男， 江苏省苏州人， 长江大学机械工程学院在职研究生， 目前就职于苏州道森钻采设备股份有限公司， 长期从事油气田 钻采设备及相关产品的研发工作。 浅谈高压阀门的pr2级性能鉴定试验 长江大学机械工程学院邓金先周思柱李树林孙晓迎 摘要pr2级阀门主要用于pr2级井口装置和采油树设备上， 控制采油作业中流体的开闭， 是井口装置和采油树核心部件之一， 而高压pr2级井口装置和采油树设备因其具有较高的设计、 制造和试验要求一直是国内石油设备制造企业的软肋， 尤其是pr2性能 鉴定试验， 试验步骤多、 工况条件恶劣， 对阀门密封和可靠性要求非常高， 试验通过难度大。本文对相同结构、 不同设计参数的两个 手动平板闸阀试验过程和结果进行了分析， 试验结果表明现有阀门结构、 材料的选择、 密封件的选择基本合理； 最后分析了阀门pr2 性能鉴定试验成败的原因， 并给出了改进方向的建议。意在通过深入浅出的讲述pr2级平板闸阀的设计和性能鉴定试验、 分析其成 败影响因素， 抛砖引玉、 交流探讨， 助推我国高性能阀门制造业的发展。 关键词高压pr2级阀门设计性能鉴定试验成败分析 公称通径 额定工作压力 性能级别 产品级别 温度级别 材料级别 2-1/16” (52mm) 10000psi(69mpa) pr2 psl3 lu ee 2-1/16” (52mm) 15000psi(103.5mpa) pr2 psl3g lu ee 零件名称 阀杆填料 阀座密封圈 闸板 阀座 阀杆螺母 2-1/16” 10000psi 第一次pr2试验 国产某公司蓄能圈 国产某公司蓄能圈 宏观硬度大于hrc68， 微观 硬度dph300900-1100。 宏观硬度大于hrc68， 微观 硬度dph300900-1100。 材料选择410ss 2-1/16” 10000psi 第二次pr2试验 国外进口某公司蓄能圈 国外进口某公司蓄能圈 宏观硬度大于hrc68， 微 观硬度dph3001200-1350。 宏观硬度大于hrc68， 微 观硬度dph3001200-1350。 材料选择铝青铜 56 科技信息 解放的步骤， 表达自己的理想： 黑人妇女首先要争 取物质和精神上的独立， 以经济实力为基础， 结成联盟， 促使男人反省， 正确认识和对待妇女， 才能摆脱受压迫、 受奴役的命运, 根除黑人内部 的性别歧视问题， 取得和男人平等的社会地位。在寻求独立的过程中， 黑人妇女要依靠自身的力量主动寻找自我， 保持精神的独立性； 同时还 要依靠同性朋友间的互相关爱， 沃克认为女性的自我完善必须依靠女 性自己， 黑人女性之间的猜忌、 压迫和相互凌辱是不能把黑人女性从痛 苦的深渊当中解放出来的， 要想获得真正的解放和自由， 黑人妇女之间 就必须相互理解、 相互帮助和相互关爱。在小说 紫色 中， 在x先生的 情人莎格、 儿媳索菲亚、 妹妹耐蒂等人的影响下， 西丽的女性意识开始 觉醒， 并逐步树立了两性享有同等权利的观念， 认识到女人也有权利追 求生活的幸福和自我价值的实现。觉醒后的西丽勇敢地离开了这个家 庭， 走向了社会， 在孟菲斯过起了自食其力的生活。随着经济的独立， 西丽的知识不断增长， 性格越来越坚强， 通过自己的劳动获得了经济上 的独立， 摆脱了从属男人的地位， 赢得了他人的尊重， 终于由一个思想 麻木、 任由男权奴役的女性变成了一个有理想、 有社会地位的独立女 人， 从此， 西丽结束了数十年身份缺失的生活， 开始了自我独立的新人 生。黑人女性要获得男性的爱， 就得互相帮助。西丽借助姐妹之间的 情谊走上了解放自我的道路。女性之间的姐妹情谊， 使她们摆脱孤独， 互相信任， 摆脱愚昧观念。在西丽的成长过程中, 她丈夫的情人莎格对 她影响最大， 在西丽自我意识觉醒上起了至关重要的作用， 是她把西丽 从陈旧的思想观念束缚中解救了出来， 帮助她树立起乐观向上的生活 态度； 是她将她从羞耻、 暴力与绝望的深渊中拯救出来， 小说通过描述 西丽获救的过程， 强调了 “女性联盟” 的重要性， 这是和性别主义作斗争 的重要途径和方法， 黑人妇女只有团结起来， 才能获得自身的解放。 四、 结论 沃克在作品 紫色 中， 成功地塑造了具有反抗精神、 独立自主、 自 尊自爱的全新的黑人妇女形象， 从她们身上可以看出她们走向解放的 曲折的心路历程。多少年来， 美国黑人女性在夫权、 神权与族权占统治 地位的社会中长期遭受着重重压迫。 小说 紫色 不仅为黑人妇女的命运鸣不平， 而且揭示了黑人女性 争取自身解放的途径。作家以其敏锐的观察、 特殊的感受和细腻的描 写， 丰富了作品内涵， 使寓意更加含蓄。从八十年代初的 紫色 到世纪 末的 父亲的微笑之光 ， 沃克一直致力于黑人女性问题的思考和分 析。以其独特的黑人女性主义审美观和她既是美国黑人又是女人的双 重身份这样一个视角及其敏锐的观察力， 充分描述了黑人女性在美国 社会的生存状态和她们的奋斗历程， 提出了独到见解。可以说， 她的 “妇女主义” 理论为美国黑人女性主义运动、 美国黑人文学批评乃至整 个美国文学提供了一个全新的理论视角。 紫色 这部小说是以大团圆的结局而告终的， 这也反映了作者对 生活的乐观主义态度和对黑人妇女的同情和希望， 同时也激励着那些 还在黑暗中挣扎的黑人妇女， 只有保持独立、 自尊、 自强， 精神世界的完 整性， 才能摆脱对男人精神的依赖， 才能够去寻求独立生存的能力， 获 得真正的独立和自由， 成为一个真正意义上的完整的人。她呼吁黑人 应该自觉摒弃传统陋习， 增强自信， 努力改变白人灌输给黑人的殖民意 识， 这一切都为黑人和黑人妇女指出了人生前进的方向。沃克不仅关 心黑人妇女所遭受的性别主义压迫， 还关心整个黑人种族在美国社会 受到的政治、 经济和心理压迫， 它强调整个黑人种族的心理健康， 其最 终目的是争取黑人男性和黑人女性的性别平等的前提下的大团结。然 而， 我们也应该意识到， 这种美好理想在现实生活中实现起来还很难， 黑人妇女反对种族歧视和性别歧视的道路还很长， 还需要黑人妇女团 结一致， 不懈奋斗。黑人妇女的斗争相对于白人女权运动而言， 要复杂 得多。女性主义者深刻意识到， 黑人妇女在女性意识觉醒的同时， 还必 须把自己同整个种族的命运紧密联系在一起。只有整个种族得到了彻 底的解放， 她们才有可能真正摆脱性别压迫。通过阅读 紫色 这部作 品， 我们可以深切体会沃克对生命的热爱， 她宣传了种族平等和男女平 等的进步思想， 从而成为世界妇女文学和黑人文学的一座丰碑。 参考文献 1 艾丽丝 沃克.紫色 m .杨仁敬译.北京:北京十月文艺出版社， 1988. 2 杨仁敬.美国黑人文学的新突破评爱丽丝 沃克的 紫色 . 外国文学研究,1989. 3 康正果.女权主义与文学.北京： 中国社会科学出版社， 1994 4 王成宇.紫色与妇女主义.当代外国文学， 2006. 5 艾丽斯 沃克.紫颜色 m .陶洁译.北京:外国文学出版社,1986. （上接第55页） 完全采用了2-1/16” 10000psi闸阀的设计与选材， 结果顺利通过pr2性 能鉴定试验， 再次验证了2-1/16” 10000psi闸阀的设计和整改是有效 的。 图2 井口装置和采油树性能鉴定记录表 图3 闸阀低温循环试验实时压力图 3.2试验成败的原因分析 通过以上三次的pr2性能鉴定试验， 基本找到试验失败的原因， 具 体问题及分析如下： (1)阀杆密封件低温泄漏， 是因为选用的密封件达不到最低温度要 求； (2)阀座密封圈的损坏， 说明阀座密封圈抵抗不了温度变化和密封 压力的双重作用； (3)闸板、 阀座的轻微划伤， 说明闸板、 阀座的表面处理硬度选择不 合理， 在常温、 高温和低温多次循环后， 造成表面轻微划伤； (4)扭矩太大， 说明阀杆和阀杆螺母的摩擦系数过大， 填料与阀杆之 间摩擦系数过大， 减磨措施不良。 4、 结论及建议 通过此次两个阀门的试验， 系统了解了阀门pr2性能鉴定试验的 详细过程和要求， 也从试验的成败中收获了许多， 在此给出结论和建 议， 供参考借鉴。 (1)阀门设计及制造须达到气密封级别， 密封达到零泄漏； 阀门的各 零部件的质量必须严格控制， 特别注意密封件和传动部件的质量性能； 在设计中要充分考虑承压件及密封结构的热胀冷缩的变形量， 控制好 相关配合尺寸， 避免发生干涉和浮动件卡死现象； 密封件和传动件的耐 磨性和减磨措施需进行考虑， 保证阀门在高、 低温条件下的操作扭矩符 合要求。 (2)非金属密封件的选择非常重要， 现国内几乎还没有能够满足 pr2试验的非金属密封件厂家， 基本靠从国外进口。在选用非金属密 封件时， 应尽量选择有良好使用口碑的厂家， 材料需满足工作压力和温 度的要求。 (3)国内的pr2性能鉴定机构和研究院所， 还没有相关非金属密封 件的热化学性能的检测能力， 希望各检测机构和研究院所完善试验设 备， 具备非金属密封件的性能鉴定能力。另外， 密封件的生产厂家需积 极开发， 使产品满足pr2性能级别要求， 早日实现高性能非金属密封件 的国产化。 参考文献 1 陆培文.实用阀门设计手册(第2版) m .北京： 机械工业出版 社， 2007 2 辜志宏， 彭慧琴， 徐云喜， 李莉娜.井口装置和采油树pr2性