《E燃气球阀》PPT课件

燃气用聚乙烯（PE)球阀质量要求与分析,北京京燃凌云燃气设备有限公司,一、PE球阀简介,美国思凡络斯措姆公司于70年代首先研制生产了PE球阀，并大量应用于PE燃气输配系统。,燃气输配用聚乙烯（PE）球阀,燃气输配用聚乙烯（PE）球阀,根据材料等级，PE球阀可分为PE80球阀和PE100球阀；从功能分，聚乙烯球阀可分为标准球阀、单放散球阀、双放散球阀。(见下图),1、PE球阀类别,标准球阀,传统双(单)放散球阀,改进双(单)放散球阀,铜质结构放散阀,（扳手尺寸与宝力泰克、大连精工同）,铜质结构放散阀功能：1、安装压力表测压2、通过波纹接头连接U行管测微压3、螺纹连接钢管放散4、通过波纹接头连接软管放散5、通过接地引线实现静电接地（凌云专利）,按口径分:dn32、dn40、dn50、dn63、dn90、dn110、dn160、dn200、dn250、dn315按结构分，浮动球和固定球(见下图),浮动式,固定式,工作状态下球对阀座的压力F=如dn250p=0.4MpaF=1314kg；dn315p=0.4MpaF=2087kg,球阀结构尺寸,2.PE球阀结构,阀球,操作帽,阀杆,0形密封圈,阀体,阀座底托,（阀座）密封圈,球阀剖面,3.PE球阀的优势与劣势,3.1PE球阀的优势：终生免维护与管材焊接连接无泄漏点。不腐蚀，无需防腐。可直埋，质量轻，施工方便。抗震，抗沉降。长寿命，经济性好。,3.2PE球阀的劣势：不易维修与金属相比，机械强度低；压力受限；对温度敏感。注：这也是聚乙烯塑料材料的普遍劣势。,PE燃气管道的高安全度要求，使管道系统中的重要部件球阀成为厂家与用户的共同生命。,PE球阀的生产工艺流程如下:PE注塑件毛坯的注塑生产机加工半成品球阀零件的装配焊接PE球阀的检验包装入库,4.PE球阀的生产,二、PE材料的力学特性,1.1在材料试验机上可获得屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等。1.2在冲击试验机上可获得不同切口、温度的冲击值1.3在材料试验机上可获得不同方向，不同弯曲半径的弯曲角1.4有硬度、韧性、寿命等一切工程材料要求的性能指标,1.PE作为工程材料的共性,2.蠕变与应力松弛,塑料试样在恒定应力下的应变与时间的关系,同一力学松弛现象既可以在较低温度较长时间观察到，也可以在较高温度，较短时间观察到。这是测试PE材料长期性能的理论基础。,3.时温等效原理,时间相关性温度相关性载荷作用速度相关性,4.PE材料显著的三个力学特性,5.时间相关性长期静液压强度,聚乙烯管材静液压行为破坏的三种模式I韧性破坏II脆性破坏III氧化破坏,标准外推法SEM（StandardExtrapolationMethod）试验数据示意,常温、短时强度试验意义不大，按时温等效原理确定强度试验条件。,6.温度相关性,温度对聚乙烯（PE）冲击强度的影响,工作温度范围很窄-20+40线膨胀系数比钢材大10余倍大量与温度有关的试验,在稳定载荷长期作用下裂纹的慢速增长决定PE的寿命在冲击载荷作用下裂纹快速扩展做冲击试验,7.载荷作用速度相关性,燃气专用混配料是技术条件最高，质量最好的原料，其次决定于制造工艺与技术,8.PE制品质量首先决定于PE原料的质量,PE阀的标准与金属阀的标准有共性也有特殊性，只有对PE阀的深入了解才能正确指导选购及应用。,三、PE球阀技术要求,1阀体要求,材料要符合GB15558.1的燃气专用混配料（PE80,PE100）；不允许使用回用料。黑、黄两种颜色。任一点壁厚不低于对应SDR11管材壁厚。为了防止应力集中，阀体壁厚的改变应逐渐改变。,聚乙烯混配料的要求详见GB15558.1-2003,1.密度2.熔体质量流动速率3.氧化诱导期（热稳定性）4.挥发份含量5.水分含量6.碳黑含量（用于黑色混配料）7.颜料分散（用于非黑色混配料）8.耐气体组分9.耐快速裂纹扩展10.耐慢速裂纹增长,2阀球要求,必要的强度与硬度。耐磨。与密封件间摩擦力要小。与阀体的线膨胀系数接近。易加工。常用材料有:浇铸尼龙、聚丙烯、乙缩醛等。,3阀座（密封圈）,硬度5088共5级，选择与介质压力相匹配，并要稳定；压缩永久变形：室温，70小时：10%；70，22小时：20%。越小越好；压缩应力松弛：室温，7天：15%；室温，90天：22%。越小越好；长寿命，抗老化，与PE等寿命；耐气体组份,符合HG/T3092（BSEN682）的要求,4操作帽（扳手帽）,有足够的强度在地面能识别开关状态在地面能方便的操作顺时针关，逆时针开。1/4圆周旋转。操作帽应与阀杆连成一体，除非借用专门设备，应无法拆卸。,5润滑剂,对球阀部件无负面影响耐燃气组份能长期维持应有功能优良的黏温性能和低温性能一般润滑脂均能起到密封作用，但球阀的气密缺陷不允许用润滑脂弥补。,四、PE球阀的标准介绍和质量要求,1、PE球阀的国内外标准,国际标准：ISO10933-1997燃气输配用聚乙烯（PE）球阀欧洲标准:EN1555-4:2002燃气输送用塑料管道系统聚乙烯第4部分球阀美国标准:ANSI16.40-2002用于燃气输配系统的手动操作热塑性塑料阀韩国标准:KSM3529-1999（2001）手动式热塑性塑料球阀国家标准：GB15558-3燃气用埋地聚乙烯（PE）管道输配系统第3部分：球阀,2、标准对PE球阀的具体质量要求,外观几何尺寸力学性能物理性能,2.1外观,出厂100检验颜色内外表面清洁无缩孔（坑）无划痕标志无其他影响使用的缺陷,2.2、几何尺寸,材质与球阀壁厚的关系。管材为PE80，球阀为PE100时，阀壁厚0.8管壁厚。管材为PE100，球阀为PE80时，阀壁厚1/0.8管壁厚。球阀两端可为插口也可为承口，但尺寸必须符合GB15558.2-2005（管件）标准要求。操作帽尺寸（强度）505040；757560与钥匙配合良好。,出厂100检验,3物理性能（焊接性能）,3.1氧化诱导时间要求：20020分钟,出厂检验（抽检）,要求：（190，5kg）条件下，0.2MFR1.4，且阀体与原料测量值相差不超过20%。,3.2熔体质量流动速率（MFR）,1、静液压强度2、密封性能试验3、压力降4、操作扭矩5、止动强度6、对操作装置施加弯矩期间及解除后的密封性能7、承受弯矩条件下，温度循环后的密封性能及易操作性（dn63mm）8、拉伸载荷后的密封性能及易操作9、冲击后的易操作性10、持续内部静液压后的密封性能及易操作性11、耐简支梁弯曲密封性能（dn63mm）12、耐温度循环（dn63mm）,4力学性能（共12项）,4.1静液压试验强度测试,出厂检验（抽检）：静液压强度测试（80165小时）定型及型式检验：静液压强度测试（20100小时）静液压强度测试：（801000小时）,PE80=4.5MPaPE100=5.4MPa,PE80=10MPaPE100=12.4MPa,PE80=4.0MPaPE100=5.0MPa,本项检测项目是验证阀体材料的力学性能与1万小时的试验结果相一致。,试验压力的计算：,P=,2,SDR-1,静液压强度检验测试,4.2球阀整体密封性能试验,这是对球阀的最基本要求出厂100%检验：230.6MPa30秒定型及型式检验：232.5kpa24小时两个阀座及阀杆共三个方向，以空气或氮气检验。,检测球阀整体密封性能。这是检测球阀在正常通气或关闭时的密封性，以及在停气检修时管道内低压余气时的密封性。虽然低压密封性检测不是出厂检验项目，但某些球阀曾发生过低压内漏的问题。因此在球阀的密封性检验中，应该十分重视对低压情况密封性的检验。,4.3操作扭矩试验,完成球阀功能的最基本要求。以空气为介质，考核球阀单侧承受工作压力时的最大操作扭矩。通过该项检测，保证PE球阀的易操作性。密封与扭矩是一对矛盾体，既要保证密封好，而又不至于使扭矩过大，增加开启的困难。,出厂100%检验：23条件下。定型及型式检验：-20，23，40条件下。在0.4MPa的试验压力下dn63最大操作扭矩35Nm63dn125最大操作扭矩70Nm125dn225最大操作扭矩150Nm225dn315最大操作扭矩300Nm,4.4止动强度限位阻力试验,是对球阀开、关限位机构的强度要求定型与型式检验项目做法：分别在-20和40，连续24小时单侧承受工作压力条件下，对限位机构施加倍的最大操作扭矩15秒，不破坏。,4.5对操作装置施加弯矩期间及解除后的密封性能,这是模拟实际应用中的球阀受到地面活荷载（堆积物等）车荷载等额外作用时，对球阀工作可靠性的检验。定型及型式检验,操作步骤,制备两侧具有加压、卸压口及压力测量接口的试件在23的温度下阀半开，加压至2.5kpa，按图10所示施加55Nm的弯矩1小时，无泄漏卸掉弯矩并维持内压1小时，无泄漏阀关闭，单侧卸压，1小时，无泄漏另一侧按2.5kpa检验1小时，无泄漏试验压力调整为0.6MPa，重复以上步骤。,4.6承受弯矩条件下，温度循环后的密封性能及易操作性（dn63mm）,这是模拟较小球阀（dn63）,埋深较浅，温度变化影响明显，且弹性敷设较多横向位移较常出现的情况，检验球阀在温度外力双重作用下的长期性能。定型检验项目承受弯矩：球阀连同两侧连接管材按R=25dn弯曲温度循环：-20+40，如图11单温循环：按1/min变化，h=60min双温循环：-20，40两个恒温箱，h30min,40,20,时间,温度,一个循环,50个循环,h,h,10h,10h,图11温度循环示意图,操作步骤,制备两个足够长的试样按阀杆与弯曲平面一致与垂直，分别弯曲或R=25dn，并固定完成50个温度循环保持弯曲状态，在-20，40分别稳定10小时后做（2.5kpa，24小时）和（0.6MPa，30秒）密封性试验注：此试验最少需要1100小时（46天）,弯曲试验的试验安排示意,4.7拉伸载荷后的密封性能及耐操作性,这是模拟在地震或断裂带发生明显沉降时球阀的工况，要求在PE受被拉伸屈服的条件下球阀性能仍然完好。,定型检验项目,制备管端密封，能做压力试验的试件。在23球阀开启状态加压至2.5kpa。施加拉力F，使管材应力达12MPa，稳定1小时,不泄漏。增加拉力，按25mm/min拉伸，至管材屈服，停止拉伸。按(2.5kpa，24小时)及(0.6mpa，30秒)检密封性及23检操作扭矩。,操作步骤,4.8冲击后的耐操作性,模拟球阀受到意外碰撞抛摔时，耐损坏的要求。球阀本体在承受一定的冲击后，进行扭矩测试及密封性测试，以保证球阀在运行状况及非正常情况下的耐受能力。定型检验项目做法：球阀在-20状态调整2小时。球阀底部垫实、固定，以3kg重钢球自1m高自由下落冲击操作帽，无裂纹，损坏。在-20状态下检操作扭矩及止动强度。在40条件下，重复上述操作。,4.9持续内部静液压后的密封性及操作性,这是球阀长期寿命可靠性的检验。定型检验项目做法：按静液压试验要求制备偶数试件试验介质:水，温度20，球阀状态:半数开，半数关。试验压力：PE80，1.6MPa;PE100，2.0MPa。1000小时不泄漏，不破坏。卸压，按“冲击后的耐操作性”检验。按“密封性”（气密性）检验。,4.10耐简支梁弯曲密封性能（dn63）,这是模拟较大球阀在使用中可能出现的管基沉降，轻微滑移，弹性敷设等情况，球阀可靠性的检验。定型检验项目试验温度23试件两管端封闭可试压，弯曲力F：63dn125F=3.0KN125dn315F=6.0KN,操作步骤,1、制备试件，检验密封性，操作扭矩。2、如图14，阀杆垂直向上，对试件垂直以25mm/min的速度缓慢施加弯曲力F，稳定10小时，检验球阀的“密封性”及“操作扭矩”。3、测量最大挠度，卸载，检查外观。4、将试件转动90，仍垂直加载，重复2、3操作。5、卸载后再检验其密封性和操作扭矩。,4.11耐温度循环(dn63）,模拟球阀在长使用中必然要经受的温度变化，要求球阀要经得起考验，性能稳定。定型检验项目-20+60温度循环，如图15：单温与双温均可。,试件制备，只要一个球阀，两端密封，可试压。试件在23调整24小时，检密封性，操作扭矩。关闭球阀，一侧升压至0.6MPa稳定后断开气源，另一端敞开。完成-20到60的10个循环，第一个循环从23起，记录压力变化。回到23，调整24小时，再做密封性及操作扭矩检测。,操作步骤,4.12压力降（水力学特性）,球阀相当于管道系统中的一个管件，流体流经管件必产生一个压力损失，要求球阀制造商提供以下数据供用户水力计算时使用。定型检验项目dn63的阀产生0.05kpa(5mmH2O)压力降时的气体流量，或dn63的阀产生0.01kpa(1mmH2O)压力降时的气体流量。,关于球阀的通径和缩径问题,国家标准、美国标准和欧洲标准均没有提出通径和缩径问题，要求所有球阀均要进行压力降测试。仅韩国标准中规定：阀球内径小于等于球阀端口内径85时称为缩径。阀球内径大于球阀端口内径95时称为通径。考虑到性价比，国际上普遍相邻管径采用同一阀球内径。如dn32与dn40、dn50与dn63、dn90与dn110、dn160与dn200、dn250与dn315采用同一球体。韩国标准中对球阀内径有明确规定：20A、25A、30A、40A（相当于dn25至dn50）、100A与125A（相当于dn110与dn140）、200A与250A（相当于dn200与dn250）或250A与300A（相当于dn250与dn315）采用同一球体。加拿大JANA实验室的测试说明，当阀的内径