TZJBF 005-2025 低温用截断阀和止回阀的设计验证试验

ICS23.060.01团体标准DesignValidationTestingofIsolat浙江省泵阀行业协会发布IT/ZJBF005—2025 I T/ZJBF005—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分∶标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由丽水市阀门标准化技术委员会提出并归口。本文件主要起草单位：丽水市阀检测控技术有限公司、丽水市阀检技术研究院、浙江省阀门标准化技术委员会、温州市质量技术检测科学研究院、丽水欧意阀门有限公司、温州海川检验有限公司、浙江朗格阀门科技有限公司、丽水广沃阀门有限公司、浙江菲比克阀门有限公司、丽水市莲都区阀门行业协会。本文件主要起草人：计成、严博、潘哲箴、方忠恕、朱玉萍、叶理萍、周思聪、潜诗诗、李江河、黄武杰、陈启兴、蒋晓克、徐林娟。1T/ZJBF005—2025低温用截断阀和止回阀的设计验证试验本文件规定了低温用截断阀和止回阀设计验证试验的术语和定义、试验条件、测试程序和接受准则。本文件适用于公称压力PN10~PN400、公称尺寸DN10~DN1800，公称压力Class150~Class2500、公称尺寸NPS3/8~NPS72，工作温度为-50℃~-196℃的低温用闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、旋塞阀和止回阀。其他用于低温工况的阀类可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T26480阀门的检验与试验GB/T40079阀门逸散性试验分类和鉴定程序ISO5208工业阀门——金属阀门压力试验ISO28921-1工业阀门——低温用隔离阀——第1部分：设计、制造和生产试验3术语和定义GB/T21465界定的及下列术语和定义适用于本文件。3.1设计验证DesignVerification在产品设计阶段，通过理论分析、实验室测试和仿真模拟等手段，系统验证设计方案是否符合性能、功能、安全及耐久性等技术规格要求的过程。3.2设计验证试验DesignVerificationTest通过试验方式，验证设计方案是否符合性能、功能、安全及耐久性等技术规格要求的试验过程。3.3对称阀座阀门symmetricseatedvalve内部结构的对称面垂直于阀体两端轴线的阀门。3.4非对称阀座阀门asymmetricseatedvalve内部结构没有垂直于阀体轴线的对称面的阀门。3.5冷箱coldbox将被测阀门与环境隔离的封闭腔，用以盛装被测阀门和冷媒的容器，不需要对腔内的每个部件隔离。2T/ZJBF005—20253.6冷媒coldmedium干冰、液氮、酒精、或者酒精加液氮的混合物，充入冷箱内，使被测阀门达到所需要的测试温度。3.7冷态工作压力coldworkingPressure，CWP在-20℃~38℃的介质温度下，阀门最大允许工作压力。3.8设计族designfamily同样的阀门类型(如闸阀、截止阀、球阀等)，其外部承压外壳的基本设计，特别是阀体结构(如一体式、两片式、三片式、上装式、加长阀盖等)，在一定范围内所有尺寸的阀门的设计结构和标准相同，壳体和密封件材料相同，关闭件形式结构相同(如单座、双座、单向、双向等)，阀杆运动方式(如旋转、升降、旋转并升降等)相同，体盖密封材料、阀杆密封材料、关闭件密封材料相同，则称之为同一设计族。同一设计族的阀门，应能在同一份总装图上表述清楚。3.9操作循环operationcycle阀门关闭件从全开到全关，再到全开的过程。4试验条件4.1阀门选择和覆盖范围进行设计验证试验的阀门，必须先按照GB/T26480标准验收合格，并除油、干燥，置于干净、防尘的环境中。阀门不应涂有油漆。应在同一个设计族里面选择适当的样机进行试验，并按照如下规则进行覆盖：作为一个尺寸的通用覆盖规则，当一台阀门成功的通过了设计验证试验，能够覆盖比它大2个公称尺寸和小3个公称尺寸的阀门。对于≤PN50(NPS2)的阀门，任意一个尺寸通过测试，均可以覆盖DN10(NPS3/8)～PN50(NPS2)之间的所有阀门。作为一个压力的通用覆盖规则，Class900可以覆盖Class150、Class300、Class600，Class800和Class900，当Class900不生产的时候，遵循高压覆盖低压的原则；Class2500可以覆盖Class1500和Class2500，当Class2500不生产时，Class1500仅仅覆盖Class1500本身。PN150可以覆盖PN150以下所有压力等级，当PN150不生产时，遵循高压覆盖低压原则；PN400可以覆盖PN320，当PN400不生产时，PN320仅仅覆盖PN320。压力自密封阀盖的，统一遵循高压覆盖低压原则。覆盖原则与端部连接形式无关。当一个关闭件的阀门通过测试，同样结构的两个关闭件的阀门得以覆盖。4.2试验设备4.2.1冷箱冷媒应盛装在不锈钢的隔热冷箱中，冷箱顶部开盖。被测阀门应用不锈钢的盲板封闭两端，并配有支撑脚架，盲板两端应开孔，连接小口径的不锈钢盘管。冷箱的尺寸应足以容纳被测阀门，被测阀门与冷箱内部之间应至少有100mm的间隔。如果冷媒是液态，应该有足够的空间完全淹没被测阀门，包括加长阀盖的一部分，因此液位至少高于体盖螺栓25mm。如果采用喷洒冷媒的方式进行冷却，则应对被测阀门完全喷洒，包括加长阀盖的底部。3T/ZJBF005—20254.2.2冷媒冷媒应按照如下规定：试验温度为-70℃~-50℃,可采用干冰+酒精，酒精+液氮，或液氮气相冷却；试验温度为-196℃＜t＜-70℃,可采用酒精+液氮，液氮气相或液氮喷淋冷却；试验温度为-196℃,采用液氮冷却。4.2.3热电偶在阀体内部、阀体中法兰和填料函(止回阀除外)部位应分别安装热电偶，冷媒中也应有测温热电偶。如果被测阀门的公称尺寸较小，可只在阀体中法兰部位和阀体内部各放一个热电偶。热电偶的量程应适宜-196℃温度使用。4.2.4试验介质当试验温度t≥-110℃时，可采用97%以上纯度的氦气，或者90%氮气+10%氦气的混合气体，如果采用后者，在进行逸散性测试时，氦质谱仪所读得的泄漏量应乘以10的修正系数；试验温度为-196℃≤t＜-110℃时，应采用纯度≥97%的氦气。4.2.5流量计阀座泄漏量应采用流量计进行测量，并应在标准大气压条件下进行。可以进行校准的任何流量计都可以使用，例如气体流量计、皂膜流量计、玻璃转子流量计等。当使用电子质量流量计这类不受压力和温度变化影响的流量计，不需要对流量计测得的数据进行矫正。阀座泄漏量也可采用量筒等容量仪器进行测量。4.2.6氦质谱仪使用标准漏孔评估(或校准)氦质谱检漏仪的响应时间。响应时间是指从标准漏孔接通氦质谱检漏仪开始，到氦质谱检漏仪输出信号增强并呈稳定为止。氦质谱检漏仪的响应时间应≤2s。4.2.7压力表应选择量程适宜的压力表，试验压力应在压力表量程的1/3至2/3之间，准确度应不低于1.6级。4.2.8稳压器稳压器控制测试气体流向测试阀的的压力和流量。4.2.9力矩测量装置力矩测量装置应能记录峰值，能生成曲线的力矩测量系统更佳。4.2.10校准设计验证试验过程中使用的所有测量设备(温度、压力、力矩、流量计、氦质谱检漏仪等)均应进行校准，并应在有效期内。4.3安全规定4T/ZJBF005—2025低温测试具有潜在危险，包括但不限于低温冻伤、缺氧窒息等，测试人员应意识到这一危险，并接受适当的培训。应采取一切必要的安全措施，保护进行低温试验的人员及参加试验的其他人员。宜采用适当的屏障将测试区域屏蔽起来，或者在地下测试区域使用摄像机进行监控观察，保证测试人员远离危险区域。5测试程序和接受准则5.1测试准备常温试验使用氮气或空气做初始检测，确保被测阀门在合适的条件下进行试验。5.2测试温度试验的环境温度在5℃~40℃之间进行；按照设计温度试验的温度偏差为±5%或±5℃,两者取小值。5.3阀座测试方向对于截止阀、闸阀、球阀、蝶阀和旋塞阀，阀座测试在被测阀门的正常或优选流量方向进行。对于止回阀，阀座测试在被测阀门的反向流动方向进行。对于双向密封的阀门，除非买方另有约定，否则每个密封方向应分别进行测试。5.4测试压力5.4.1低压阀座测试在根据ISO5208进行阀座测试时，测试在0.6MPa±0.1MPa(6bar±1bar)下进行；在进行低温阀座测试时，测试在0.2MPa±0.05MPa(2bar±0.5bar)下进行。5.4.2递增式高压阀座测试对于公称压力PN40或Class300及以上的被测阀门，阀座测试期间实际气体压力需要稳定在±0.1MPa(±1bar）以内，对于更高额定工作压力的被测阀门，压力值需要稳定在±0.3MPa(±3bar）以内。5.5阀座测试持续时间每个阀座测试的持续时间如下：公称尺寸DN10～DN400、NPS3/8～NPS16的阀门，3min；公称尺寸大于DN450、NPS18的阀门，5min。每一次增压后，应让温度和压力稳定一段时间，稳定时间应不低于前述规定的测试持续时间。5.6允许的阀座泄漏量低温密封性能试验允许的最大阀座泄漏量见表1。5公称压力/压力等级允许的阀座泄漏量(mm³/s)闸阀、截止阀、蝶阀和球阀止回阀PN100和PN160,Class600、Class800、C低温设计验证试验典型装置见图1。将被测阀门安装在冷箱内，并连接好所有的接头，保证填料盖位于冷箱箱盖以上。图1设计验证试验装置示意图4——冷媒12——调压阀6T/ZJBF005—20255.8系统验证试验5.8.1所有管路连接好后，用铝箔纸封闭体盖法兰的缝隙，同样封闭阀杆区域，仅留一个小孔供氦质谱仪吸枪检漏。封闭的目的是为了抑制无组织排放，收集所有方向的泄漏以便使用氦质谱检漏仪检查外漏。5.8.2系统验证试验的压力应是被测阀门的冷态工作压力，或者阀座密封试验压力，取其小值。5.8.3检查所有连接至被测阀门的管路，看是否有泄漏。如有泄漏应消除。如果不符合GB/T40079标准BH级要求，则应终止试验。5.9低温测试5.9.1阀门体腔吹扫在冷却期间，应使用0.2MPa±0.05MPa（2bar±0.5bar）的试验介质对阀门体腔进行吹扫。吹扫期间，金属阀座的阀门应处于半开状态，软密封阀门应处于全开状态。对于止回阀，吹扫气体的流动方向应是能打开止回阀阀瓣的方向。5.9.2冷却如果冷媒是液体，则应将被测阀门慢慢的浸入冷却液体中，使冷却液的液位至少高于体盖螺栓25mm。对于止回阀，整个阀门应该浸泡在冷却液中。如果采用喷洒冷媒的方式进行冷却，则应对被测阀门完全喷洒，包括加长阀盖的底部。如果冷媒是气体，则阀门应安装在冷箱中，使阀体与阀盖均在冷气中。在阀门冷却的整个过程中，应保持试验气体的吹扫。5.9.3低压阀座测试当阀门达到所需要的测试温度后，应关闭吹扫气体。被测阀门操作到全开为止，然后用测试气体增压至0.2MPa±0.05MPa（2bar±0.5bar）。打开下游针型阀，测试气体通过被测阀门，然后关闭下游针型阀，并重新建立0.2MPa±0.05MPa（2bar±0.5bar）的压力。然后全开全关阀门5次，每一次关闭阀门的时候，上游的气体压力应重新建立。第1次关闭和开启的力矩，以及第5次关闭和开启力矩，应当测量并记录。在最后一次开-关循环后，并且压力和泄漏量稳定后，应测量并记录阀座的泄漏量。对于止回阀，阀座泄漏量应在与正常流向相反的方向测试，无需操作。5.9.4高压阀座测试高压阀座测试应按照相等的四个压力增量进行并记录，最开始一次增量为阀门冷态工作压力的1/4，最后一个增量应增至允许的冷态工作压力。一种例外的情况是，带驱动装置的阀门因为驱动装置尺寸选择的使得允许的工作压差低于冷态工作压力，高压阀座测试压力可以按照设计规范降低。阀座测试压力受到阀门设计的限制，阀座测试压力可以按照制造商的标准予以降低。5.10周期循环测试5.10.1阀门在全压差条件下运行在完成上述最后一次增压测试后，关闭被测阀门，加压至冷态工作压力,打开下游阀门，给下游管道减压。测试阀门应从全关位置到全开位置操作5次，每次排出试验气体后，都必须重新建立测试阀上的7T/ZJBF005—2025全压差，并在第1和第5个周期后测量并记录阀座的泄漏量。此测试要求不适用于止回阀。5.10.2阀门在无压差条件下运行被测阀门和下游阀门均应关闭，将阀门内的冷态工作压力重新确定，并将被测阀门从全关到全开操作180次。运行速度应根据制造商的建议确定。此测试要求不适用于止回阀。5.10.3最后一次运行周期在上述最后一个阀门周期之后，应关闭被测阀门，重新建立被测阀门上游的冷态工作压力，打开下游阀门并测量阀座泄漏量。如果阀座泄漏量在可接受范围内，被测阀门应在冷态工作压力下跨阀门循环五次。在最后一次运行周期循环测试的过程中，阀座泄漏量和和阀门力矩均需要测量和记录。对于单向阀，应通过反向气体流动将闭塞器从关闭位置移动到打开位置3次，并在第3次循环后测量阀座泄漏量。5.10.4低温下的最终外部测试在高压测试完成后，在其运作的整个过程中开关减压阀5次。除手动阀门外，操作力不能超过360N，开启和关闭时所需的最大初始力不能超过1000N。被测阀门应部分打开，加压至允许的冷态工作压力或规定的压差，并重新达到指定的试验温度。从冷箱中取出被测阀门之前，应至少将其加压15min。温度和压力稳定后，应关闭被测阀门，将其从冷箱中取出，并检查是否有外部泄漏。对于止回阀，被测阀门以及隔离阀和热电偶之间的连接管道应加压至冷态工作压力，在做外部泄漏测试时，应将整个部件从冷箱中吊出。测量外部泄漏时，在整个试验期间的任何时候，泄漏量超过5.8.4的限值的时间均应不大于10s。5.11回常温程序和测试后检查外部泄漏试验后，被测阀门必须减压，并让其升温至环境温度。不允许强制预热。除软阀座球阀外，关闭件应处于全开位置，封闭件应处于半开位置。测试成功后，应拆卸被测阀门并检查所有内部部件，检查是否有任何内部损坏或咬合迹象。所有发现均应仔细记录并拍照。8T/ZJBF005—2025（资料性）低温型式测试记录阀门类型/尺寸/额定工作压力：通过该测试的产品系列范围：阀门图纸或图号：阀门类型/尺寸/额定工作压力：通过该测试的产品系列范围：阀座压力MPa(bar)阀座压力MPa(bar)阀座测试时间(min)：0.6MPa±0.1MPa(6bar±1bar)持续系统证明测试压力(持续28921-1矫正阀座泄漏率(mm3/s)：允许的阀座泄漏率(mm3/s):9T/ZJBF005—2025清洗气体清洗时阀门位置清洗气体清洗时阀门位置(半开或全开)：0.2MPa±0.05MPa(2bar±0.5bar)阀门