控制閥的壓力試驗(yàn)

電動(dòng)控制閥的壓力試驗(yàn) 氣動(dòng)控制閥的壓力試驗(yàn) 手動(dòng)控制閥的壓力試驗(yàn)  至關(guān)重要 規(guī)則 要求 壓力控制閥

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹摘要：控制閥是工業(yè)裝置過程控制中重要的流體控制執(zhí)行元件，同時(shí)是壓力管道元件（承壓設(shè)備）。為了保證控制閥的設(shè)備安全和應(yīng)用安全，在生產(chǎn)制造、型式檢驗(yàn)以及解體檢修后的壓力試驗(yàn)至關(guān)重要。控制閥的檢驗(yàn)和試驗(yàn)和工業(yè)閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)是有差別的，在壓力試驗(yàn)項(xiàng)目和要求、試驗(yàn)條件方面的規(guī)定有些不同，尤其是閥座泄漏分級(jí)和要求上不同。標(biāo)準(zhǔn)IEC 60534-4：2006構(gòu)建了控制閥檢驗(yàn)和試驗(yàn)的項(xiàng)目和方法的基礎(chǔ)框架，特別強(qiáng)調(diào)了檢驗(yàn)和試驗(yàn)的要求，明確規(guī)定了控制閥壓力試驗(yàn)中的殼體流體靜壓試驗(yàn)和閥座泄漏試驗(yàn)是強(qiáng)制性試驗(yàn)項(xiàng)目，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

關(guān)鍵詞：控制閥壓力試驗(yàn)；強(qiáng)制性要求；試驗(yàn)方法

引言

控制閥是工業(yè)裝置過程控制中重要的流體控制執(zhí)行元件，同時(shí)是壓力管道元件（承壓設(shè)備）。為了保證控制閥的設(shè)備安全和應(yīng)用安全，在生產(chǎn)制造、型式檢驗(yàn)以及解體檢修后的壓力試驗(yàn)至關(guān)重要。通常包括殼體及其固定連接處的液體靜壓試驗(yàn)（耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)和靜密封泄漏試驗(yàn)）、填料密封試驗(yàn)（動(dòng)密封泄漏試驗(yàn)）、閥座泄漏試驗(yàn)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的試驗(yàn)程序和要求進(jìn)行驗(yàn)證，其中殼體流體靜壓試驗(yàn)（Shell hydrostatic test）和閥座泄漏試驗(yàn)（Seat leakage test）被標(biāo)準(zhǔn)IEC 60534-4：2006規(guī)定為強(qiáng)制性試驗(yàn)項(xiàng)目，必須嚴(yán)格執(zhí)行。



指導(dǎo)控制閥壓力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

指導(dǎo)和規(guī)范控制閥壓力試驗(yàn)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有：標(biāo)準(zhǔn)IEC 60534-4：2006《Industrial-process control valve – Part 4: Inspection and routing testing（工業(yè)過程控制閥 第四部分：檢驗(yàn)和例行試驗(yàn)）》、中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17213-4-2005《工業(yè)過程控制閥 第四部分：檢驗(yàn)和例行試驗(yàn)》（IEC 60534-4：1999 IDT）、GB/T 4213-2008《氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥》，以及適用逸散性介質(zhì)控制閥的采用修改ISO 15848-2：2006的中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26481-2011《閥門的逸散性試驗(yàn)（ISO 15848-2：2006.MOD ）》。對(duì)于特殊結(jié)構(gòu)、特殊用途的控制閥，制造商或用戶或引用其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)會(huì)另外制定標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范規(guī)范并要求執(zhí)行。

目前世界各國多已接受IEC 60534-4，并與其版（2006-6 Ed 3.0版）保持一致性，例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)為EN 60534-4-2006、德國標(biāo)準(zhǔn)為DIN EN 60534-4-2007、日本標(biāo)準(zhǔn)為JIS B2005-4-2012。除此之外，歐盟還要求各成員國強(qiáng)制執(zhí)行有關(guān)承壓設(shè)備的97/23/EC 指令《Pressure Equipment Directive（PED ）》，以及通行歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 12266-1-2012《Industrial valves – Testing of metallic valves – Part 1: Pressure tests, test procedures and acceptance criteria – Mandatory requirements（工業(yè)閥門- 金屬閥門的試驗(yàn) –*部分：壓力試驗(yàn)、試驗(yàn)過程和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) – 強(qiáng)制性要求）》（該標(biāo)準(zhǔn)基于ISO 5208）和EN 12266-2-2012《Industrial valves – Testing of metallic valves –Part 2: Tests, test procedures and acceptance criteria – Supplementary requirements（工業(yè)閥門- 金屬閥門的試驗(yàn) –第二部分：試驗(yàn)、試驗(yàn)過程和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) – 補(bǔ)充性要求）》以及EN 1349-2013《Industrial-process control valve （工業(yè)過程控制閥）》。美國還通行美國國家標(biāo)準(zhǔn)/美國自動(dòng)化學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA 75.19.01-2013《Hydrostatic Testing of Control Valves（控制閥的流體靜壓試驗(yàn)）》和美國國家標(biāo)準(zhǔn)/美國流體控制學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/FCI 70-2-2013《Control valve seat leakage（控制閥閥座泄漏）》。由于各國具體情況不同，上述標(biāo)準(zhǔn)之間還是存在一定差異的，但在控制閥壓力試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法及要求上基本相同，各標(biāo)準(zhǔn)有著相互借鑒的關(guān)系。

控制閥的檢驗(yàn)和試驗(yàn)和工業(yè)閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)是有差別的，在壓力試驗(yàn)項(xiàng)目和要求、試驗(yàn)條件方面的規(guī)定有些不同，尤其是閥座泄漏分級(jí)和要求上不同。我國相當(dāng)一部分控制閥制造廠是由通用工業(yè)閥門廠擴(kuò)證發(fā)展而來，對(duì)控制閥壓力試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有些生疏，習(xí)慣性地沿用工業(yè)閥門壓力試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如國標(biāo)GB/T 13927工業(yè)閥門 壓力試驗(yàn)（GB/T 13827-2008，ISO/DIS 5208:2007，MOD ）、國標(biāo)GB/T 26480-2011 閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)（修改采用API 598-2009）、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9092-1999《閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)》以及美國石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API 598-2009《Valve Inspection and Test（閥門檢驗(yàn)和試驗(yàn)）》、標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO 5208：2008《Industrial valves – Pressure testing of metallic valves（工業(yè)閥門–金屬閥門的壓力試驗(yàn)）》、美國閥門和管件工業(yè)制造商標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-61-2009《Pressure Testing of Valves（閥門的壓力試驗(yàn)）》，等等。這些工業(yè)閥門的壓力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，但是不應(yīng)該直接引用到上。還有些廠家仍在引用已作廢的標(biāo)準(zhǔn)，如ASME B16.104。實(shí)際上早在1998年ASME 就取消了ASME B16.104的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)并將此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作移交給美國流體控制學(xué)會(huì)FCI ，雖然FCI 70-2標(biāo)準(zhǔn)是在1970年11月采用ASME B16.104建立的，但經(jīng)過了1998年與IEC 60534-4保持一致性的修訂以及后來多次澄清和編輯性修改，版本為ANSI/FCI 70-2-2013。



控制閥壓力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)概述

標(biāo)準(zhǔn)IEC 60534-4構(gòu)建了控制閥檢驗(yàn)和試驗(yàn)的項(xiàng)目和方法的基礎(chǔ)框架，適用于壓力等級(jí)不超過CL 2500磅級(jí)（PN 420）的控制閥、且僅為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配置。2006年6月Ed3.0版是對(duì)1999年 Ed2.0版的升級(jí)，特別強(qiáng)調(diào)了檢驗(yàn)和試驗(yàn)的要求，明確規(guī)定了控制閥壓力試驗(yàn)中的強(qiáng)制性試驗(yàn)項(xiàng)目，在“4.要求”條目中規(guī)定“每臺(tái)控制閥都要進(jìn)行表1的強(qiáng)制性試驗(yàn)”，“補(bǔ)充試驗(yàn)由買方和制造商的合同約定”，圖1為IEC 60534-4：2006表1的截圖。要求的試驗(yàn)項(xiàng)目：殼體流體靜壓試驗(yàn)（4.1條）、閥座泄漏試驗(yàn)（4.2條）、額定行程試驗(yàn)（4.4條）是強(qiáng)制的（Mandatory ）；填料密封試驗(yàn)（4.3條）、死區(qū)（4.5條）、流通能力和流量特性（4.6條）是補(bǔ)充的（Supplementary ）。并在試驗(yàn)方法中對(duì)殼體流體靜壓試驗(yàn)（5.4條）、閥座泄漏試驗(yàn)（5.5條）、填料密封試驗(yàn)（5.6條）做出具體規(guī)定。

圖1 IEC 60534-4：2006的表1截圖



至關(guān)重要

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥國標(biāo)GB/T 17213.4-2005是等同IEC 60534-4：1999 Ed2.0版的，還沒有升級(jí)修改。或許是由于IEC 60534-4：2006 Ed3.0版明確分類了強(qiáng)制性試驗(yàn)和補(bǔ)充性試驗(yàn)，等同標(biāo)準(zhǔn)或保持一致性有待于標(biāo)準(zhǔn)起草單位對(duì)條文內(nèi)容的工作驗(yàn)證。日本也是直到2012年才完成此標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，發(fā)布和實(shí)施等同的JIS B2005-4-2012。 國標(biāo)GB/T 4213規(guī)定了工業(yè)過程控制系統(tǒng)用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（控制閥）的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等，GB/T 4213-2008替代GB/T 4213-92，并對(duì)公稱通徑系列及公稱壓力等級(jí)系列進(jìn)行了修改和補(bǔ)充，對(duì)技術(shù)要求作了修改，在檢驗(yàn)規(guī)則中增加了閥單獨(dú)出廠時(shí)泄漏量試驗(yàn)要求。標(biāo)準(zhǔn)的5.6.5強(qiáng)調(diào)了“在計(jì)算確定泄漏量的允許值時(shí)，閥的額定容量應(yīng)按GB/T 17213.2規(guī)定的方法計(jì)算”，并條件判定修訂為與IEC 標(biāo)準(zhǔn)相一致的“阻塞流公式條件判定”，閥額定容量的計(jì)算公式更是按規(guī)定試驗(yàn)條件對(duì)系數(shù)取值并圓整后的，使用起來較簡便。6.9條中規(guī)定了符合IEC 標(biāo)準(zhǔn)的泄漏量的試驗(yàn)程序。GB/T 4213-2008在技術(shù)要求的16項(xiàng)中與壓力試驗(yàn)有關(guān)的有泄漏量（5.6條）、填料函及其它連接處的密封性（5.7條）、氣室的密封性（5.8條）、耐壓強(qiáng)度（5.9條），并在試驗(yàn)方法中做出具體規(guī)定（6.2、6.3、6.9、6.10條）、在檢驗(yàn)規(guī)則中對(duì)出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)提出不同的項(xiàng)目要求。

國標(biāo)GB/T 26481-2011修改采用 ISO 15848-2:2006《工業(yè)閥門 逸散性介質(zhì)泄漏的測量、試驗(yàn)和鑒定程序 第2部分：閥門產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)》并重新起草。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了逸散性介質(zhì)用閥門逸散性試驗(yàn)的術(shù)語和定義、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、標(biāo)志、閥門的合格證和再試驗(yàn)，以及吸氣法的泄漏測量方法，適用于介質(zhì)將會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性污染氣體或危險(xiǎn)性氣體的切斷閥和控制閥，對(duì)其閥桿（或軸封）和閥體連接處的外漏評(píng)定的試驗(yàn)程序。主要針對(duì)產(chǎn)品的型式檢驗(yàn)和試驗(yàn)，或由制造廠和用戶雙方協(xié)議決定該項(xiàng)試驗(yàn)，要在控制閥壓力試驗(yàn)合格后再進(jìn)行逸散性試驗(yàn)。試驗(yàn)介質(zhì)為97%的氦氣，試驗(yàn)壓力為0.6MPa ，在控制閥壓力試驗(yàn)后進(jìn)行逸散性試驗(yàn)的氦檢漏。對(duì)閥桿密封處的密封等級(jí)分為A 、B 、C 三個(gè)等級(jí)：A 級(jí)適用典型結(jié)構(gòu)為波紋管密封或具有相同閥桿密封的角行程閥，泄漏量值≤50ppmv；B 級(jí)適用典型結(jié)構(gòu)為PTFE 填料或橡膠密封，泄漏量值≤100ppmv ；B 級(jí)適用適用典型為柔性石墨密封，泄漏量值≤1000ppmv。

ANSI/ISA 19.01-2013規(guī)范了控制閥的殼體流體靜壓試驗(yàn)，在相關(guān)管道規(guī)范、壓力分等、材料應(yīng)用方面考慮周到。按ASME 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同材料的試驗(yàn)壓力，例如將鋼、鎳基和其它合金的鑄件、鍛件、板材、棒材分成3個(gè)材料大組，按ASME B16.34中的材料壓力-溫度關(guān)系等技術(shù)規(guī)格詳細(xì)列表各材料組殼體流體靜壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力（bar 和psig ），為38℃（100℉）工作壓力的1.5倍，還例如按ASME B16.1來規(guī)定鑄鐵閥的試驗(yàn)壓力。試驗(yàn)介質(zhì)為不超過52℃的水，試驗(yàn)壓力持續(xù)時(shí)間則按不同壓力等級(jí)而不同。

項(xiàng)目為液體靜壓試驗(yàn)、閥座泄漏試驗(yàn)、填料密封試驗(yàn)，試驗(yàn)方法主要依據(jù)IEC 60534-4：2006。



圖3 圖

至關(guān)重要

控制閥壓力試驗(yàn)

至關(guān)重要

3 控制閥壓力試驗(yàn)示意圖 圖2 控制閥壓力試驗(yàn)-試驗(yàn)臺(tái)

至關(guān)重要

1. 液體靜壓試驗(yàn)

液體靜壓試驗(yàn)是對(duì)閥體和閥蓋等連接而成的整個(gè)閥殼體進(jìn)行的冷態(tài)壓力試驗(yàn)，目的是檢驗(yàn)閥殼體、包括固定連接處在內(nèi)的整個(gè)殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐壓能力和密封性（靜密封外漏），是針對(duì)控制閥的強(qiáng)制性試驗(yàn)，每臺(tái)控制閥出廠前均應(yīng)進(jìn)行液體靜壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中不得對(duì)閥施加影響試驗(yàn)設(shè)備的外力。試驗(yàn)的控制閥組件帶或不帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但不包括焊接的接管、漸縮或漸擴(kuò)變徑管。試驗(yàn)時(shí)可暫時(shí)拆除在液體靜壓試驗(yàn)壓力的作用下可能損壞的閥內(nèi)部件，如波紋管、膜片、后座、閥桿填料等。

殼體靜壓試驗(yàn)壓力可根據(jù)閥體的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)確定，或者為不低于20℃時(shí)額定壓力的1.5倍，取其中較為合適的值。表1和表2（ANSI/ISA標(biāo)準(zhǔn)）給出可供參考的試驗(yàn)壓力數(shù)值。如果閥有兩個(gè)額定壓力（入口額定壓力大于出口額定壓力）。有必要用一個(gè)臨時(shí)的阻隔件將閥的高壓部分與低壓部分分隔，然后用相應(yīng)的壓力分別進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)用的壓力儀表應(yīng)滿足其測量誤差不超過試驗(yàn)壓力的5%，儀表量程不大于試驗(yàn)壓力的兩倍。

試驗(yàn)使用5-50℃的水（水中可含水溶油或加防銹劑）。閥體端部應(yīng)密封，使工作受壓部分（閥內(nèi)腔）同時(shí)承受試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)保壓持續(xù)時(shí)間不少于表3（或表4）的規(guī)定值。試驗(yàn)期間，控制閥應(yīng)處于部分開啟或全開位置，應(yīng)預(yù)先采取措施清楚閥內(nèi)的殘余空氣。經(jīng)與用戶商定，液體靜壓試驗(yàn)可在部件上進(jìn)行。如果液體靜壓試驗(yàn)在部件上進(jìn)行，控制閥組裝后應(yīng)該進(jìn)行壓力不超過0.6MPa 的氣體壓力試驗(yàn)。

液體靜壓試驗(yàn)的驗(yàn)收：殼體上不能有任何肉眼可見的泄漏和滲漏。除非應(yīng)用的控制閥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，當(dāng)壓力在1.1倍的室溫下允許工作壓力之下時(shí)，閥桿密封是不能在殼體靜壓試驗(yàn)中有肉眼可見的泄漏。



表1 試驗(yàn)壓力（公稱壓力PN ）

至關(guān)重要

至關(guān)重要

至關(guān)重要

表2 試驗(yàn)壓力（磅級(jí)Class ，ANSI/ISA 75.19.01-2013） 表3 殼體靜壓試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間

至關(guān)重要



表4 殼體靜壓試驗(yàn)小時(shí)間（ANSI/ISA 75.19.01-2013） 2. 閥座泄漏試驗(yàn)

控制閥閥座泄漏試驗(yàn)是驗(yàn)證閥芯閥座在運(yùn)行中的緊密程度和符合設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)的內(nèi)漏量值，保證應(yīng)用安全。閥座泄漏量是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)介質(zhì)流過關(guān)閉狀態(tài)控制閥的流量。試驗(yàn)介質(zhì)為常溫下的液體（水）或氣體（清潔的空氣或氮?dú)猓Ｔ囼?yàn)條件包括氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整到符合規(guī)定的工作條件并施加所需的關(guān)閥推力或扭矩、試驗(yàn)介質(zhì)施加在閥體的正常或規(guī)定入口、閥體出口通大氣或連接低壓損測量裝置及其出口通大氣，等。使用水試驗(yàn)介質(zhì)時(shí)，要先打開控制閥，讓水充滿閥體及出口管道，再將控制閥關(guān)閉，避免水中夾帶氣體。



IEC 60534-4-2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了2個(gè)閥座泄漏試驗(yàn)的試驗(yàn)程序：

試驗(yàn)程序1：試驗(yàn)介質(zhì)的壓力應(yīng)在300kPa - 400kPa （3bar-4bar ）表壓之間，如果此壓力低于350kPa （3.5bar ），則應(yīng)在買方規(guī)定的大工作壓差±5%的范圍內(nèi)。

試驗(yàn)程序2：試驗(yàn)壓差應(yīng)在買方規(guī)定的控制閥前后大工作壓差±5%以內(nèi)。

閥座泄漏量與泄漏等級(jí)、試驗(yàn)介質(zhì)和試驗(yàn)程序、閥額定流量系數(shù)和閥額定容量有關(guān)。試驗(yàn)壓力的不同取值及壓力單位影響閥額定容量計(jì)算過程，這一點(diǎn)要在閥座泄漏試驗(yàn)的計(jì)算中加以注意。泄漏等級(jí)、試驗(yàn)介質(zhì)和試驗(yàn)程序和閥座大泄漏量應(yīng)符合表5的規(guī)定。ANSI/FCI 70-2-2006規(guī)定的泄漏等級(jí)、試驗(yàn)介質(zhì)和試驗(yàn)程序和閥座大泄漏量見表6，可以參照。

至關(guān)重要

表5 IEC 60534-4-2006規(guī)定的泄漏等級(jí)和閥座大泄漏量3. 填料密封試驗(yàn)



填料密封試驗(yàn)用于檢驗(yàn)閥桿填料密封（動(dòng)密封）的外泄漏，這個(gè)試驗(yàn)可以和閥座泄漏試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。填料壓緊程度應(yīng)符合制造廠技術(shù)要求并在試驗(yàn)期間始終保持壓緊。試驗(yàn)介質(zhì)為常溫的潔凈空氣，控制閥入口壓力應(yīng)在300kPa - 400kPa（3bar-4bar ）表壓之間，如果此壓力低于350kPa （3.5bar ），則應(yīng)在買方規(guī)定的大工作壓差±5%的范圍內(nèi)。試驗(yàn)在閥的兩個(gè)全行程動(dòng)作中應(yīng)沒有肉眼可見的泄漏，使用檢漏劑或?qū)㈤y浸入水中進(jìn)行驗(yàn)證。



結(jié)束語

控制閥壓力試驗(yàn)是重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，殼體及其固定連接處的液體靜壓試驗(yàn)、填料密封試驗(yàn)、閥座泄漏試驗(yàn)，以及更高要求的逸散性試驗(yàn)，都應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，試驗(yàn)壓力和試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間都得到有效的保證，做到試驗(yàn)數(shù)據(jù)合理、驗(yàn)證合格。了解控制閥檢驗(yàn)和試驗(yàn)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，做好技術(shù)基礎(chǔ)工作，提升專業(yè)水平，推行高標(biāo)準(zhǔn)高要求的控制閥壓力試驗(yàn)，既有產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)層面的追求，也是專業(yè)精神和注重安全環(huán)保的體現(xiàn)。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求