控制閥的壓力試驗

電動控制閥的壓力試驗 氣動控制閥的壓力試驗 手動控制閥的壓力試驗  至關重要 規則 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用，現在介紹摘要：控制閥是工業裝置過程控制中重要的流體控制執行元件，同時是壓力管道元件（承壓設備）。為了保證控制閥的設備安全和應用安全，在生產制造、型式檢驗以及解體檢修后的壓力試驗至關重要。控制閥的檢驗和試驗和工業閥門的檢驗和試驗是有差別的，在壓力試驗項目和要求、試驗條件方面的規定有些不同，尤其是閥座泄漏分級和要求上不同。標準IEC 60534-4：2006構建了控制閥檢驗和試驗的項目和方法的基礎框架，特別強調了檢驗和試驗的要求，明確規定了控制閥壓力試驗中的殼體流體靜壓試驗和閥座泄漏試驗是強制性試驗項目，必須嚴格執行。

關鍵詞：控制閥壓力試驗；強制性要求；試驗方法

引言

控制閥是工業裝置過程控制中重要的流體控制執行元件，同時是壓力管道元件（承壓設備）。為了保證控制閥的設備安全和應用安全，在生產制造、型式檢驗以及解體檢修后的壓力試驗至關重要。通常包括殼體及其固定連接處的液體靜壓試驗（耐壓強度試驗和靜密封泄漏試驗）、填料密封試驗（動密封泄漏試驗）、閥座泄漏試驗，按照相關標準和技術規范所規定的試驗程序和要求進行驗證，其中殼體流體靜壓試驗（Shell hydrostatic test）和閥座泄漏試驗（Seat leakage test）被標準IEC 60534-4：2006規定為強制性試驗項目，必須嚴格執行。



指導控制閥壓力試驗的標準

指導和規范控制閥壓力試驗的現行標準有：標準IEC 60534-4：2006《Industrial-process control valve – Part 4: Inspection and routing testing（工業過程控制閥 第四部分：檢驗和例行試驗）》、中國國家標準GB/T 17213-4-2005《工業過程控制閥 第四部分：檢驗和例行試驗》（IEC 60534-4：1999 IDT）、GB/T 4213-2008《氣動調節閥》，以及適用逸散性介質控制閥的采用修改ISO 15848-2：2006的中國國家標準GB/T 26481-2011《閥門的逸散性試驗（ISO 15848-2：2006.MOD ）》。對于特殊結構、特殊用途的控制閥，制造商或用戶或引用其它相關標準，有時會另外制定標準或技術規范規范并要求執行。

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，例如歐洲標準為EN 60534-4-2006、德國標準為DIN EN 60534-4-2007、日本標準為JIS B2005-4-2012。除此之外，歐盟還要求各成員國強制執行有關承壓設備的97/23/EC 指令《Pressure Equipment Directive（PED ）》，以及通行歐洲標準EN 12266-1-2012《Industrial valves – Testing of metallic valves – Part 1: Pressure tests, test procedures and acceptance criteria – Mandatory requirements（工業閥門- 金屬閥門的試驗 –*部分：壓力試驗、試驗過程和驗收標準 – 強制性要求）》（該標準基于ISO 5208）和EN 12266-2-2012《Industrial valves – Testing of metallic valves –Part 2: Tests, test procedures and acceptance criteria – Supplementary requirements（工業閥門- 金屬閥門的試驗 –第二部分：試驗、試驗過程和驗收標準 – 補充性要求）》以及EN 1349-2013《Industrial-process control valve （工業過程控制閥）》。美國還通行美國國家標準/美國自動化學會標準ANSI/ISA 75.19.01-2013《Hydrostatic Testing of Control Valves（控制閥的流體靜壓試驗）》和美國國家標準/美國流體控制學會標準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，上述標準之間還是存在一定差異的，但在控制閥壓力試驗項目和試驗方法及要求上基本相同，各標準有著相互借鑒的關系。

控制閥的檢驗和試驗和工業閥門的檢驗和試驗是有差別的，在壓力試驗項目和要求、試驗條件方面的規定有些不同，尤其是閥座泄漏分級和要求上不同。我國相當一部分控制閥制造廠是由通用工業閥門廠擴證發展而來，對控制閥壓力試驗的相關標準有些生疏，習慣性地沿用工業閥門壓力試驗的相關標準，如國標GB/T 13927工業閥門 壓力試驗（GB/T 13827-2008，ISO/DIS 5208:2007，MOD ）、國標GB/T 26480-2011 閥門的檢驗和試驗（修改采用API 598-2009）、機械行業標準JB/T 9092-1999《閥門的檢驗和試驗》以及美國石油協會標準API 598-2009《Valve Inspection and Test（閥門檢驗和試驗）》、標準化組織標準ISO 5208：2008《Industrial valves – Pressure testing of metallic valves（工業閥門–金屬閥門的壓力試驗）》、美國閥門和管件工業制造商標準化協會標準MSS SP-61-2009《Pressure Testing of Valves（閥門的壓力試驗）》，等等。這些工業閥門的壓力試驗標準可以借鑒，但是不應該直接引用到上。還有些廠家仍在引用已作廢的標準，如ASME B16.104。實際上早在1998年ASME 就取消了ASME B16.104的標準號并將此項標準工作移交給美國流體控制學會FCI ，雖然FCI 70-2標準是在1970年11月采用ASME B16.104建立的，但經過了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。



控制閥壓力試驗的標準概述

標準IEC 60534-4構建了控制閥檢驗和試驗的項目和方法的基礎框架，適用于壓力等級不超過CL 2500磅級（PN 420）的控制閥、且僅為氣動執行機構的配置。2006年6月Ed3.0版是對1999年 Ed2.0版的升級，特別強調了檢驗和試驗的要求，明確規定了控制閥壓力試驗中的強制性試驗項目，在“4.要求”條目中規定“每臺控制閥都要進行表1的強制性試驗”，“補充試驗由買方和制造商的合同約定”，圖1為IEC 60534-4：2006表1的截圖。要求的試驗項目：殼體流體靜壓試驗（4.1條）、閥座泄漏試驗（4.2條）、額定行程試驗（4.4條）是強制的（Mandatory ）；填料密封試驗（4.3條）、死區（4.5條）、流通能力和流量特性（4.6條）是補充的（Supplementary ）。并在試驗方法中對殼體流體靜壓試驗（5.4條）、閥座泄漏試驗（5.5條）、填料密封試驗（5.6條）做出具體規定。

圖1 IEC 60534-4：2006的表1截圖



至關重要

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥國標GB/T 17213.4-2005是等同IEC 60534-4：1999 Ed2.0版的，還沒有升級修改?；蛟S是由于IEC 60534-4：2006 Ed3.0版明確分類了強制性試驗和補充性試驗，等同標準或保持一致性有待于標準起草單位對條文內容的工作驗證。日本也是直到2012年才完成此標準升級，發布和實施等同的JIS B2005-4-2012。 國標GB/T 4213規定了工業過程控制系統用氣動調節閥（控制閥）的產品分類、技術要求、試驗方法、檢驗規則等，GB/T 4213-2008替代GB/T 4213-92，并對公稱通徑系列及公稱壓力等級系列進行了修改和補充，對技術要求作了修改，在檢驗規則中增加了閥單獨出廠時泄漏量試驗要求。標準的5.6.5強調了“在計算確定泄漏量的允許值時，閥的額定容量應按GB/T 17213.2規定的方法計算”，并條件判定修訂為與IEC 標準相一致的“阻塞流公式條件判定”，閥額定容量的計算公式更是按規定試驗條件對系數取值并圓整后的，使用起來較簡便。6.9條中規定了符合IEC 標準的泄漏量的試驗程序。GB/T 4213-2008在技術要求的16項中與壓力試驗有關的有泄漏量（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）、耐壓強度（5.9條），并在試驗方法中做出具體規定（6.2、6.3、6.9、6.10條）、在檢驗規則中對出廠檢驗和型式檢驗提出不同的項目要求。

國標GB/T 26481-2011修改采用 ISO 15848-2:2006《工業閥門 逸散性介質泄漏的測量、試驗和鑒定程序 第2部分：閥門產品驗收試驗》并重新起草。該標準規定了逸散性介質用閥門逸散性試驗的術語和定義、檢驗、試驗、標志、閥門的合格證和再試驗，以及吸氣法的泄漏測量方法，適用于介質將會產生揮發性污染氣體或危險性氣體的切斷閥和控制閥，對其閥桿（或軸封）和閥體連接處的外漏評定的試驗程序。主要針對產品的型式檢驗和試驗，或由制造廠和用戶雙方協議決定該項試驗，要在控制閥壓力試驗合格后再進行逸散性試驗。試驗介質為97%的氦氣，試驗壓力為0.6MPa ，在控制閥壓力試驗后進行逸散性試驗的氦檢漏。對閥桿密封處的密封等級分為A 、B 、C 三個等級：A 級適用典型結構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 級適用典型結構為PTFE 填料或橡膠密封，泄漏量值≤100ppmv ；B 級適用適用典型為柔性石墨密封，泄漏量值≤1000ppmv。

ANSI/ISA 19.01-2013規范了控制閥的殼體流體靜壓試驗，在相關管道規范、壓力分等、材料應用方面考慮周到。按ASME 標準規定不同材料的試驗壓力，例如將鋼、鎳基和其它合金的鑄件、鍛件、板材、棒材分成3個材料大組，按ASME B16.34中的材料壓力-溫度關系等技術規格詳細列表各材料組殼體流體靜壓試驗的試驗壓力（bar 和psig ），為38℃（100℉）工作壓力的1.5倍，還例如按ASME B16.1來規定鑄鐵閥的試驗壓力。試驗介質為不超過52℃的水，試驗壓力持續時間則按不同壓力等級而不同。

項目為液體靜壓試驗、閥座泄漏試驗、填料密封試驗，試驗方法主要依據IEC 60534-4：2006。



圖3 圖

至關重要

控制閥壓力試驗

至關重要

3 控制閥壓力試驗示意圖 圖2 控制閥壓力試驗-試驗臺

至關重要

1. 液體靜壓試驗

液體靜壓試驗是對閥體和閥蓋等連接而成的整個閥殼體進行的冷態壓力試驗，目的是檢驗閥殼體、包括固定連接處在內的整個殼體的結構強度、耐壓能力和密封性（靜密封外漏），是針對控制閥的強制性試驗，每臺控制閥出廠前均應進行液體靜壓試驗，在試驗過程中不得對閥施加影響試驗設備的外力。試驗的控制閥組件帶或不帶執行機構，但不包括焊接的接管、漸縮或漸擴變徑管。試驗時可暫時拆除在液體靜壓試驗壓力的作用下可能損壞的閥內部件，如波紋管、膜片、后座、閥桿填料等。

殼體靜壓試驗壓力可根據閥體的設計規范和標準確定，或者為不低于20℃時額定壓力的1.5倍，取其中較為合適的值。表1和表2（ANSI/ISA標準）給出可供參考的試驗壓力數值。如果閥有兩個額定壓力（入口額定壓力大于出口額定壓力）。有必要用一個臨時的阻隔件將閥的高壓部分與低壓部分分隔，然后用相應的壓力分別進行試驗。試驗用的壓力儀表應滿足其測量誤差不超過試驗壓力的5%，儀表量程不大于試驗壓力的兩倍。

試驗使用5-50℃的水（水中可含水溶油或加防銹劑）。閥體端部應密封，使工作受壓部分（閥內腔）同時承受試驗壓力，試驗保壓持續時間不少于表3（或表4）的規定值。試驗期間，控制閥應處于部分開啟或全開位置，應預先采取措施清楚閥內的殘余空氣。經與用戶商定，液體靜壓試驗可在部件上進行。如果液體靜壓試驗在部件上進行，控制閥組裝后應該進行壓力不超過0.6MPa 的氣體壓力試驗。

液體靜壓試驗的驗收：殼體上不能有任何肉眼可見的泄漏和滲漏。除非應用的控制閥產品標準另有規定，當壓力在1.1倍的室溫下允許工作壓力之下時，閥桿密封是不能在殼體靜壓試驗中有肉眼可見的泄漏。



表1 試驗壓力（公稱壓力PN ）

至關重要

至關重要

至關重要

表2 試驗壓力（磅級Class ，ANSI/ISA 75.19.01-2013） 表3 殼體靜壓試驗持續時間

至關重要



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

控制閥閥座泄漏試驗是驗證閥芯閥座在運行中的緊密程度和符合設計要求及標準分級的內漏量值，保證應用安全。閥座泄漏量是指在規定的試驗條件下，試驗介質流過關閉狀態控制閥的流量。試驗介質為常溫下的液體（水）或氣體（清潔的空氣或氮氣）。試驗條件包括氣動執行機構調整到符合規定的工作條件并施加所需的關閥推力或扭矩、試驗介質施加在閥體的正常或規定入口、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。使用水試驗介質時，要先打開控制閥，讓水充滿閥體及出口管道，再將控制閥關閉，避免水中夾帶氣體。



IEC 60534-4-2006標準規定了2個閥座泄漏試驗的試驗程序：

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

試驗程序2：試驗壓差應在買方規定的控制閥前后大工作壓差±5%以內。

閥座泄漏量與泄漏等級、試驗介質和試驗程序、閥額定流量系數和閥額定容量有關。試驗壓力的不同取值及壓力單位影響閥額定容量計算過程，這一點要在閥座泄漏試驗的計算中加以注意。泄漏等級、試驗介質和試驗程序和閥座大泄漏量應符合表5的規定。ANSI/FCI 70-2-2006規定的泄漏等級、試驗介質和試驗程序和閥座大泄漏量見表6，可以參照。

至關重要

表5 IEC 60534-4-2006規定的泄漏等級和閥座大泄漏量3. 填料密封試驗



填料密封試驗用于檢驗閥桿填料密封（動密封）的外泄漏，這個試驗可以和閥座泄漏試驗同時進行。填料壓緊程度應符合制造廠技術要求并在試驗期間始終保持壓緊。試驗介質為常溫的潔凈空氣，控制閥入口壓力應在300kPa - 400kPa（3bar-4bar ）表壓之間，如果此壓力低于350kPa （3.5bar ），則應在買方規定的大工作壓差±5%的范圍內。試驗在閥的兩個全行程動作中應沒有肉眼可見的泄漏，使用檢漏劑或將閥浸入水中進行驗證。



結束語

控制閥壓力試驗是重要的試驗項目，殼體及其固定連接處的液體靜壓試驗、填料密封試驗、閥座泄漏試驗，以及更高要求的逸散性試驗，都應按照標準嚴格執行，試驗壓力和試驗持續時間都得到有效的保證，做到試驗數據合理、驗證合格。了解控制閥檢驗和試驗的現行標準，做好技術基礎工作，提升專業水平，推行高標準高要求的控制閥壓力試驗，既有產品質量和技術層面的追求，也是專業精神和注重安全環保的體現。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求