影響PE球閥性能的因素及安裝使用上的對策

摘 要

摘要：介紹了PE球閥的基本結構，分析了影響PE球閥的因素，提出了PE球閥的安裝和使用要求。關鍵字：PE球閥；應力；泄漏1 前言 PE球閥與傳統(tǒng)金屬閥門相比，具有重量輕、耐腐蝕、免維護、
摘要：介紹了PE球閥的基本結構，分析了影響PE球閥的因素，提出了PE球閥的安裝和使用要求。
關鍵字：PE球閥；應力；泄漏
1 前言
    PE球閥與傳統(tǒng)金屬閥門相比，具有重量輕、耐腐蝕、免維護、啟閉力矩小、體積小、占地少等特點，且因與PE管材材質匹配，故安裝方便，使用簡單，在城市燃氣管網中隨著PE燃氣管的廣泛使用而越來越普遍。但在實際使用中，由于對PE球閥的結構和特性沒有充分的了解，常常發(fā)現投入運行不久的PE燃氣管網中的球閥因為內泄漏、或因為無法啟閉而報廢，影響了燃氣管網的正常運行，增加了燃氣企業(yè)的運營成本。本文簡單介紹了PE球閥的基本結構，分析了影響PE球閥的幾種因素，同時提出了安裝和使用PE球閥的方法。
2 PE球閥的基本結構[1]
    球閥從結構上可以分為無放散型和放散型兩類，而放散型又分為單放散型和雙放散型，但它們關鍵的結構是相同的。
    無放散功能的PE球閥的基本結構如(圖1)所示。
 

    PE球閥是由塑料配件組成的全封閉式結構，由接管座1，閥座2，閥殼體3，閥球4，閥桿5，扳手6，擋圈7，密封圈8組成。其中接管座1，閥座2，閥殼體3采用與管體相同的PE材料制成，閥球4，閥桿5，扳手6，擋圈7用比主體材料硬度、強度更高的其他塑料制成。通過閥座2，擋圈7來固定密封圈8，并構成閥座組合體，分布在閥球8的兩側，閥桿環(huán)形凹槽上的密封圈和扳手內腔上的密封圈保證了PE球閥在閥桿5和扳手6處的密封性，而閥殼體3、閥座2與接管座1又通過熱熔方式組合成一整體，保證了連接處的嚴密性，因此PE球閥在通常情況下不會產生外泄漏現象。
    從結構上看，PE球閥屬于浮動球閥，閥球在外力的作用下，會作相對于閥體的位移，對閥座產生壓力作用，使閥座上的密封圈產生變形，閥座產生蠕變；而當閥殼體受到軸向拉力或壓力作用時，閥球基本上不受影響，而閥殼體帶動閥座產生拉伸或收縮變形；閥殼體內部受到細小硬物影響時，有可能劃傷閥球表面或損壞密封圈。
3 影響PE球閥性能的因素
    (1) 內部壓力對球閥的影響[2]
    PE球閥在全開的情況下，基本上不受內力的影響。但在球閥關閉的情況下，閥球受到軸向力的作用時，會沿閥體作軸向相對移動，對密封圈和閥座單向擠壓，影響密封圈彈性，并使閥座上的擋圈產生蠕變，力越大，閥球位移越大，擋圈的蠕變量也越大，閥球開啟力矩也越大。而當閥球受力減小時，閥球位移量減少，而擋圈上產牛的變形量仍保持在大壓力下產生的位置。此時，閥球與密封圈接觸不嚴或產生間隙，造成低壓內漏。
    根據聚乙烯燃氣管道技術規(guī)程的規(guī)定，管網的耐壓試驗時的壓力為設計壓力的1.5倍，且不小于0.4MPa。密封性試驗壓力為設計壓力的1.15倍。但城市燃氣管網中的實際運行壓力遠小于上述規(guī)定的壓力。因此在進行管網的耐壓試驗和密封性試驗時，必須開啟試驗段范圍內的所有PE球閥，末端用盲板封堵。切忌在PE球閥開啟不到位，或用PE球閥代替盲板封堵的情況下進行試驗，否則PE球閥產生低壓內漏的可能性會很大。
    (2) 外部應力對球閥的影響
    PE球閥所受外部應力分為拉伸應力和壓縮應力，對閥球無直接影響，對其他部件有影響。
    當PE球閥受到拉伸應力作用時，閥體會產生拉伸變形，閥座和閥球的距離增加，導致閥球與密封圈接觸松動，密封性能下降，從而導致球閥的內泄漏。當PE球閥受到壓縮應力作用時，閥殼體會產生壓縮變形。閥座與閥球的距離變小，密封圈會與閥球過度擠壓而變形，此時球閥的啟閉力矩急劇增加，當超過允許限度時，就會無法啟閉球閥，造成閥桿或扳手的損壞。
    PE管材采用擠出拉伸加工而成，在成型工程中，PE大分子鏈通過拉伸而取向，在軸向上的拉伸強度和壓縮程度大為增加，而PE球閥中各部件通過注塑成型，大分子鏈成無序狀態(tài)排列，因此PE球閥的抗拉強度和抗壓強度低于管材的強度，當管網中產生拉伸壓力和壓縮應力時，PE球閥所受到的影響遠遠大于PE管材所受到的影響。
    在PE燃氣管網中，PE球閥受到兩類應力作用，一是因土壤地基不均勻引起局部管線下沉，從而對閥門產生拉伸作用，另一是管線安裝與使用過程中的溫度不同，導致管線產生溫差應力，從而對閥體產生拉伸或者壓縮，拉伸可能導致球閥的內泄漏，壓縮可能導致球閥的啟閉力矩增加，影響正常操作。
    (3) 固體顆粒的影響
    管線中存在固體顆粒時，運行過程中，固體顆?？赡軙掣皆陂y內腔、閥球表面或密封圈上，操作時可能卡住閥球，使閥球無法轉動，或者劃傷閥球表面，損壞密封圈，造成閥球與密封圈的密封性能減小或無法密封，從而造成球閥的內泄漏。
4 對策
    影響PE球閥性能的因素常常產生在安裝和使用的過程中。只要正確掌握PE球閥的安裝和使用方法，就能減少PE球閥產生故障的可能性。其安裝與使用過程中應注意以下幾點：
    (1) 安裝前不必進行氣密性試驗。按照國際標準IS010933和歐洲標準EN1555.4要求，每只PE球閥都要求進行三個項目的出廠檢驗，即外觀檢驗、扭矩檢驗、密封性檢驗，合格后才能出廠。由于PE球閥的特殊性，除外觀檢驗外，扭矩檢驗和密封性檢驗一般燃氣用戶不具備檢驗條件，特別是密封性檢驗，決不能用夾緊金屬閥門的方法夾緊PE閥門，更不能用千斤項來頂緊閥門的接管座進行檢驗，這樣會使閥體產生應力變形而損壞，燃氣企業(yè)通常只憑產品的合格證作為產品是否合格的依據。
    (2) 閥門安裝前應在現場陰涼處放置一段時間，使閥門溫度與管材溫度基本一致。閥門與管材應避免在陽光下暴曬，盡量使安裝與使用時的溫度相差不大，以減少溫差應力對閥門的影響。
    (3) 閥門拆除包裝時，保持焊接區(qū)域的干凈，管線應吹掃干凈。在完全開啟閥門的情況下，與管線進行焊接。閥門底部土壤應予夯實，且與管線的中軸線。致，閥門桿軸線垂直于地而。同時將閥門四周的回填土夯實，避免閥門的晃動或移動。
    (4) 閥門前后管線的土壤應盡量平整，閥門前后管線的直管段盡量短，必要時可以人為增設彎頭來縮短直管段的長度，避免因管線地基不勻而導致管線下沉，直接對閥門產生拉伸作用，造成閥門的密封性能下降。
    (5) 閥門安裝完畢后，應全開全關閥門數次，使閥球轉動靈活，并使閥門處于全開狀態(tài)，扳手上加防護套管，及時砌筑閥門井，避免泥土、石塊落入套管內，影響套桿與扳手的接觸，造成閥門啟閉困難或無法啟閉。
    (6) 管線進行耐壓試驗和氣密性試驗時，閥門應處于全開狀態(tài)，禁止閥門關閉或開啟不到位，不能用閥門代替盲板封堵，否則會造成閥門內漏。
    (7) 已運行管線需延長或接旁通管線時，應先盡量降低管線的壓力，然后關閉閥門。安裝完畢后，先開啟閥門，然后再增加管線的壓力。
    (8) 管線上的閥門，每6個月左右應進行啟閉操作，每次啟閉數個來回，確保閥門啟閉正常。在開關過程中，應逐漸加力至主閥門全開或全閉。切忌一下用力過猛而造成扳手打滑或扭斷閥桿。因為閥球在長期靜止狀態(tài)下產生靜止慣性，剛開啟時，轉動力矩較大。啟閉數次后，就會正常。
5 結論
    總之，影響PE球閥性能的因素是多方面的，但只要掌握了它的結構和基本特性，并在安裝和使用過程中采取必要的應對措施，PE球閥在燃氣管道中的使用壽命還是能夠得到保證的。
 
(本文作者：陳火木 東莞新奧燃氣有限公司 廣東東莞 523128)