摘要介紹了PE球閥的基本結(jié)構(gòu)，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(guān)鍵字 PE球閥 應(yīng)力 泄漏

一、 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(zhì)匹配，故安裝方便，使用簡單，在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中隨著PE燃?xì)夤艿膹V泛使用而越來越普遍。但在實際使用中，由于對PE球閥的結(jié)構(gòu)和特性沒有充分的了解，常常發(fā)現(xiàn)投入運行不久的PE燃?xì)夤芫W(wǎng)中的球閥或因為內(nèi)泄漏、或因為無法啟閉而報廢，影響了燃?xì)夤芫W(wǎng)的正常運行，增加了燃?xì)馄髽I(yè)的運營成本。本文簡單介紹了PE球閥的基本結(jié)構(gòu)，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。

二、 PE球閥的基本結(jié)構(gòu)

PE球閥從結(jié)構(gòu)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(guān)鍵的結(jié)構(gòu)是相同的。

無放散功能的PE球閥的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。

 

PE球閥是由塑料配件組成的全封閉式結(jié)構(gòu)，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(gòu)成閥座組合體，分布在閥球8的兩側(cè)，閥桿環(huán)形凹槽上的密封圈和扳手內(nèi)腔上的密封圈保證了PE球閥在閥桿5、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(yán)密性，因此PE球閥在通常情況下不會產(chǎn)生外泄漏現(xiàn)象。

   從結(jié)構(gòu)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(chǎn)生壓力作用，使閥座上的密封圈產(chǎn)生變形，閥座產(chǎn)生蠕變；而當(dāng)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(chǎn)生拉伸或收縮變形；閥殼體內(nèi)部受到細(xì)小硬物影響時，有可能劃傷閥球表面或損壞密封圈。

三、 影響PE球閥性能的因素

1、      內(nèi)部壓力對球閥的影響

PE球閥在全開的情況下，基本上不受內(nèi)力的影響。但在球閥關(guān)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(chǎn)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(dāng)閥球受力減小時，閥球位移量減少，而擋圈上產(chǎn)生的變形量仍保持在大壓力下產(chǎn)生的位置。此時，閥球與密封圈接觸不嚴(yán)或產(chǎn)生間隙，造成低壓內(nèi)漏。

根據(jù)聚乙烯燃?xì)夤艿兰夹g(shù)規(guī)程的規(guī)定，管網(wǎng)的耐壓試驗時的壓力為設(shè)計壓力的1.5倍，且不小于0.4MPa。密封性試驗壓力為設(shè)計壓力的1.15倍。但城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中的實際運行壓力遠(yuǎn)小于上述規(guī)定的壓力。因此在進行管網(wǎng)的耐壓試驗和密封性試驗時，必須開啟試驗段范圍內(nèi)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(chǎn)生低壓內(nèi)漏的可能性會很大。

2、      外部應(yīng)力對球閥的影響

PE球閥所受外部應(yīng)力分為拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力，對閥球無直接影響，對其他部件有影響。

當(dāng)PE球閥受到拉伸應(yīng)力作用時，閥體會產(chǎn)生拉伸變形，閥座和閥球的距離增加，導(dǎo)致閥球與密封圈接觸松動，密封性能下降，從而導(dǎo)致球閥的內(nèi)泄漏。當(dāng)PE球閥受到壓縮應(yīng)力作用時，閥殼體會產(chǎn)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(dāng)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(dāng)管網(wǎng)中產(chǎn)生拉伸壓力和壓縮應(yīng)力時，PE球閥所受到的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PE管材所受到的影響。

在PE燃?xì)夤芫W(wǎng)中，PE球閥受到兩類應(yīng)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(chǎn)生拉伸作用，另一是管線安裝與使用過程中的溫度不同，導(dǎo)致管線產(chǎn)生溫差應(yīng)力，從而對閥體產(chǎn)生拉伸或者壓縮，拉伸可能導(dǎo)致球閥的內(nèi)泄漏，壓縮可能導(dǎo)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(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)泄漏。

四、 對策

影響PE球閥性能的因素常常產(chǎn)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(chǎn)生故障的可能性。其安裝與使用過程中應(yīng)注意以下幾點：

1、安裝前不必進行氣密性試驗。按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO10933和歐洲標(biāo)準(zhǔn)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?xì)庥脩舨痪邆錂z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，更不能用千斤頂來頂緊閥門的接管座進行檢驗，這樣會使閥體產(chǎn)生應(yīng)力變形而損壞，燃?xì)馄髽I(yè)通常只憑產(chǎn)品的合格證作為產(chǎn)品是否合格的依據(jù)。

2、閥門安裝前應(yīng)在現(xiàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)予夯實，且與管線的中軸線一致，閥門桿軸線垂直于地面。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(yīng)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(shè)彎頭來縮短直管段的長度，避免因管線地基不勻而導(dǎo)致管線下沉，直接對閥門產(chǎn)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(yīng)全開全關(guān)閥門數(shù)次，使閥球轉(zhuǎn)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(nèi)，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(yīng)處于全開狀態(tài)，禁止閥門關(guān)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(nèi)漏。

7、已運行管線需延長或接旁通管線時，應(yīng)先盡量降低管線的壓力，然后關(guān)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(yīng)進行啟閉操作，每次啟閉數(shù)個來回，確保閥門啟閉正常。在開關(guān)過程中，應(yīng)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?fàn)顟B(tài)下產(chǎn)生靜止慣性，剛開啟時，轉(zhuǎn)動力矩較大。啟閉數(shù)次后，就會正常。

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(jié)構(gòu)和基本特性，并在安裝和使用過程中采取必要的應(yīng)對措施，PE球閥在燃?xì)夤艿乐械氖褂脡勖€是能夠得到保證的。

(本文作者：徐文豪 浙江省諸暨市天然氣有限公司)