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淺談高壓閥門的PR2級性能鑒定試驗

標簽:淺談,高壓,閥門,性能,鑒定,試驗  添加時間:2021年11月28日  點擊106

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    IM体育官网APP是井口裝配和采油樹設備中啓閉流體的關鍵部件,數量大、規格多,其性能安全可靠至關緊張,一旦閥門失效,輕則油(氣)井鑽井或生産停息,造成龐大經濟損失,重則可能會造成人員傷亡事故。

    我國的石油裝備的需求和出口還處在增加階段,但國內外用戶對産品的安全性、可靠性的要求赓續進步,性能級別更高的産品需求越來越多。如殼牌公司要求,給其提供的閥門必須知足PR2要求;國內的一些西部油氣田和海洋油田也都對産品提出了PR2性能要求。閥門設計和制造是否吻合PR2級的性能要求,必須通過API6A標准規定的一系列性能鑒定試驗程序來加以驗證。

    1 閥門的PR2级性能鑒定試驗的要求

    閥門先要按照API6A(ISO10423)/GB22513標准(以下簡稱“標准”)規定進行壓力測試,測試合格後再按照標准規定進行PR2性能試驗。詳細試驗程序如下:

    (1)室溫下160次帶壓開、關循環試驗;

    (2)最高溫度下的20次帶壓開、關循環試驗;

    (3)最低温度下的20次带压开、关循环試驗;

    (4)阀体的温度循环及各阶段的高、低压的保压試驗;

    (5)各个試驗过程中閥門的扭矩試驗。

    2 閥門设计的参数及设计特点

    2.1 设计参数

淺談高壓閥門的PR2級性能鑒定試驗

    2.2 手动平板IM体育官网APP 的设计结构特点

    2.2.1 重要结构如图1

淺談高壓閥門的PR2級性能鑒定試驗

1阀体 2闸板 3阀杆 4阀杆螺母 5阀盖 6隔环 7填料压盖 8手轮 9阀杆套

 10销 11轴承盖 12阀杆填料 13密封环 14 阀座内密封圈 15阀座外密封圈 16阀座

图1 手动平板IM体育官网APP

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    2.2.2 结构特点

    a.IM体育官网APP采用單閘板、單閥座和暗杆結構;

    b.阀杆套处采用推力轴承设计降低扭矩;

    c.闸板和阀座采用浮动式设计;

    d.閥門双向密封设计,使用寿命延伸;

    e.体盖密封采用金属锥形密封环;

    f.阀座与闸板采用金属密封;

    g.阀座与阀体采用金属与蓄能圈复合密封;

    h.阀杆采用倒密封设计,可带压替换阀杆填料。

    2.3 PR2级和PR1级IM体育官网APP 在设计、性能鑒定試驗方面的差别:

    PR1級性能試驗,標准強制性規定做常溫3個循環試驗,其它高、低溫等試驗只要提供客觀證據即可,顯然,PR2級閥門的要求要比PR1高得多。PR2級閥門相對PR1級閥門的設計結構大體雷同,區別如下:

    (1)所有密封面的光潔度進步一個等級;

    (2)所有密封面的探傷悉數進步到PSL3級驗收;

    (3)閥座密封采用內外兩個蓄能圈(PR1只有一個蓄能圈);

    (4)閘板、閥座外觀悉數采用硬質合金噴塗硬化外觀(PR1有氮化、堆焊、噴焊和噴塗等);

    (5)推力軸承悉數采用承載力強的滾針推力軸承(PR1級采用的爲滾球推力軸承)。

    3 閥門PR2性能鑒定試驗情况分析

    兩個不同設計參數閥門的性能鑒定試驗在國家油氣田井口設備質量監督檢驗中間江漢機械研究所進行,試驗不包含非金屬密封件的試驗,其中2-1/16“10000PsiIM体育官网APP共進行了兩次試驗,第一次在低溫循環時填料走漏導致試驗失敗。經整改後,重新進行PR2試驗,第二次順利通過。2-1/16“15000PsiIM体育官网APP則一次性順利通過。

    3.1 PR2試驗和整改情况

    2-1/16“10000PsiIM体育官网APP第一次試驗低溫失敗的詳細情況爲:當溫度在-30°C時閥門運行正常,但隨著溫度的降低,走漏量開始增大;經拆檢發現閥杆填料無損壞,但閥座密封圈悉數損壞,閘板和閥座密封面有輕微劃傷,其它零部件悉數正常;但通過試壓曲線及記錄發現閥門扭矩偏大,分外是低溫時,扭矩是常溫的2倍左右達到221N•M,超過了設計的200N•M。第二次試驗時對一些關鍵部件進行了整改,最後試驗順利通過。經拆檢,填料、密封圈無損壞,閘板、閥座無劃傷,所有零件磨損在正常範圍內。根據第一次的失敗情況,筆者對設計選材進行了整改,整改前後的設計及選用材料對比如下表:

淺談高壓閥門的PR2級性能鑒定試驗

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    圖2、圖3爲在2-1/16“15000psiIM体育官网APP低溫循環試驗的記錄摘錄,其完全采用了2-1/16“10000psiIM体育官网APP的設計與選材,效果順利通過PR2性能鑒定試驗,再次驗證了2-1/16“10000psiIM体育官网APP的設計和整改是有用的。

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图2 井口装配和采油树性能鑒定记录表

淺談高壓閥門的PR2級性能鑒定試驗

图3 IM体育官网APP 低温循环試驗实时压力图

    3.2 試驗成败的缘故原由分析

    通過以上三次的PR2性能鑒定試驗,基本找到試驗失敗的緣故原由,詳細題目及分析如下:

    (1)閥杆密封件低溫走漏,是由于選用的密封件達不到最低溫度要求;

    (2)閥座密封圈的損壞,說明閥座密封圈抵抗不了溫度轉變和密封壓力的雙重作用;

    (3)閘板、閥座的輕微劃傷,說明閘板、閥座的外觀處理硬座選擇不合理,在常溫、高溫文低溫多次循環後,造成外觀輕微劃傷;

    (4)扭矩太大,說明閥杆和閥杆螺母的摩擦系數過大,填料與閥杆之間摩擦系數過大,減磨措施不良。

    4 结论及建议

    通過此次兩個閥門的試驗,體系了解了閥門PR2性能鑒定試驗的細致過程和要求,也從試驗的成敗中收獲了很多,在此給出結論和建議,供參考借鑒。

    (1)閥門設計及制造須達到氣密封級別,密封達到零走漏;閥門的各零部件的質量必須嚴酷控制,分外細致密封件和傳動部件的質量性能;在設計中要充分考慮承壓件及密封結構的熱脹冷縮的變形量,控制好相幹配合尺寸,避免發生幹涉和浮動件卡死征象;密封件和傳動件的耐磨性和減磨措施需進行考慮,保證閥在高、低溫條件下的操作扭矩吻合要求。

    (2)非金屬密封件的選擇特別很是緊張,現國內幾乎還沒有能夠知足PR2試驗的非金屬密封件廠家,基本靠從國外進口。在選用非金屬密封件時,應盡量選擇有優秀使用口碑的廠家,材料需知足工作壓力和溫度的要求。

    (3)國內的PR2性能鑒定機構和研究院所,還沒有相幹非金屬密封件的熱化學性能的檢測能力,盼望各檢測機構和研究所完美試驗設備,具備非金屬密封件的性能鑒定能力。另外,密封件的生産廠家需積極開發,使産品知足PR2性能級別要求,早日實現高性能非金屬密封件的國産化。