核级阀用金属波纹管性能指标及行业标准.pdf

2 0 1 4 年 第3 期 管道技 术 P i p e l i n eT e c h n i q u e - 5设台 a n d E q u i p m e n t 2 0 1 4 N o ．3 核级阀用金属波纹管性能指标及行业标准 徐秋玲1 ，李敏1 ，黄乃宁1 ，于振毅2 ，殷波1 1 ．沈阳仪表科学研究院有限公司，辽宁沈阳1 1 0 0 4 3 ；2 ．国家仪器仪表元器件质量监督检验中心，辽宁沈阳1 1 0 0 4 3 摘要核级阀用金属波纹管是核电站管路系统截止阀、闸阀的重要部件，但此类产品没有统一的标 准规范。为了提高该类产品的设计、制造和检验水平，编制了此标准。文中介绍了新发布机械行业标 准规定的主要性能指标，包括波纹管组件的典型结构、常用材料、波纹管设计、焊缝、密封性、耐压能力 和循环寿命等技术要求。给出了适用可行的核级阀用金属波纹管试验方法及检验规则。 关键词核级阀用金属波纹管；性能指标；试验方法；行业标准 中图分类号T H 7 0 3文献标识码A文章编号1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 4 0 3 0 0 4 9 0 3 N u c l e a rG r a d eM e t a lB e l l o w sV a l v eP e r f o r m a n c e I n d i c a t o r sa n dt h eI n d u s t r yS t a n d a r d X UQ i u - l i n 9 1 ，L IM i n l ，H U A N GN a i - n i n 9 1 ，Y UZ h e n y i 2 ，Y I NB 0 1 1 ．S h e n y a n gA c a d e m yo fI n s t r u m e n t a t i o nS c i e n c eC o ．，L t d ．，S h e n y a n g1 1 0 0 4 3 ，C h i n a ； 2 ．N a t i o n a lI n s t r u m e n t sC o m p o n e n tQ n a m yS u p e r v i s i o na n dI n s p e c t i o nC e n t e r ，S h e n y a n g1 1 0 0 4 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h en u c l e a rg r a d em e t a lb e B o w sv a l v ei sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h en u c l e a rp o w e rp l a n tp i p i n gs y s t e mv a l v e a n dg a t ev a l v e ，b u ts u c hp r o d u c t sd on o th a v eau n i f o r ms t a n d a r d ．I no r d e rt oi m p r o v et h ed e s i g n ，m a n u f a c t u r ea n dt e s t i n gl e v e l so f s u c hp r o d u c t sa n dt h ep r e p a r a t i o no ft h i ss t a n d a r d ，t h i sp a p e rd e s c r i b e st h en e wr e l e a s eo fk e yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r si nl i g h to f t h em a c h i n e r yi n d u s t r ys t a n d a r d s ，i n c l u d i n gt h et y p i c a ls t r u c t u r eo ft h eb e U o w sa s s e m b l y ，c o m m o n l yu s e dm a t e r i a l s ，b e U o w sd e ． s i g n ，w e l d i n g ，s e a l i n g ，t h ep r e s s u r ec a p a c i t ya n dc y c l el i f ea n do t h e rt e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s ．I tg i v e sa p p l i c a b l ev i a b l en u c l e a r g r a d em e t a lb e H o w sv a l v et e s tm e t h o d sa n di n s p e c t i o nr u l e s ． K e yw o r d s n u c l e a rg r a d em e t a lb e H o w sv a l v e ；p e r f o r m a n c ei n d i c a t o r s ；t e s tm e t h o d s ；i n d u s t r ys t a n d a r d 0 引言 金属波纹管式阀门是核电站管路系统控制的一 个关键部件，对其密封、寿命和可靠性等性能有严格 的要求。该阀门泄漏和失控后果非常严重。在设计 生产中发现，国内缺少核级阀用金属波纹管制造、检 验的相关标准，因此制定了核级阀用金属波纹管的机 械行业标准，来规范核级阀用金属波纹管的制造及检 验等。J B ／T1 1 6 2 0 2 0 1 3 核级阀门用金属波纹管 已于2 0 1 3 年1 2 月3 1 日发布。 1 标准规定的性能指标． 1 ．1 波纹管结构 波纹管组件典型结构示意图见图1 。 典型U 型波纹管的结构见图2 、图3 。 图2 中，D 为波纹管外径；d 为波纹管径；a 为波 厚；g 为波距；n 为波纹数；g o 为波纹管管坯的单层壁 厚；z 为层数；d 。为端部外配合直径；D ，为端部内配合 直径；D 为沿波峰切边直径；Z 。为端部内配合长度；Z 收稿日期2 0 1 4 0 2 1 4收修改稿日期2 0 1 4 0 2 2 6 ，兰三] ] n n nn nn nn 几广 吖 7 ～一L 一一『 一 L 图2 典型U 型波纹管常用结构1 为端部外配合长度；￡为波纹管总长；厶为波纹管有效 长度。 万方数据 5 0 P i p e l i n eT e c h n i q u ea n dE q u i p m e n tM a y ．2 0 1 4 ／1／”，， 竹，7 。f 商 广匐『1 『1 几n f l 几『1 『1 『1 刚． J ⋯J⋯J⋯JI 日k ⅢM 卅．⋯“I I 兰王删r U l M 邶几一 I 』正业l 厶， L 图3 典型U 型波纹管常用结构2 1 ．2 波纹管常用材料 波纹管常用材料见表1 。 表1 波纹管常用材料 1 ．3 波纹管设计 1 ．3 ．1 总则 波纹管组件应用时，推荐行程为压缩行程不超 过总行程的7 5 ％，拉伸行程不超过总行程的2 5 ％。 1 ．3 ．2 尺寸设计 根据阀杆的直径选择波纹管内径，波纹管的内径 应大于阀杆直径1 ．5l a i n ．波纹管内径系列参见J B ／T 6 1 6 9 2 0 0 6 表4 的规定。 波纹管的外径根据波纹管内径来选择。一般情 况下，外径与内径的比值为1 ．3 ～1 ．5 。 1 ．3 ．3 结构设计 波纹管可以通过法兰串连焊接在一起，以适应阀门 行程的需要。波纹管与法兰之间不应采用机械连接。 应设计导向结构，以防止波纹管的轴向弯曲，避 免波纹管与阀杆或阀体之间的局部接触及机械磨损 和过早失效。 波纹管不能承受扭转载荷，阀杆应设有防止旋转 的机构。 1 ．3 ．4 压力一温度等级 波纹管采用与阀门相同的压力一温度等级。波 纹管应满足阀门3 8 ℃时的工作压力。对在高于3 8 ℃ 条件下工作的波纹管，高温下波纹管的压力一温度等 级可低于阀门的压力一温度等级。波纹管只承受高 温下阀门的密封压力。 1 ．4 波纹管清洗及清洁度要求 1 ．4 ．1 清洗 管坯及成品波纹管禁止酸洗。 波纹管清洗应按E J ／T1 0 2 2 ．1 8 1 9 9 6 要求，交付 的产品出厂前的试验用水应符合E J ／T1 0 2 2 ．1 8 1 9 9 6 规定。 1 ．4 ．2 清洁度要求 产品表面应无腐蚀物和任何杂物。所有清洁后的 产品经检查合格后装入密闭容器内，防止二次污染。 1 ．5 波纹管技术要求 1 ．5 ．1 外观 波纹管表面应无视觉可见的裂纹、深度超过壁厚 负偏差的擦伤、凹坑和压痕，允许有轻微但不引起应 力集中的局部凹坑和凸起。 波纹管的波纹形状应无视觉可见的轴线与波纹 环形平面不垂直、波距不均、波纹歪斜等缺陷。 波纹管表面应无视觉可见的锈斑、氧化皮、大片 水渍等缺陷。 1 ．5 ．2 焊缝 焊接管坯纵焊缝条数要求符合J B ／T1 0 5 0 7 2 0 0 5 表2 规定。波纹管的焊接质量控制应符合E J ／T 7 7 5 1 9 9 3 规定。 产品焊接前应根据E J ／T1 0 2 2 ．6 中第5 条的规定 制定和评定焊接工艺，并按评定合格的焊接工艺对产 品施焊。采用其他焊接方法，按J B ／T4 7 0 8 2 0 0 5 要 求制定和评定焊接工艺。 1 ．5 ．3 几何尺寸 波纹管的几何尺寸应符合图样要求。图样未要 求的公差应符合J B ／T1 0 5 0 7 2 0 0 5 中5 ．7 的规定。 1 ．5 ．4 密封性 波纹管组件应进行氦质谱检漏，漏率应不大于 6 ．5 1 0 一P a ．m 3 ／s ． 1 ．5 ．5 耐压能力 波纹管及其组件应能承受阀门3 8 ℃时工作压力的 1 ．5 倍或设计压力1 ．2 5 倍，目视波纹管应无可见的变形。 1 ．5 ．6 循环寿命 闸阀、截止阀波纹管的循环寿命应符合表2 规定。 表2 波纹管最小循环寿命 阀门规格最小循环寿命／次 公称压力公称通径 闸阀截止阀 ／M P a／m m ⋯一 ⋯’ 万方数据 第3 期 2 标准规定的试验方法 2 ．1 外观检验 徐秋玲等核级阀用金属波纹管性能指标及行业标准 5 1 在标准照明条件下，用肉眼观察表面及外形，层 间质量利用剖切试样进行检验，剖切试样不少于3 个。 2 ．2 焊缝质量检验 波纹管与其他部件连接的环向焊缝应按J B ／T 4 7 3 0 ．5 的规定进行渗透检验。 2 ．3 几何尺寸检验 用分度值为0 ．0 2m m 的卡尺或与其精度相当的 其他量具、仪器，检验波纹管几何尺寸。 2 ．4 密封性检验 应用氦质谱检漏仪或同类仪器进行密封性检 验。 2 ．5 耐压能力试验 试验介质为油或水。 波纹管组件在室温或3 8 ℃条件下，以1 ．5 倍工作 压力或1 ．2 5 倍设计压力进行水压试验，D N ≤1 0 0m l n 试验时间不少于5m i n ，D N 1 0 0m m 试验时间不少于 1 5m i n ． 2 ．6 循环寿命试验 波纹管高温下工作的循环寿命次数可转化为常 温循环寿命次数，在常温下进行循环寿命试验。循环 频率不应超过1 次／s ． 循环试验应在室温或3 8 ℃时的工作压力和工作 行程下进行。 完成循环试验后，每个试验件充入内压0 ．6M P a 气体，试验应显示无泄漏。 3 检验规则 3 ．1 检验分类及检验项目 检验分出厂检验和型式检验，检验项目见表3 。 3 ．2 出厂检验 出厂检验为逐件进行检验。出厂检验的项目和 顺序按表3 规定执行。 表3 检验项目表 注●必检项目；一不检项目。 3 ．3 型式检验 3 ．3 ．1 受检样品数 型式检验样品至少3 件。 3 ．3 ．2 检验项目与检验顺序 型式检验的项目和顺序按表3 规定执行。 4 结束语 该标准适用于核级截止阀、闸阀用波纹管及其组 件。其他类型核级阀用波纹管也可参照使用。该标 准不适用于非金属或用低熔点材料制造的波纹管。 该标准除了对金属波纹管结构、外观等有了更明确细 致的规定外，对于核级阀用金属波纹管产品的制造、 检验的要求也更为严格。主要的验证试验由国家仪 器仪表元器件质量监督检验中心完成。 参考文献 [ 1 ] J B ／T11 6 2 0 - - 2 0 1 3 核级阀门用金属波纹管． [ 2 ] J B ／T6 1 6 9 - - 2 0 0 6 金属波纹管． [ 3 ] J B ／T1 0 5 0 7 - - 2 0 0 5阀门用金属波纹管． [ 4 ]徐开先．波纹管类组件的制造及其应用．北京机械工业 出版社，1 9 9 8 ． [ 5 ] A P l 6 0 2 - - 2 0 0 5 石油和天然气工业用公称尺寸小于D N l 0 0 的钢制闸阀、截止阀和止回阀． [ 6 ] M S SS P 一1 1 7 2 0 0 6 截止阀和闸阀的波纹管密封件． [ 7 ]张秀华，黄乃宁．金属波纹管试验研究．管道技术与设备， 2 0 0 9 1 3 2 3 8 ． [ 8 ]黄乃宁．阀门用金属波纹管疲劳寿命的有限元分析．阀 门，2 0 0 8 5 3 0 3 4 ． 作者简介徐秋玲 1 9 6 2 一 ，高级工程师，主要从事标准制修订 和标准化管理工作。E m a i l x q l h b - s a i s ．c o m 上接第3 6 页 4 结束语 H s 引起的天然气管线内腐蚀机理复杂，影响因 素众多，多种因素协同作用，腐蚀方式及形态多样。 为了有效防止和减缓管线金属基体腐蚀，必须深入了 解其腐蚀机理，分析主要影响因素，并针对多种因素 引起的协同作用，采取有效的防护措施。 参考文献 [ 1 ] 梁平，唐柯，陶振春，等．天然气管线内腐蚀影响因素分 析．河南石油，2 0 0 0 6 2 8 3 0 ． [ 2 ]陈明，崔琦．硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展． 石油工程建设，2 0 1 0 ，3 6 5 1 5 ． [ 3 ]苗健，白真权，严文，等．模拟油田C O ／H S 环境P l l 0 钢 的腐蚀行为研究．石油矿场机械，2 0 0 4 ，3 3 6 5 3 5 6 ． [ 4 ]程姗姗，王金刚，王治国．油气田金属设备硫化氢腐蚀行 为研究．石油钻探技术，2 0 1 1 ，3 9 1 3 2 3 5 ． [ 5 ]张学元．二氧化碳腐蚀与控制．北京．化学工业出版社， 2 0 0 0 2 4 ． 作者简介黄辉 1 9 7 8 一 ，硕士，工程师，主要从事压力管道检 验检测、安全评价等方面技术研究工作。 E m a i l h u a n g h u i 1 2 6 ．c o m 万方数据 核级阀用金属波纹管性能指标及行业标准核级阀用金属波纹管性能指标及行业标准 作者徐秋玲， 李敏， 黄乃宁， 于振毅， 殷波， XU Qiu-ling， LI Min， HUANG Nai-ning， YU Zhen-yi ， YIN Bo 作者单位徐秋玲,李敏,黄乃宁,殷波,XU Qiu-ling,LI Min,HUANG Nai-ning,YIN Bo沈阳仪表科学研究院有限公司 ,辽宁沈阳,110043， 于振毅,YU Zhen-yi国家仪器仪表元器件质量监督检验中心,辽宁沈阳,110043 刊名 管道技术与设备 英文刊名Pipeline Technology and Equipment 年，卷期20143 参考文献8条参考文献8条 1.核级阀门用金属波纹管 2.金属波纹管 3.阀门用金属波纹管 4.徐开先 波纹管类组件的制造及其应用 1998 5.石油和天然气工业用公称尺寸小于DN100的钢制闸阀、截止阀和止回阀 6.截止阀和闸阀的波纹管密封件 7.张秀华,黄乃宁,宋林红,李敏,关长江 金属波纹管试验研究[期刊论文]-管道技术与设备 20091 8.黄乃宁,宋林红,魏国俭,李敏,张秀华,关长江,张文良,赫斌 阀门用金属波纹管疲劳寿命的有限元分析[期刊论文]-阀门 20085 引用本文格式徐秋玲.李敏.黄乃宁.于振毅.殷波.XU Qiu-ling.LI Min.HUANG Nai-ning.YU Zhen-yi.YIN Bo 核级阀用金属波纹管 性能指标及行业标准[期刊论文]-管道技术与设备 20143