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摘要：阐述了石化工业生产中高温高压临氢介质对阀门的要求，介绍了高温高压临氢阀门制造中，承压壳体材料、机械加工、特殊工序和整机检查试验等过程的控制要点。
关键词：高温高压;临氢;阀门;质量控制
高温高压铸造临氢管道阀门产品是我国石化工业产品生产中加氢管道系统传动装置的重要加氢管道传动元件，其主要工况介质压力氧化等级为ANSICL900以上，介质氧化温度范围为0～500℃而该阀门的重要主体结构材料主要为高温锻造和高压铸造的低碳钢（cs）、合金钢（ALLOY）和硬质不锈钢（AT.S.S）不同等级的止水阀门系列产品种类主要产品包括自动止水闸阀、截止阀、止止进水自动返回切断阀和自动止水球阀等各种类型常规自动止水切断阀和截止阀。高压暂时临氢供气运输管道阀门（其中主要包括临时供氢运输管道）主要储存临氢运输的高压临时供氢气体介质为易燃、易爆的天然气或高压临氢自燃气体（天然自燃氢气或高压自燃临氢油气+天然高压自燃氢气）。如果一个加热阀门的零部件一旦发生严重的热损坏将很有可能直接引起各种类的严重事故。因此对各种类型阀门的结构主体制造材料、结构设计、强度元件结构设计和各种阀门整体制造设备工艺产品质量等都对此问题提出了非常高的严格要求。
一、介绍承压壳体
1.1材料
（1）通用规则
每批次的铸件和配套锻件（一般指同产品批号、同产品材质、同产品规格、同使用炉号、同使用热处理工艺条件）至少每年进行一次流体化学成分和流体机械力学性能综合抽验，试验检测结果一般应完全符合API、ASME、ASTM、MSS等多项相应国家标准试验要求。
每批次生产钢金属铸件和其他金属锻件至少每年进行抽验一次对钢金属的相容性结构和金属材质耐受侵蚀损害程度定量试验，试验按照ASTM E381 标准试验程序要求进行。铸件和符合标准的该锻件之间一般应同时允许无条状条形枝晶和金属条形晶或柱状条型碎屑铸件组织，非金属条形碎屑组织夹带物结合系数一般应不能尽可能不得低于一个月的ASTM E45 标准（其中铝和硫化物结合系数一般≤1.5级，硅酸盐结合系数一般≤2.5级，氧化铝结合系数一般≤2.5级，球化铝的硫和氧化物结合系数一般≤3级，总条形碎屑组织级别数≤6.5级），不能尽可能同时允许至少只能有一个相同尺寸的和长度不得大于一个月的astme45标准的该铸件和其中的2.5级的条形碎屑铸件偏析和材料破碎均有带状不均匀条形碎屑铸件组织，不能尽可能同时允许有条状条形碎屑组织夹渣和带状条形碎屑裂纹。
（2）外观形态
铸件铸造产品整体外观设计质量检查检验工作管理應逐件严格有序进行，产品质量检验标准制定应严格要求符合我国MSS SP - 55 标准相关要求及其中的包括a和a及b等三类不同等级产品质量标准要求。铸件上的主体承压压力阀门主体部件600lb以上的零件高压阀门零件部位检查应逐件依次有序进行零件高压热辐射线标准试验区域检查，检查标准试验区域范围必须完全符合我国零件标准，检查标准试验范围结果和高压射线试验检查结果处理试验方法按照零件MSS SP-54标准试验要求有序进行，气孔（A）不一定可能温度小于2级，夹渣（b）不一定可能温度小于2级，缩孔（CA、CB、CC、CD）不一定可能温度小于2级，无热或温高压裂纹和冷或热或温裂纹（D、E）。
承压超声锻造机零部件安装应逐件依次进行承压超声波试验检查，检查按照ASTM A388标准程序进行。锻件的单个当量缺陷直径尺寸的响应大小不大于单个当量缺陷直径长度φ4mm，密集材料缺陷50cm2范围的单个当量缺陷直径长度φ3mm不大于超过5个缺陷回波。
（3）无损检测
对碳素不锈钢钢铁铸件和金属锻件制品应逐件严格进行磁粉试验检查，检查按照ASTM E709标准要求进行。其累计结果主要应变为无任何热线性裂纹和冷线性裂纹，任何一条线性裂纹显示的缺陷长度不大于2mm，单个形或圆形形状缺陷的累计尺寸长度不大于4mm，缺陷面积累计后的长度在任何100mm×100mm的缺陷面积中不不得大于2mm。对各种不锈钢模压铸件和金属锻件制品应逐件严格进行温度液体试验检查，检查按照sastma165标准程序进行。其检测结果材料应保证无任何热线性裂纹和冷线性裂纹，任何一条线性裂纹显示的缺陷长度不大于2mm，单个承压圆形部件缺陷的焊接尺寸也应不大于4mm，缺陷面积累计后的长度在任何100mm×100mm的焊接面积中不可能大于2mm，承压焊接部件的圆形缺陷只可能允许采用磨损切削的补焊办法进行清除，不可能允许采用补焊办法修复。
（4）其他
对采用奥氏体作为不锈钢锻件或金属铸件的原材料，每批产品均应通过抽检进行晶间腐蚀特性试验，试验检测方法和腐蚀试验检测结果同样应必须符合ASTM E262 E 法的有关要求。奥氏体抛光不锈钢钢模铸件或立体模锻件，应首先进行热水酸洗以及钝化抛光处理。阀门各结构部分的主体材料使用应严格执行NACE MR0175标准，确保各部分所用材料能够满足在低硫化氢排放条件下的安全使用。
二、机械加工
机械加工时，按国家编制的机械制造企业质量管理计划中规定设立的机械停工检验待查复检点和现场检验见证点，进行机械相应的各项加工检验质量控制。重要的加工零部件还应指定具有专用化的加工机械设备（例如数控机床等）和加工操作者，以便于保证重要加工专用零部件的设计尺寸和加工精度能够达到加工图纸上的要求，并在加工零部件上还应标注一些可追溯性强的标识。
三、特殊工序
对焊接（不包含堆叠点焊）、热处理、无损质量检测等特殊技艺工序，按照国家相应的工艺标准要求进行特殊工艺性能试验和相关工艺质量评定。根据产品工艺规范试验和生产工艺规范评定的试验结果，编制出能指导企业生产的产品工艺示范规程或生产工艺规范卡片。从事工件焊接（不包含堆叠钎焊）、热处理和工件无损质量检测等特殊操作工序的相关操作技术人员，按照有关相应的职业标准技术要求必须进行职业技能素质评定，并必须取得有关相应的职业资质证书，按具有合格资质证书的条件允许进入操作职业范围才能进行相关实际操作。 四、阀门整机检查和试验
对阀门阀门整机按设计图纸和附件相应的产品标准试验要求严格进行逐项品质检查，合格后按照国家产品质量试验标准检验项目大纲或附件相应的产品标准试验要求对电动阀门结构进行固定水压压力强度、密封、上压下密封和气压下密封等性能试验，并同时进行电动阀门同时关闭（手动、电动）和固定行程自动限位等阀门功能性稳定试验。阀门清洗检验条件试验检查合格后按照阀门相应的国家标准技术要求可以进行阀门清洗、烘干或者对表面进行涂漆等特殊处理。
五、阀门制造环节里的有关经验分析
随着国家经济水平以及科技水平的迅速提升，相关行业的发展对零件品质的要求愈来愈高，在保证企业效益的基础上制造出高水准的阀门零件变为了目前有关企业重点追求的目标。此次的高温高压阀门生产结束后，都进行了实际检验，通过最后的检验报告得知，一方面，阀门基本可以满足规定的力学标准;另一个方面，杂质含有率和铁素含有率通过金相检验都满足标准规定，经过渗透检验也没有发现超出标准的缺陷，射线检验结果同样符合相关标准规定。
归纳有关的技术可以得到下面的经验：想要确保铸件的最终品质与使用效果，应当结合在试制开模的前期使用有关CAE软件对其实现仿真，预防由于实际试验制造模具而出现制造效果不佳，增大生产成本等情况的出现。此外，应用这个模式，同样能够进一步确保生产效率，增强铸件的品质，减少产品的内在不足等。
六、实例应用
炼油厂渣油加氢角阀
阀门技术参数：
口径：6寸
压力等级：600磅
閥体材质：CF8C
内件材质：321
阀形式：多级降压角阀
设计温度：350度
进口压力：2.7MPa
出口压力：1.4MPa
Cv值： 420
流量特性：等百分比
执行机构：双作用气缸
故障位置：关
结构如图所示，介质为氢气，设计温度350度，根据使用工况，故阀门结构设计为多级减压，流向为侧进底出，为减小不平衡力，设计上采用阀芯阀杆一体式，阀杆直径加粗，与阀座内孔一致，多级减压阀芯上每级阀芯设由三个导流翼，导流翼与套筒接触部位同样堆焊硬质合金，避免了接触部位的磨损，防止流体的冲击造成阀芯的振动。
介质入口压力同时作用在阀芯和阀杆下底面上，由于上下截面积相同，不平衡力忽略，气缸执行机构的作用力只用于克服阀杆和填料的摩擦力。
执行机构为双作用气缸，作用形式为正作用，既通气后阀门向下打开，故障位置关，顶装手轮，带有储气罐，实现断气阀门关闭。
七、结束语
综上所述，针对阀门科学恰当地设计分型面、冒口以及冷铁等制造过程，能够高效地预防裂缝、孔隙、松弛、杂质等制造过程所带来的质量问题，能够使制造品更符合有关标准的规定。应用高温高压、两管进行持续吹氧等技术手段，能够完成CF8C材料的冶炼过程。临氢并且是伴有大量硫化氢气的介质对用于储输给水设备的原材料也具有非常苛刻的质量要求。因此，高温高压下的临氢排气阀门阀在生产中和制造中，应严格按照阀门质量安全控制管理程序执行。
参考文献
1 张清双;张建伟;郭宝;孙东洋;;加氢装置用阀门的材料选择与质量控制[J];阀门;2017年05期
2 张清双;王四方;;加氢裂化装置用直流式截止阀设计[J];阀门;2019年01期
3 邱晓来;;第四届全国阀门与管道学术会议召开[J];流体机械;2017年01期
南京自控仪表有限公司 210000
关键词：高温高压;临氢;阀门;质量控制
高温高压铸造临氢管道阀门产品是我国石化工业产品生产中加氢管道系统传动装置的重要加氢管道传动元件，其主要工况介质压力氧化等级为ANSICL900以上，介质氧化温度范围为0～500℃而该阀门的重要主体结构材料主要为高温锻造和高压铸造的低碳钢（cs）、合金钢（ALLOY）和硬质不锈钢（AT.S.S）不同等级的止水阀门系列产品种类主要产品包括自动止水闸阀、截止阀、止止进水自动返回切断阀和自动止水球阀等各种类型常规自动止水切断阀和截止阀。高压暂时临氢供气运输管道阀门（其中主要包括临时供氢运输管道）主要储存临氢运输的高压临时供氢气体介质为易燃、易爆的天然气或高压临氢自燃气体（天然自燃氢气或高压自燃临氢油气+天然高压自燃氢气）。如果一个加热阀门的零部件一旦发生严重的热损坏将很有可能直接引起各种类的严重事故。因此对各种类型阀门的结构主体制造材料、结构设计、强度元件结构设计和各种阀门整体制造设备工艺产品质量等都对此问题提出了非常高的严格要求。
一、介绍承压壳体
1.1材料
（1）通用规则
每批次的铸件和配套锻件（一般指同产品批号、同产品材质、同产品规格、同使用炉号、同使用热处理工艺条件）至少每年进行一次流体化学成分和流体机械力学性能综合抽验，试验检测结果一般应完全符合API、ASME、ASTM、MSS等多项相应国家标准试验要求。
每批次生产钢金属铸件和其他金属锻件至少每年进行抽验一次对钢金属的相容性结构和金属材质耐受侵蚀损害程度定量试验，试验按照ASTM E381 标准试验程序要求进行。铸件和符合标准的该锻件之间一般应同时允许无条状条形枝晶和金属条形晶或柱状条型碎屑铸件组织，非金属条形碎屑组织夹带物结合系数一般应不能尽可能不得低于一个月的ASTM E45 标准（其中铝和硫化物结合系数一般≤1.5级，硅酸盐结合系数一般≤2.5级，氧化铝结合系数一般≤2.5级，球化铝的硫和氧化物结合系数一般≤3级，总条形碎屑组织级别数≤6.5级），不能尽可能同时允许至少只能有一个相同尺寸的和长度不得大于一个月的astme45标准的该铸件和其中的2.5级的条形碎屑铸件偏析和材料破碎均有带状不均匀条形碎屑铸件组织，不能尽可能同时允许有条状条形碎屑组织夹渣和带状条形碎屑裂纹。
（2）外观形态
铸件铸造产品整体外观设计质量检查检验工作管理應逐件严格有序进行，产品质量检验标准制定应严格要求符合我国MSS SP - 55 标准相关要求及其中的包括a和a及b等三类不同等级产品质量标准要求。铸件上的主体承压压力阀门主体部件600lb以上的零件高压阀门零件部位检查应逐件依次有序进行零件高压热辐射线标准试验区域检查，检查标准试验区域范围必须完全符合我国零件标准，检查标准试验范围结果和高压射线试验检查结果处理试验方法按照零件MSS SP-54标准试验要求有序进行，气孔（A）不一定可能温度小于2级，夹渣（b）不一定可能温度小于2级，缩孔（CA、CB、CC、CD）不一定可能温度小于2级，无热或温高压裂纹和冷或热或温裂纹（D、E）。
承压超声锻造机零部件安装应逐件依次进行承压超声波试验检查，检查按照ASTM A388标准程序进行。锻件的单个当量缺陷直径尺寸的响应大小不大于单个当量缺陷直径长度φ4mm，密集材料缺陷50cm2范围的单个当量缺陷直径长度φ3mm不大于超过5个缺陷回波。
（3）无损检测
对碳素不锈钢钢铁铸件和金属锻件制品应逐件严格进行磁粉试验检查，检查按照ASTM E709标准要求进行。其累计结果主要应变为无任何热线性裂纹和冷线性裂纹，任何一条线性裂纹显示的缺陷长度不大于2mm，单个形或圆形形状缺陷的累计尺寸长度不大于4mm，缺陷面积累计后的长度在任何100mm×100mm的缺陷面积中不不得大于2mm。对各种不锈钢模压铸件和金属锻件制品应逐件严格进行温度液体试验检查，检查按照sastma165标准程序进行。其检测结果材料应保证无任何热线性裂纹和冷线性裂纹，任何一条线性裂纹显示的缺陷长度不大于2mm，单个承压圆形部件缺陷的焊接尺寸也应不大于4mm，缺陷面积累计后的长度在任何100mm×100mm的焊接面积中不可能大于2mm，承压焊接部件的圆形缺陷只可能允许采用磨损切削的补焊办法进行清除，不可能允许采用补焊办法修复。
（4）其他
对采用奥氏体作为不锈钢锻件或金属铸件的原材料，每批产品均应通过抽检进行晶间腐蚀特性试验，试验检测方法和腐蚀试验检测结果同样应必须符合ASTM E262 E 法的有关要求。奥氏体抛光不锈钢钢模铸件或立体模锻件，应首先进行热水酸洗以及钝化抛光处理。阀门各结构部分的主体材料使用应严格执行NACE MR0175标准，确保各部分所用材料能够满足在低硫化氢排放条件下的安全使用。
二、机械加工
机械加工时，按国家编制的机械制造企业质量管理计划中规定设立的机械停工检验待查复检点和现场检验见证点，进行机械相应的各项加工检验质量控制。重要的加工零部件还应指定具有专用化的加工机械设备（例如数控机床等）和加工操作者，以便于保证重要加工专用零部件的设计尺寸和加工精度能够达到加工图纸上的要求，并在加工零部件上还应标注一些可追溯性强的标识。
三、特殊工序
对焊接（不包含堆叠点焊）、热处理、无损质量检测等特殊技艺工序，按照国家相应的工艺标准要求进行特殊工艺性能试验和相关工艺质量评定。根据产品工艺规范试验和生产工艺规范评定的试验结果，编制出能指导企业生产的产品工艺示范规程或生产工艺规范卡片。从事工件焊接（不包含堆叠钎焊）、热处理和工件无损质量检测等特殊操作工序的相关操作技术人员，按照有关相应的职业标准技术要求必须进行职业技能素质评定，并必须取得有关相应的职业资质证书，按具有合格资质证书的条件允许进入操作职业范围才能进行相关实际操作。 四、阀门整机检查和试验
对阀门阀门整机按设计图纸和附件相应的产品标准试验要求严格进行逐项品质检查，合格后按照国家产品质量试验标准检验项目大纲或附件相应的产品标准试验要求对电动阀门结构进行固定水压压力强度、密封、上压下密封和气压下密封等性能试验，并同时进行电动阀门同时关闭（手动、电动）和固定行程自动限位等阀门功能性稳定试验。阀门清洗检验条件试验检查合格后按照阀门相应的国家标准技术要求可以进行阀门清洗、烘干或者对表面进行涂漆等特殊处理。
五、阀门制造环节里的有关经验分析
随着国家经济水平以及科技水平的迅速提升，相关行业的发展对零件品质的要求愈来愈高，在保证企业效益的基础上制造出高水准的阀门零件变为了目前有关企业重点追求的目标。此次的高温高压阀门生产结束后，都进行了实际检验，通过最后的检验报告得知，一方面，阀门基本可以满足规定的力学标准;另一个方面，杂质含有率和铁素含有率通过金相检验都满足标准规定，经过渗透检验也没有发现超出标准的缺陷，射线检验结果同样符合相关标准规定。
归纳有关的技术可以得到下面的经验：想要确保铸件的最终品质与使用效果，应当结合在试制开模的前期使用有关CAE软件对其实现仿真，预防由于实际试验制造模具而出现制造效果不佳，增大生产成本等情况的出现。此外，应用这个模式，同样能够进一步确保生产效率，增强铸件的品质，减少产品的内在不足等。
六、实例应用
炼油厂渣油加氢角阀
阀门技术参数：
口径：6寸
压力等级：600磅
閥体材质：CF8C
内件材质：321
阀形式：多级降压角阀
设计温度：350度
进口压力：2.7MPa
出口压力：1.4MPa
Cv值： 420
流量特性：等百分比
执行机构：双作用气缸
故障位置：关
结构如图所示，介质为氢气，设计温度350度，根据使用工况，故阀门结构设计为多级减压，流向为侧进底出，为减小不平衡力，设计上采用阀芯阀杆一体式，阀杆直径加粗，与阀座内孔一致，多级减压阀芯上每级阀芯设由三个导流翼，导流翼与套筒接触部位同样堆焊硬质合金，避免了接触部位的磨损，防止流体的冲击造成阀芯的振动。
介质入口压力同时作用在阀芯和阀杆下底面上，由于上下截面积相同，不平衡力忽略，气缸执行机构的作用力只用于克服阀杆和填料的摩擦力。
执行机构为双作用气缸，作用形式为正作用，既通气后阀门向下打开，故障位置关，顶装手轮，带有储气罐，实现断气阀门关闭。
七、结束语
综上所述，针对阀门科学恰当地设计分型面、冒口以及冷铁等制造过程，能够高效地预防裂缝、孔隙、松弛、杂质等制造过程所带来的质量问题，能够使制造品更符合有关标准的规定。应用高温高压、两管进行持续吹氧等技术手段，能够完成CF8C材料的冶炼过程。临氢并且是伴有大量硫化氢气的介质对用于储输给水设备的原材料也具有非常苛刻的质量要求。因此，高温高压下的临氢排气阀门阀在生产中和制造中，应严格按照阀门质量安全控制管理程序执行。
参考文献
1 张清双;张建伟;郭宝;孙东洋;;加氢装置用阀门的材料选择与质量控制[J];阀门;2017年05期
2 张清双;王四方;;加氢裂化装置用直流式截止阀设计[J];阀门;2019年01期
3 邱晓来;;第四届全国阀门与管道学术会议召开[J];流体机械;2017年01期
南京自控仪表有限公司 210000