防火防静电球阀介绍

一、球阀的特点

1.耐磨:由于硬密封球阀的阀芯是合金钢喷焊密封圈是合金钢堆焊，所以硬密封球阀在开关时不会产生太大的磨损。(它的硬度系数为65-70):

2.密封性能好:由于硬密封球阀的密封是采用人工研磨，直到阀芯与密封圈完全吻合才能使用。所以他的密封性能是可靠的。

3.开关轻:由于硬密封球阀的密封圈底部采用弹簧使密封圈与阀芯紧紧抱在一起，所以在外界力量超过弹簧的预紧力时开关非常轻。

4.使用寿命长:已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。

二、球阀的优点

1.流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。

2.结构简单、体积小、重量轻。

3.紧密可靠。它有两个密封面，而且球阀的密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。在真空系统中也已广泛使用。

4.操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。

5.维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便，

6.在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。

7.适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。

8.由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。

加工精度高，造价昂贵，高温中不宜使用，如管道内有杂质，容易被杂质堵塞，导致阀门无法打开。

三、球阀的性能

   球体通道为圆形，不缩径的球体圆形流道与阀体圆形流道连接呈直管段，所以流阻非常小。根据不同工况，密封副可选择金属/金属和金属/非金属(十金属)，密封性能好。球阀有体积小、启闭迅速、操作方便、安全可靠、使用寿命长、适用范围广等优点，部分取代了闸阀、截止阀、节流阀。多通道球阀可用来实现介质分配与改变介质流向；详见下表

四、防火防静电球阀介绍

1.标准要求：《工业金属管道设计规范》GB 50315-2000的第5.5.5条要求：“输送B类流体的管道上使用软密封球阀时，应选用防（耐）火型结构的球阀”。此条为强制性条款，而天然气为上述的“B类流体”，故工业企业内的燃气系统使用软密封球阀时，应选用防（耐）火型结构的球阀。天然气管道系统的阀门要求在关闭后即使环境中出现火灾情况也能保持很好的密封性能，不致发生天然气的外漏以助长火势，也不能发生内漏导致无法完全切断下游的燃气。普通的非防火型球阀无论从其结构还是其使用的密封材料均无法满足上述要求，因此在火灾发生时无法切断天然气，导致火灾难以控制，而防火型球阀针对火灾环境进行了专门的优化设计，能在火灾发生时真正起到切断天然气的作用。

2.球阀防火结构防火结构即阀门在发生火灾的情况下仍然具有一定的密封性能。一般应满足API607或API6FA的要求。

①常见的防火结构包括阀杆防火结构(图1)    阀杆处防火。指阀杆密封填料，聚四氟乙烯被高温熔化，阀体内压力会将阀杆顶出阀体，阀杆上的台肩被阀体挡住。并借助阀体内压力把阀杆压紧，形成密封。这种下装式阀杆同时能够防止球阀中腔异常升压时，阀杆被介质压力顶出阀体，保证安全。填料可以采用耐高温的柔性石墨填料，石墨金属丝组合压制等特殊填料。

图-1 阀杆防火结构

②阀座防火结构(图2)：防火球阀的软密封阀座嵌在阀体的沟槽内。正常工作时软密封阀座保持密封，当软密封阀座烧毁时，球芯在介质压力推动下，靠近内圈的金属密封面，与其保持硬密封状态，减少内漏发生。普通球阀的阀座直接安装在阀体和球芯之间，软密封阀座烧毁后，不能有效形成金属硬密封。

图-2 阀座防火结构

③阀体防火结构(图3)：

    球阀中法兰处防火。指球阀阀体，为二片式或三片式分体结构，由螺栓把阀体组合起来。各段阀体间有O型密封圈和石墨金属缠绕垫保持密封。火灾时O型密封圈烧毁后，石墨金属缠绕垫仍然保持阀体不外漏或少量外漏。阀体间还保持有金属接触密封。对于一片式结构球阀来说，阀体为整体式，阀体基本不会外漏。

图-3 阀体防火时间

④蝶阀防火结构(图 4)

    双偏心蝶阀外部防火结构采用石墨填料，内部防火结构采用金属阀座和塑料阀座的组合结构

图-4 蝶阀防火结构

⑤防静电结构

    球阀防静电结构如图5所示防静电设计就是将阀腔内任何容易或有可能累积静电荷的零件，与阀体(阀体一般都与管道系统的接地装置连接)形成导体通路。从而使由于阀门开关或流体冲刷或摩擦产生的静电荷，有效地导入接地装置。

    球阀中的球体有可能累积静电荷，故静电设计为:阀杆上装有弹簧和接地塞，使球体与阀杆和阀体之间形成导体。球体通过阀杆和阀体，将静电荷导入接地装置，避免静电荷累积。

    在API 6D-2014第23页，“5.23防静电装置”中规定：“软密封球阀、旋塞阀和闸阀应具有防静电装置。”API 6D-2014只规定了软密封应具有防静电装置，却没要求硬密封具有防静电装置，这是因为软密封塑料类阀座（PTFE、PPL、NYLON、DEVLON、PEEK等）与金属阀芯（如球体）摩擦时容易产生静电。而金属与金属的硬密封，因为相互摩擦的材料为同类，因此不会产生静电。

    任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，材料的绝缘性越好，越容易产生静电。

   对于阀门来讲，静电的危害在于易燃易爆品或粉尘、油雾的工况，如果防静电措施不当，就极易引起燃烧爆炸，从而造成人员生命财产损失。

⑥防火防静电球阀

    主要用于易燃易爆介质的燃气管道。例如煤气，天然气，液化石油气及其混合气体等。普通球阀用于非易燃易爆管路，例如水，空气等。二者的区别主要在内部结构，外观无法分辨二者区别，防静电球阀外观标志AS。防火球阀标志FD。

五、总结：

1.防火分为以下三部分：

①球芯与阀座处防火 ：指发生火灾时软密封球阀，当阀座被高温烧坏后，仍然能够保持一定密封性能的结构，其目的是尽量减少内漏发生。虽然硬密封球阀火灾时可以避免软密封球阀阀座烧毁情况，但硬密封球阀正常工作时很难达到软密封球阀的密封性能，会有少许内漏（尤其在气体管路），因此软密封球阀应用更广泛。阀杆处防火。阀体中法兰处防火 ；

2.防静电结构：标准要求： 国标GB/T12237规定：

①对于通径 ≤ DN50 的球阀，要求阀杆和阀体之间能导电。

②对于通径 ＞ DN50 的球阀，要求保证球芯、阀杆、阀体三者之间能导电。

③在电源电压不超过12V时，球芯、阀杆、阀体之间的防静电电阻需 ＜ 10Ω。

④实现方式： 导电结构是在阀杆上两个特定位置钻小孔：

一个位置用于与阀体接触。另一个位置用于与球芯接触。

小孔内安装弹簧和小金属球。小金属球被弹簧顶起，分别保证与阀体、阀杆以及球芯接触，从而形成导电回路。

⑤在API 6D-2014第23页，“5.23防静电装置”中规定：“如果买方有规定，应按H.5节进行此装置的试验。”在第82页，“H.5抗静电试验”中规定：“在关闭件和阀体之间，阀杆/阀轴和阀体之间的电阻应采用不超过12V的直流电源来测试。电阻的测量应在压力试验前在干燥的阀门上进行，其电阻值不超过10Ω。”

其他注意点：

①F46:聚全氟乙丙烯塑料(FEP)的一种。ASTMA351Gr.CK20材质的化学成分Ni%≥20%

② RPP:增强聚丙烯塑料。

③ EPDM:三元乙丙橡胶。

④ RPTFE:增强聚四氟乙烯。

⑤低泄漏填料应符合API622和ISO15848-1标准B级及以上的要求。⑨湿氯气管道上的衬里阀门要求泄漏等级达到GB/T13927A级

⑥常用球阀产品标准见下表

• 来源：管道技术及设计
  

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