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塑料阀门国际标准的介绍与问题的探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-21 浏览次数:58

摘 要:通过对国际塑料阀门产品和试验方法的标准中原料要求、设计要求、制造要求、性能要求、试验方法、系统应用要求和使用压力与温度的关系等内容介绍,可以了解对塑料阀门所需要的密封试验、扭矩实验和疲劳强度试验等基本质量控制的要求。以表格的形式汇总了塑料阀门产品所需性能要求的阀座密封试验、阀体密封试验、阀体强度试验、阀门长期试验、疲劳强度试验和操作扭矩的规定。通过对国际标准出现几个问题的探讨,使塑料阀门的生产者和使用者引起关注。     

关键词:塑料阀门使用寿命密封试验疲劳强度试验试验条件
     


    随着塑料管路在冷热给水和工业管道工程应用中所占比例的不断提高,塑料管道系统中塑料阀门的质量控制越来越显得尤其重要。 

    由于塑料阀门所具有的质量轻、耐腐蚀、不吸附水垢、可与塑料管路一体化连接和使用寿命长等优点,塑料阀门在给水(尤其是热水与采暖)和工业用其他流体的塑料管路系统中,其应用方面的优势是其他阀门无法相比的。目前在国内塑料阀门的生产与应用中,还没有可靠的方法对其控制,造成给水和工业用其他流体的塑料阀门产品质量参差不齐,在工程应用中造成关闭不严和渗漏现象严重,形成了一种塑料阀门不能使用的言论,影响塑料管道应用的整体发展。我国塑料阀门的国家标准正在制定过程中,其产品标准和方法标准均根据国际标准而制定。 

    国际上塑料阀门的类型主要有球阀、蝶阀、止回阀、隔膜阀、闸阀和截止阀等,结构形式主要有两通、三通和多通阀门,原料主要有ABS、PVC-U、PVC-C、PB、PE、PP和PVDF等。 

    在塑料阀门产品的国际标准中,首先是对生产阀门所用原料进行要求,其原料的生产厂家必须具有符合塑料管道产品标准的蠕变破坏曲线[1];同时对塑料阀门的密封试验、阀体试验、整体阀门的长期性能试验、疲劳强度试验和操作扭矩等都进行了规定,给出了用于工业输送流体的塑料阀门的设计使用寿命为25年的要求[2]。 

    1国际标准的主要技术要求 

    1.原料要求 

    阀体、阀帽和阀盖的材料应选用符合ISO15493:2003《工业用塑料管道系统—ABS、PVC-U和PVC-C—管材和管件系统规范—第一部分:公制系列》和ISO15494:2003《工业用塑料管道系统—PB、PE和PP—管材和管件系统规范—第一部分:公制系列》的规定。 

    1.2设计要求 
    a)如果阀门仅有一个承压方向,应在阀体外部用箭头标注,对称设计的阀门应适合于流体双向流动和隔离。 
    b)密封部件由阀杆带动进行阀门的启闭动作,应在终点或中间任一位置靠摩擦力或执行装置进行定位,流体压力不能将其位置变动。 

    c)根据EN736-3,阀门内腔最小通孔应符合以下两点: 
    —对于阀门上介质流通的任一孔径,都不应小于阀门DN值的90%; 
    —对于在结构上需要缩小介质流通孔径的阀门,制造者应说明其实际最小通孔。 
    d)阀杆与阀体之间的密封应符合EN736-3。 
    e)在阀门耐磨性能方面,阀门的设计应考虑磨损部件的使用寿命,或者生产商应在操作指导书中注明更换整个阀门的建议。 
    f)所有阀门操作装置所适用的流速应达到3m/s。 
    g)从阀门的上方看,阀门的手柄或手轮应为顺时针方向关闭阀门。
    1.3制造要求 
    a)购进原料的性能应与原料生产厂家的说明书相符,并符合产品标准要求。 
    b)阀体上应标注出所用原料代号、通径DN、公称压力PN。 
    c)阀体应标注出生产者厂名或商标。 
    d)阀体应标注出生产日期或代号。 
    e)阀体应标注出生产者不同生产地点的代号。 

    1.4短期性能要求 

    短期性能在产品标准中是属于出厂检验项目,主要是做阀座的密封试验与阀体的密封试验,用于检查塑料阀门的密封性能,要求塑料阀门即不能有内泄漏(阀座泄漏)现象,也不能有外泄漏(阀体泄漏)现象。 
    阀座的密封试验是验证阀门隔离管道系统的性能;阀体的密封实验是验证阀门阀杆密封处和阀门各连接端密封处的泄漏情况。 

    试验条件见表1。 
    表1阀座和阀体试验的条件[3] 
    Tab.1Conditionforseatandpackingtests 

试验  最少测试时间/s  试验压力/MPa 温度/ ℃ 试验介质·内部 试验介质·外部 
   
阀座试验( 60           0.052)     20±2        空气          水 
阀门关闭)1)     
           5)        1.1×PN3)    20±2      水4)       空气 
密封试验( 6)         1.5×PN3)    20±2        水4)       空气
阀门打开)    
    
  注:1)根据有关产品扭矩的规定开关阀门;
  2)最小试验压力0.05MPa;
  3)最大试验压力(PN+0.5)MPa;
  4)或内部是空气外部是水时压力为(0.6±0.1)MPa;
  5)阀门公称尺寸  DN≤200:最少试验时间15s,DN≥250:最少试验时间30s;
  6)阀门公称尺寸  DN≤50: 最少试验时间15s,DN≥65: 最少试验时间30s。
 
    试验方法:按照ISO1167《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》的规定进行。做阀座的密封实验时阀门应处于全关状态;做阀体的密封试验时应使阀门处于全开位置或半开位置(例如球阀),半开时应能使流体进入阀杆密封位置。对于单向密封的阀门,只做一个方向的阀座密封试验;而双向密封的阀门,则两个方向的阀座密封试验都需要做。试验时要求排净阀门试样中的空气,逐渐升高试验压力,30s内达到规定的压力。
    应注意,试验过程中试验装置不能对阀门产生额外的应力。如果以空气作为试验介质时,必须采取针对压缩气体的安全措施。 

    1.5长期性能要求 
    1.5.1阀体试验和整体阀门长期性能试验在产品标准中属于型式检验项目,阀体试验用于验证阀体的强度,整体阀门长期性能试验用于验证塑料阀门设计的整体可靠性。 

    阀体试验条件见表2。 

材 料 最少测试时间/h 试验压力Pt1)/MPa 设计应力/бs1)温度/ ℃ 试验介质·内部 试验介质·外部 
   
PE100  100         1.55×PN                         20±2      水              水
       165          0.69×PN           8            80±2      水              水
       1000        0.62×PN                         80±2      水              水
        
PE80  100         1.59×PN                         20±2      水              水
       165         0.73×PN            6.3          80±2      水              水
       1000        0.63×PN                         80±2      水              水
        
PP-H、  1            4.2×PN             5            20±2      水            水
PP-R-GR1000          0.7×PN                          95±2      水          水或空气
PP-B  1            3.2×PN             5            20±2      水            水
PP-R   1000         0.52×PN                         95±2      水          水或空气 
        1          3.2×PN             5            20±2      水            水
        1000       0.7×PN                          95±2      水          水或空气
    
PVC-U 1             4.2×PN             10           20±2      水            水
PVC-UH  1000         3.2×PN                          20±2      水            水
dn<160 1            4.2×PN             10           20±2      水            水
dn≥160 1000        3.2×PN                          20±2      水            水 
        1          3.36×PN            12.5         20±2      水            水
        1000        2.56×PN                        20±2      水            水  
PVDF    200        0.72×PN           16          95±2    水            水或空气 
  注:1) 压力Pt的计算公式如下:
  Pt= PN×бt/бs 
  式中:бt — 试验应力;
  бs — 设计应力。
 
    表2阀体试验的条件[3] 
    整体阀门长期性能试验条件见表3。 
    表3长期性能试验的条件[3] 
    Tab.3Conditionsforlong-termbehaviourtest 
材料   最少测试时间/h 试验压力Pt/MPa 温度 /℃ 试验介质·内部 试验介质·外部 
PE100,PE80 1000         1.5×PN       20±2        水             水 
PP-HPP-B,            2.24×PN1.6×PN 20±220±2    水水          水水
PP-R,PP-R-GR 10001000  
PVC-U,PVC-UH 1000    1.3×PN          40±2        水              水 
PVDF 1000            1.45×PN         20±2        水              水 
  注:对于隔膜阀,除PVC-U和PVC-UH(1.3×PN)、PVDF(1.45×PN)以外其他材料的阀门的试验压力均为1.5×PN。

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