閥門類鍛件鍛造生產(chǎn)工藝看似簡單其實復(fù)雜多變，閥門產(chǎn)品的應(yīng)用遍布各行各業(yè)，有很多新材料、新工藝需要時間去反復(fù)實踐與研究，也有一些新的知識點需要學習探討，本文僅對作者所經(jīng)歷過的包括核電、軍工、LNG、加氫、石油化工領(lǐng)域閥門類鍛件生產(chǎn)工藝實踐進行概括總結(jié)，包括對閥門背景知識的介紹、加工企業(yè)資質(zhì)要求、閥門材料、典型工藝、設(shè)備選擇以及新技術(shù)運用等方面。
閥門背景知識
定義
閥門是流體系統(tǒng)中的控制部件，可以改變其原來管道中介質(zhì)的流動方向、介質(zhì)的壓力、介質(zhì)的流量，可以實現(xiàn)兩個方向阻斷或者單方向阻斷介質(zhì)流動。
閥門種類有很多，使用在儀表控制方面的閥門其公稱尺寸小到只有幾微米；而工業(yè)控制管路中使用的閥門公稱尺寸最大的達到10 米以上。閥門在特定使用條件下的工作壓力可以從微小的0.0013MPa 到超高壓的1000MPa，工作溫度范圍則從超低溫-270℃到超高溫的1430℃。
閥門的控制方式也是多種多樣，簡單分類就是手動、自動、半自動。實現(xiàn)自動和半自動的方式有電機驅(qū)動減速機、液壓、氣動等，可以通過布置在管道中的傳感器自動收集壓力、流體溫度或其他傳感信號，通過控制系統(tǒng)運算后，執(zhí)行元件自動或者半自動使閥門閘板作升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運動，從而改變其流通管道面積的大小以實現(xiàn)其控制功能。
分類
⑴按照用途來劃分，可將閥門分為：1）關(guān)斷類，常設(shè)于冷、熱源或者機械設(shè)備的進口或者出口處，包括閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、針型閥、隔膜閥等，其作用是阻斷管路中流體介質(zhì)的流通。2）調(diào)節(jié)類，可以按照預(yù)先指令調(diào)節(jié)管道流量，包括自動或者手動調(diào)節(jié)。3）保護類，主要用來限定管路中的額定壓力，也叫安全閥，如ADS 系統(tǒng)自動降壓閥(圖1），都是自動打開方式。4）特殊類，是指按照管路的獨特設(shè)計要求而進行制造的閥門，如，安裝在最低處的排污閥，安裝在最高點或者傳輸管路拐點處的排氣閥等。
⑵按照主要參數(shù)劃分，根據(jù)壓力使用范圍不同，可將閥門分為真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥、過濾器。根據(jù)工作溫度不同，可將閥門劃分為超低溫閥、常溫閥、中溫閥、高溫閥(圖2）。
⑶按照驅(qū)動方式劃分，可將閥門分為自動閥類、動力驅(qū)動閥類(圖3）和手動閥類。
⑷按照公稱尺寸劃分，根據(jù)閥門通徑尺寸規(guī)格的大小，可將閥門分為小通徑閥門、中通徑閥門、大通徑閥門(圖4）、特大通徑閥門。
⑸按照結(jié)構(gòu)特征劃分，根據(jù)關(guān)閉件在閥座中移動的軌跡，閥門有截門形、旋塞形、閘門形、旋啟形(圖5）、蝶形、滑閥形、軌道式、球形等。
⑹按照連接方法劃分，根據(jù)閥門在管道中的連接方法，可將閥門分為螺紋連接閥、法蘭連接閥、焊接連接閥、卡箍連接閥、卡套連接閥、對夾連接閥。
⑺按照材料劃分，可將閥門分為金屬材料閥門、非金屬材料閥門。
閥門主要部件(如閥體、閥蓋、閘板、填料箱、填料壓蓋、閥桿等）采用鍛造工藝的比例越來越大，尤其是特殊工況下使用的閥門對質(zhì)量要求越來越嚴格，材料也越來越復(fù)雜，因此給鍛造行業(yè)帶來了市場機遇，同時也是技術(shù)上的挑戰(zhàn)。
鍛鋼閥門市場需求分析
目前，國內(nèi)能源、化工、制藥等領(lǐng)域環(huán)境保護的加強與升級需要，加快了某些特殊需求閥門的生產(chǎn)，現(xiàn)在絕大部分閥門產(chǎn)品都可以在國內(nèi)制造。
⑴核電閥門，由當初的100%引進，到目前超過80%以上的國產(chǎn)化，包括主蒸汽隔離閥、安全閥、特殊工況下快關(guān)閥的研制成功。特別是從2014 年開始，我國核電站擁有了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的華龍一號，閥門的國產(chǎn)化率就更高了，包括最核心技術(shù)的CAP1400的核一級爆破閥閥門，其科研難度就更大了，我們公司全程參與了研究，并自行制造了其核心鍛件，形成了一整套規(guī)范的標準，包括《不銹鋼閥門鍛造技術(shù)條件》、《CAP1400 核級泵閥鍛件原材料技術(shù)條件》、《CAP1400 鍛造技術(shù)條件》、《CAP1400 鍛造加熱技術(shù)規(guī)范》、《CAP1400 核級泵閥鍛件熱處理技術(shù)規(guī)范》《CAP1400 核級泵閥鍛件檢驗技術(shù)要求》等10 余項國家和行業(yè)標準。
⑵加氫裝置閥門，主要用于液態(tài)氫儲存設(shè)備上，閥門使用在-196℃低溫工況條件下，耐腐蝕、抗蠕變，安全、無泄漏、可靠性、穩(wěn)定性是第一要求。
⑶LNG 閥門，最近國內(nèi)正逐漸淘汰煤氣，更換天然氣，為了運輸、存儲更方便，通常都是將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，閥門使用條件也是低溫。
⑷火電機組的超超臨界閥門，在高溫狀態(tài)下使用，工況也比較惡劣。
國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，從事閥門研究的科研院所、大學、專業(yè)機構(gòu)、制造工廠對閥門進行了詳細、周密的研究與試驗驗證。我國中低端閥門已經(jīng)在世界上具有絕對的話語權(quán)，在國家對技術(shù)攻關(guān)政策的引領(lǐng)下，積極進行高端閥門研制、攻關(guān)，取得了很大進步，多數(shù)產(chǎn)品已經(jīng)可以和國際企業(yè)同類產(chǎn)品相媲美，涌現(xiàn)出了多個行業(yè)龍頭企業(yè)。目前，在LNG、加氫、火力發(fā)電、核基礎(chǔ)工業(yè)、航空、航天領(lǐng)域使用的高端閥門，基本上都有國產(chǎn)產(chǎn)品，在實際運用上，其穩(wěn)定性、可靠性表現(xiàn)還是不錯的，得到了行業(yè)企業(yè)的認可，例如整體鍛造核級楔式閘閥(圖6）、核級旋啟式止回閥(圖7）。閥門行業(yè)進入了一個創(chuàng)新時代與創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵期，隨之而來的一些新的國家標準、行業(yè)標準、團體標準也需要更新?lián)Q代，這需要相關(guān)單位積極參與進來。如，以我公司為主要參與單位起草的《工業(yè)閥門用不銹鋼鍛件技術(shù)條件》(標準號：GB/T 35741-2017），已經(jīng)予以頒布。
技術(shù)水平
中國機電產(chǎn)品在國際上處于舉足輕重的地位，隨著產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)的普及，競爭也空前激烈，閥門產(chǎn)品也不例外，必須與國際上歷史悠久的大牌企業(yè)正面交鋒，在高端產(chǎn)品上，我們?nèi)匀蝗鄙俳?jīng)驗積累與理論支撐，穩(wěn)定性方面還需要經(jīng)歷考驗，需要全行業(yè)共同努力。
經(jīng)過幾十年的努力，現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的閥門產(chǎn)品已經(jīng)基本上可以滿足工業(yè)發(fā)展需要，其成套配套率以及技術(shù)指標都得到了顯著提高。近些年，雖然我國閥門行業(yè)涌現(xiàn)出了年產(chǎn)值幾十億元的大型企業(yè)，但是仍然是以中小企業(yè)為主，其管理能力與管理水平、技術(shù)研發(fā)、試驗仍然需要突破。與之配套的閥門類鍛件生產(chǎn)企業(yè)同樣需要在企業(yè)管理、質(zhì)量控制、降低生產(chǎn)成本、按時交付等方面下足功夫。
未來若干年及相當長一段時間，中國石油化工、天然氣、冶金、電力、城市建設(shè)等各行業(yè)對閥門的需求量都將持續(xù)上升，因此，從事閥門的生產(chǎn)將會有不錯的前景。
閥門質(zhì)量重要性
一個小閥門出現(xiàn)故障，有時候影響也很大，不但造成經(jīng)濟損失也會污染環(huán)境。2014 年7 月，一輛槽罐車上的一個小閥門故障導致泄漏，油罐車流出百米“汽油河”。小小的閥門都能造成這樣的損失，大型閥門一旦出現(xiàn)故障，造成的損失更是不可想象，所以閥門不管大小，都非常注重質(zhì)量。
中國核電發(fā)展迅猛，已經(jīng)進入到三代技術(shù)階段，閥門的重要性愈加明顯。幾乎每一個系統(tǒng)都有閥門的存在，一座100 萬千瓦機組，大約需要1.5 萬個閥門，雖然投資額僅占核電站的2%左右，但是每年維修費用卻占到核電站的50%左右。
閥門一旦出現(xiàn)故障，其后果不堪設(shè)想，關(guān)鍵回路的閥門盡可能采用鍛鋼結(jié)構(gòu)。鍛件質(zhì)量至關(guān)重要，必須滿足采購技術(shù)條件及相關(guān)標準要求，作為生產(chǎn)配套企業(yè)必須提前在質(zhì)量保證、資源配置、生產(chǎn)管理等方面做足功課。
閥門類鍛件生產(chǎn)企業(yè)的資質(zhì)要求
根據(jù)閥門的不同用途，閥門業(yè)主單位對供應(yīng)商的資質(zhì)都有嚴格的要求。比如，核電是近幾年快速發(fā)展的行業(yè)，國產(chǎn)化也是近幾年的事情，其利潤回報率也是相對高的，如果要為其配套生產(chǎn)鍛件毛坯，必須具有由國家核安全局審核批準的生產(chǎn)資質(zhì)和服務(wù)內(nèi)容，每年都要接受來自于國家主管部門、工程公司、業(yè)主方面等審核機關(guān)多次定期和不定期的質(zhì)保監(jiān)察；生產(chǎn)企業(yè)關(guān)重崗位相關(guān)人員資質(zhì)(如無損檢測、焊接、檢驗人員）也要滿足要求，都需要取得作業(yè)資格證；同時不可以超出證書覆蓋的設(shè)計、制造與供貨范圍，有民用核電生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)，也必須再去取得軍工核電生產(chǎn)資質(zhì)，才可以開工生產(chǎn)軍工核電產(chǎn)品。沒有ASME NPT 的資質(zhì)證書就不可以為AP1000 等項目供貨等。
國外大型閥門采購企業(yè)也要求供應(yīng)商獲得相應(yīng)的供應(yīng)商資格證書，比如CE 認證、EMERSON、BP 二方證書等。軍工產(chǎn)品同樣要求供應(yīng)商具有軍工管理體系資質(zhì)證書、保密證書及第二方審核認證。
總之，在技術(shù)上可行，并不能證明就可以做閥門、三通系列產(chǎn)品，必須了解是否需要獲得第二方或者第三方的認證許可。
注：該文章來源互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。
