​恒立佳创：石油化工装置用阀门介绍

一、石油化工装置阀门的重要性

阀门是石油化工管道系统的关键组成部分，在石油加工过程中发挥关键作用，承担接通和截断介质、防止介质倒流、调节压力与流量、保护管道设备安全等功能。

石油化工装置介质多具有易燃、易爆、有毒、腐蚀性强等特点，工艺过程复杂、条件苛刻，且要求长周期开工。阀门一旦故障，轻则导致介质泄漏、污染环境，重则引发火灾、BOOM等恶性事故，因此对阀门质量要求极高。

阀门投资约占装置配管费用的 40%~50%，是装置投资的重要组成部分。

二、石油化工装置阀门的选用原则

明确输送流体性质：需了解流体是否为液体、气体、蒸汽等，是否含固体悬浮物、是否会汽化或液化，以及腐蚀性强弱（混合物腐蚀性可能与单一成分差异较大），据此选择适配阀门。

匹配阀门功能需求：根据阀门用于切断或调节流量、是否需快速启闭、泄漏要求等功能，选择对应特性的阀门。

确定阀门尺寸：依据流体流量和允许压力损失选型，通常与工艺管道尺寸保持一致。

考量压力损失：不同结构阀门阻力不同，需结合阀门功能特性，平衡阻力与使用需求。

推荐阀门材质：根据压力、温度等级和流体特性选择材质，阀体、压盖等不同部位可采用多种材质组合。铸铁阀体比较高允许温度 200°C，钢阀体可达 425°C，超过 425°C 需用合金钢，超过 550°C 常用 Cr-Ni 不锈钢；腐蚀性介质可选用不锈钢、蒙乃尔合金、塑料材质或防腐衬里阀门。

适配温度和压力：根据工作温度和压力确定阀门材质与压力等级，确保工况适配。

三、石油化工装置阀门的特殊要求与一般要求

（一）特殊要求

工艺物料、极度 / 高度危害介质及可燃介质管道用球阀、旋塞阀等特种阀门，需具备防火、防静电结构，厂家应具备 API607 测试能力。

软质密封阀门的密封件，其压力温度参数需符合管道设计条件。

低温系统阀门（止回阀除外）应采用加长阀盖结构。

低温系统弹性闸板闸阀，需在高压侧阀盘开设排气孔。

带螺纹阀盖的阀门，不得用于极度 / 高度危害介质和液化烃管道。

（二）一般要求

内漏控制：内漏是阀门质量关键指标，可燃、易爆、有毒介质对泄漏要求极高。阀门出厂前需按 API598、ANSI B16.104 等标准，进行壳体压力试验（38°C 时 1.5 倍公称压力，用水或非腐蚀性流体）、密封试验（上密封、低压 0.5-0.7MPa 空气 / 惰性气体、高压 1.1 倍公称压力空气 / 惰性气体），上密封试验只针对闸阀、截止阀等有上密封结构的阀门。

外漏防控：外漏直接威胁安全，一些场景需采用波纹管密封阀、隔膜阀实现零外漏，外漏限值多遵循美国环保局标准（不超过 500PPm），采用氨气进行 Low Emissions 测试。

材料质量保障：DN>50 阀门多为铸造阀体，铸造质量直接影响可靠性和使用寿命，需结合使用条件选择材料标准中的附加检验项目。

四、API 阀门的优点

自上世纪 90 年代起，国产 API 阀门在石化行业广泛应用，取得 API 认证的厂家众多，相较于 JB 阀门具有明显优势：

结构设计合理，如 DN>50 闸阀采用弹性闸板，可自动调整与阀座密封配合，减少内漏。

标准体系齐全配套，适配性强。

具备专门的质量和产品认证机构，质量管控更有保障。

我国曾推出与 API 阀门等效的 GB 阀门，但未广推广，目前大外径系列管路多采用 API 阀门。

五、石油化工装置阀门常用标准

（一）国际标准

美国石油学会（API）：包括 API 594（止回阀）、API 598（阀门检验及试验）、API 599（旋塞阀）、API 600（钢制闸阀）等系列标准。

美国机械工程师学会（ASME）：涵盖 ASME B16.5（管法兰）、ASME B16.10（阀门尺寸）、ASME B31.3（工艺管道）等标准。

美国国家防腐工程师协会（NACE）：NACE MR0103（抗硫化物应力开裂材料）。

美国阀门与管件工业制造商标准化学会（MSS）：包括 MSS SP-67（蝶阀）、MSS SP-70（铸铁闸阀）等系列标准。

英国国家标准（BS）：如 BS1868（钢制止回阀）、BS 5351（钢制球阀）等。

（二）标准选用规则

闸阀、截止阀、止回阀：法兰式、对焊式碳钢 / 低合金钢材质（1-24 寸，150-2500 级）采用 API600；不锈钢材质（1/2-24 寸，150-600 级）采用 API600、API 603；承插焊式、螺纹式等所有钢材质（1/2-2.5 寸，800-1500 级）采用 API 602、MSS SP-118；铜合金材质（1/2-3 寸，125-350 级）采用 MSS SP-80；铸铁材质闸阀（2-24 寸，125-250 级）采用 MSS SP-70，截止阀（2-12 寸）采用 MSS SP-85，旋启式止回阀（2-24 寸）采用 MSS SP-71。

止回阀：对夹式、凸耳式等所有钢 / 球墨铸铁材质（2-60 寸，150-300 级），及所有钢材质（2-42 寸等，600-2500 级）采用 API 594；铸铁材质（2-48 寸，125-250 级）按对应标准选用。

球阀：法兰式、对焊式所有钢材质（1/2-12 寸，150-300 级）采用 API 608、MSS SP-72；球墨铸铁等材质（1/2-36 寸，125-300 级）采用 MSS SP-72；承插焊式、螺纹式所有钢材质（1/2-2 寸，150-600 级）采用 API 608、MSS SP-110；球墨铸铁等材质（1/2-4 寸，125-300 级）采用 MSS SP-110。

旋塞阀：法兰式、对焊式所有钢材质（1-24 寸，150-2500 级）采用 API 599；球墨铸铁材质（1-24 寸，150 级）采用 API 599；铸铁材质法兰式（2-24 寸，125-250 级）、螺纹式（2-6 寸）采用 MSS SP-78。

蝶阀：对夹式、凸耳式等球墨铸铁等材质（2-72 寸，125-150 级）采用 API 609-A、MSS SP-67；高性能偏心阀座蝶阀（所有钢材质，3-24 寸，150-600 级）采用 API 609-A、MSS SP-68。

刀式闸阀：不锈钢带衬里材质（2-24 寸，150 级）采用 MSS SP-81。

六、石油化工装置阀门型式、驱动方式及关键部件选用

（一）型式选用

闸阀：一般开关场景优先，DN<40 宜用明杆支架式楔式固定闸板，DN>50 宜用明杆支架式楔式弹性闸板，低温介质选用低温闸阀。

截止阀：可用于需调节的开关场合（如调节阀旁路）、液化石油气 / 液态烃介质管道，剧毒介质宜用波纹管密封型，防腐要求高的场合可用非金属衬里型；多为明杆支架型式，适用于 DN200 以下。

止回阀：防止介质倒流，DN<40 用升降式（只水平安装），DN50-400 用旋启式（不得垂直安装于介质自上而下管道），DN>450 用 Tilting-Disc 止回阀，DN100-400 也可选用对夹式（安装不受限）。

蝶阀：设计压力 < 1.0MPa、温度 < 100°C、DN400-1200mm 的工业用水 / 压缩空气管道，用双 / 三偏心软密封型；设计压力 < 1.0MPa、温度 < 300°C 的压缩空气或 DN400-1000mm 油气管道，用双 / 三偏心金属硬密封型；设计压力 < 2.0MPa、温度 < 300°C、DN200-500mm 油气管道，用三偏心金属硬密封型；双偏心型需有金属弹性密封环，宜具备双向密封功能（逆向密封压力不低于正向 80%）。

球阀：设计压力 < 1.0MPa、温度 < 100°C、DN≤200 的工业用水 / 压缩空气管道，可用非金属或金属密封付；设计压力 < 2.0MPa、温度 < 300°C、DN≤200 的油品油气管道，用金属密封付；设计压力 < 4.0MPa、温度 < 425°C、DN<300 的饱和水 / 过热蒸汽管道，用金属密封付；金属密封件球阀需有磨损补偿和热胀补偿结构。

（二）驱动方式选用

常规采用手轮操作，高压大直径阀门因扭矩过大，可选用伞齿轮、电动或气动驱动。电动、气动驱动阀门价格较高（约为手轮操作阀 3-5 倍），适用于远距离控制或快开快关场景。

齿轮操作（多为伞齿轮）适用条件：闸阀 PN2.0MPa（150Lb）>DN400、PN5.0MPa（300Lb）>DN350 等；截止阀 PN42.0MPa（2500Lb）>DN100、PN2.0MPa（150Lb）>DN350 等；球阀 PN2.0MPa（150Lb）>DN200、PN5.0MPa（300Lb）及以上 > DN150；蝶阀 PN2.0MPa（150Lb）、PN5.0MPa（300Lb）均 > DN200；旋塞阀 PN2.0MPa（150Lb）>DN125、PN5.0MPa（300Lb）=DN125。公称直径小于上述数值但关闭回转力超 30Kgf 的阀门，也需齿轮驱动。

（三）内件选用

密封面需适配工作环境（高温、高压、低温、腐蚀、含颗粒等），具备良好焊接、机加工、抗氧化、抗热疲劳、抗擦伤、耐腐蚀和耐冲蚀性能，且与本体材料线胀系数相近。

密封面组合配对：碳素钢阀和铬钼钢阀，一般选 13Cr，PN=CL300 可阀座堆焊 STL 合金或阀板、阀座均堆焊，PN>CL600 需均堆焊；不锈钢阀门，内件材质通常与阀体一致，PN=CL300 可阀座或阀板、阀座堆焊 STL 合金，PN>CL600 需均堆焊，具体可按 API、BS 标准内件号执行。

（四）阀杆填料选用

常用填料有石棉编织填料、柔性石墨填料环、聚四氟乙烯类填料等。

柔性石墨填料耐高温高压、回弹性好、应力松弛小、耐低温、密封性强、耐化学腐蚀（强氧化剂除外）、自润滑性好、寿命长，已逐步取代石棉填料；石棉填料因价格低廉，在常温阀门中仍有应用，但综合性能较差；聚四氟乙烯类填料适用于强腐蚀或无污染介质场合，最高温度限制为 204°C。

（五）阀盖垫片与型式选用

垫片需具备一定弹性、强度和耐腐蚀性，CL150 螺栓连接（BB）阀用石棉平垫或缠绕式垫片，CL300 螺栓连接阀用石棉或石墨缠绕式垫片，>CL600 螺栓连接阀用软铁、5Cr-0.5Mo 等环垫或石墨缠绕式垫片（按阀体材质选型），≥CL600 压力密封（PSB）阀按阀体材质选用垫片。

阀盖型式：PN>CL1500、DN>50 阀门采用压力密封（PSB）阀盖，PN<900 阀门采用螺栓连接（BB）阀盖。

七、石油化工装置阀门描述与订货要求

（一）阀门描述

API 阀门无统一代号，工程公司或设计院通过编码和规格书详细描述，规格书需包含阀门名称与编码、公称压力与直径、介质条件、结构与连接方式、各部件材质、垫片与紧固件、应用标准及特殊要求等内容。

（二）订货要求

阀门订货和制造需以设计单位提供的规格书为准，明确制造标准和部件要求。

API 阀门到场后无需解体更换垫片和填料，国标阀门通常需现场解体更换。

厂家收到询价后，需先熟悉技术文件并与设计人员澄清偏差，签订合同后提交制造确认图，经订货单位签字确认后再生产。

八、石油化工主要装置及阀门配置

（一）主要装置及规模

乙烯装置：80 万吨、90 万吨、100 万吨级。

聚乙烯装置（LLDPE、HDPE）：40 万吨、45 万吨、60 万吨级。

聚丙烯装置：12 万吨、20 万吨、25 万吨、30 万吨级。

丁二烯装置：12 万吨、16 万吨级。

EO/EG（环氧乙烷 / 乙二醇）装置：50 万吨、80 万吨级。

汽油加氢装置：50 万吨、80 万吨级。

PX 烃芳联合装置：60 万吨、70 万吨、100 万吨级。

MTBE / 丁烯 - 1 装置：6 万吨、8 万吨级。

（二）典型装置阀门配置

乙烯装置：通用阀门有闸阀、截止阀等，介质温度 - 196°C~780°C、比较高压力 13.35Mpag，阀体材质包括 A105、304 不锈钢等；闸阀、止回阀尺寸 1/2"-48"、CL150-CL900，截止阀 1/2"-14"、CL150-CL900 等，总数约 20000 台；特殊阀门如高温高压阀、轴流式止回阀等多依赖进口，部分低温阀已实现国产。

聚乙烯装置：通用阀门含闸阀、球阀等，特殊阀门有轨道球阀等，介质温度 - 60°C~340°C、比较高压力 17.24Mpag，材质包括 A105、316 不锈钢等；闸阀 1/2"-30"、CL150-CL600 等，总数约 5500 台，球阀用量较大（约 900 台），含金属硬密封型。

聚丙烯装置：通用阀门有闸阀、球阀等，介质温度 - 29°C~300°C、比较高压力 5.0Mpa，材质包括 A105、304 不锈钢等；闸阀 1/2"-30"、CL150-CL600 等，总数约 5500 台，球阀约 2000 台（含 10 台金属硬密封型），含低温阀、三通球阀等。

丁二烯装置：通用阀门有闸阀、波纹密封阀等，介质含易自聚的丁二烯，材质包括 A105、304 不锈钢等；闸阀 1/2"-30"、CL150-CL300 等，总数约 3500 台，丁二烯含量 > 5% 的管道选用波纹密封阀，>14" 阀门用 LIVELOADED 阀门，避免铜及铜合金与丁二烯接触。

EO/EG 装置：通用阀门有闸阀、球阀等，介质含环氧乙烷、氧气，材质包括 A105、316 不锈钢等；闸阀 1/2"-24"、CL150-CL600 等，总数约 4000 台，含波纹管密封截止阀、轴流式止回阀，氧气管线阀门需脱油脱脂。

汽油加氢装置：通用阀门有闸阀、波纹密封阀等，介质含氢气，材质包括 A105、F347 不锈钢等；闸阀 1/2"-36"、CL150-CL300 等，总数约 2500 台，含临氢阀门，选用合金钢和 347 不锈钢材质。

PX 装置：通用阀门有闸阀、旋塞阀等，介质温度 - 20°C~550°C、比较高压力 6.0Mpag，材质包括 A105、316 不锈钢等；闸阀 1/2"-42"、CL150-CL900 等，总数约 1800 台，含 VEE 球阀、RTSV 高性能阀等特殊阀门。

（恒立佳创是恒立集团在上海成立的一站式客户解决方案中心，旨在为客户提供恒立全球12个生产制造基地生产的液压元件、气动元件、导轨丝杆、密封件、电驱电控、精密铸件、无缝钢管、传动控制与系统集成等全系列产品的技术支持与销售服务。）