• 簡介：由于塑料閥門所具有的質(zhì)量輕、耐腐蝕、不吸附水垢、可與塑料管路一體化連接和使用壽命長等優(yōu)點，塑料閥門在給水（尤其是熱水與采暖）和工業(yè)用其他流體的塑料管路系統(tǒng)中，其應(yīng)用方面的優(yōu)勢是其他閥門無法相比的。目前在國內(nèi)塑料閥門的生產(chǎn)與應(yīng)用中，還沒有可靠的方法對其控制，造成給水和工業(yè)用其他流體的塑料閥門產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，在工程應(yīng)用中造成關(guān)閉不嚴(yán)和滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，形成了一種塑料閥門不能使用的言論，影響塑料管道應(yīng)用的整體發(fā)展。我國塑料閥門的國家標(biāo)準(zhǔn)正在制定過程中，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而制定。
• 關(guān)鍵字：塑料閥門,使用壽命,密封試驗,疲勞強(qiáng)度試驗,試驗條件 

隨著塑料管路在冷熱給水和工業(yè)管道工程應(yīng)用中所占比例的不斷提高，塑料管道系統(tǒng)中塑料閥門的質(zhì)量控制越來越顯得尤其重要。

　　由于塑料閥門所具有的質(zhì)量輕、耐腐蝕、不吸附水垢、可與塑料管路一體化連接和使用壽命長等優(yōu)點，塑料閥門在給水（尤其是熱水與采暖）和工業(yè)用其他流體的塑料管路系統(tǒng)中，其應(yīng)用方面的優(yōu)勢是其他閥門無法相比的。目前在國內(nèi)塑料閥門的生產(chǎn)與應(yīng)用中，還沒有可靠的方法對其控制，造成給水和工業(yè)用其他流體的塑料閥門產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，在工程應(yīng)用中造成關(guān)閉不嚴(yán)和滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，形成了一種塑料閥門不能使用的言論，影響塑料管道應(yīng)用的整體發(fā)展。我國塑料閥門的國家標(biāo)準(zhǔn)正在制定過程中，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而制定。

　　上塑料閥門的類型主要有球閥、蝶閥、止回閥、隔膜閥、閘閥和截止閥等，結(jié)構(gòu)形式主要有兩通、三通和多通閥門，原料主要有ABS、PVC-U、PVC-C、PB、PE、PP和PVDF等。

　　在塑料閥門產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中，首先是對生產(chǎn)閥門所用原料進(jìn)行要求，其原料的生產(chǎn)廠家必須具有符合塑料管道產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的蠕變破壞曲線[1]；同時對塑料閥門的密封試驗、閥體試驗、整體閥門的長期性能試驗、疲勞強(qiáng)度試驗和操作扭矩等都進(jìn)行了規(guī)定，給出了用于工業(yè)輸送流體的塑料閥門的設(shè)計使用壽命為25年的要求[2]。

　　1 標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求

　　1.1 原料要求

　　閥體、閥帽和閥蓋的材料應(yīng)選用符合ISO 15493:2003《工業(yè)用塑料管道系統(tǒng)—ABS、PVC-U和PVC-C—管材和管件系統(tǒng)規(guī)范—*部分：公制系列》和ISO 15494:2003《工業(yè)用塑料管道系統(tǒng)—PB、PE和PP—管材和管件系統(tǒng)規(guī)范—*部分：公制系列》的規(guī)定。

　　1.2 設(shè)計要求

　　a）如果閥門僅有一個承壓方向，應(yīng)在閥體外部用箭頭標(biāo)注，對稱設(shè)計的閥門應(yīng)適合于流體雙向流動和隔離。

　　b）密封部件由閥桿帶動進(jìn)行閥門的啟閉動作，應(yīng)在終點或中間任一位置靠摩擦力或執(zhí)行裝置進(jìn)行定位，流體壓力不能將其位置變動。

　　c）根據(jù)EN736-3，閥門內(nèi)腔zui小通孔應(yīng)符合以下兩點：

　　— 對于閥門上介質(zhì)流通的任一孔徑，都不應(yīng)小于閥門DN值的90％；

　　— 對于在結(jié)構(gòu)上需要縮小介質(zhì)流通孔徑的閥門，制造者應(yīng)說明其實際zui小通孔。

　　d）閥桿與閥體之間的密封應(yīng)符合EN736-3。

　　e） 在閥門耐磨性能方面，閥門的設(shè)計應(yīng)考慮磨損部件的使用壽命，或者生產(chǎn)商應(yīng)在操作指導(dǎo)書中注明更換整個閥門的建議。

　　f）所有閥門操作裝置所適用的流速應(yīng)達(dá)到3m/s。

　　g）從閥門的上方看，閥門的手柄或手輪應(yīng)為順時針方向關(guān)閉閥門。

　　1.3 制造要求

　　a） 購進(jìn)原料的性能應(yīng)與原料生產(chǎn)廠家的說明書相符，并符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　b） 閥體上應(yīng)標(biāo)注出所用原料代號、通徑DN、公稱壓力PN。

　　c）閥體應(yīng)標(biāo)注出生產(chǎn)者廠名或商標(biāo)。

　　d）閥體應(yīng)標(biāo)注出生產(chǎn)日期或代號。

　　e）閥體應(yīng)標(biāo)注出生產(chǎn)者不同生產(chǎn)地點的代號。

　　1.4 短期性能要求

　　短期性能在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中是屬于出廠檢驗項目，主要是做閥座的密封試驗與閥體的密封試驗，用于檢查塑料閥門的密封性能，要求塑料閥門即不能有內(nèi)泄漏（閥座泄漏）現(xiàn)象，也不能有外泄漏（閥體泄漏）現(xiàn)象。

　　閥座的密封試驗是驗證閥門隔離管道系統(tǒng)的性能；閥體的密封實驗是驗證閥門閥桿密封處和閥門各連接端密封處的泄漏情況。

1.5 長期性能要求

　　1.5.1 閥體試驗和整體閥門長期性能試驗在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中屬于型式檢驗項目，閥體試驗用于驗證閥體的強(qiáng)度，整體閥門長期性能試驗用于驗證塑料閥門設(shè)計的整體可靠性。

1.6 系統(tǒng)應(yīng)用的要求

　　1.6.1 疲勞強(qiáng)度試驗[4]

　　閥門應(yīng)在下列狀態(tài)進(jìn)行開與關(guān)的疲勞強(qiáng)度試驗：

　　a） 試驗介質(zhì)為水，在閥門輸入端壓力為公稱壓力PN和溫度為（20±3）℃的條件下；

　　b） 把閥門全開，使水的流速達(dá)到（1±0.2）m/s；

　　c） 把閥門關(guān)閉，輸出端壓力為大氣壓；

　　d） 接著把閥門全開，使水的流速達(dá)到（1±0.2）m/s；

　　e） 循環(huán)不少于5000次。

　　試驗方法應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,疲勞強(qiáng)度試驗后所有功能部分應(yīng)保持完好，還能滿足短期性能的密封試驗要求。

　　1.6.2 扭矩試驗[5]

　　手動閥門應(yīng)在公稱壓力和室溫條件下，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定狀態(tài)調(diào)節(jié)后進(jìn)行操作扭矩試驗，并給出閥門全開或全關(guān)的zui大允許操作扭矩數(shù)值。此項數(shù)值受部件的加工精度與裝配的影響波動較大。

　　1.6.3 操作允許作用力的要求

　　塑料閥門的手柄或圓手輪的全開與全關(guān)的作用力，不能超過表4給出的F值。

　　表4 操作力[6]　　

　　注：對于隔膜閥，除PVC-U和PVC-UH（1.3×PN）、PVDF（1.45×PN）以外其他材料的閥門的試驗壓力均為1.5×PN。

　　注：L 手柄或手輪操作力臂長度，單位（mm）；

　　F 操作力，單位牛頓（N）；

　　FS zui大操作力，單位牛頓（N）。

　　1.6.4 連接尺寸

　　 a） 端面-端面尺寸

　　法蘭連接系統(tǒng)用閥門的端面-端面尺寸應(yīng)從下列標(biāo)準(zhǔn)中選?。?/p>

　　—PN設(shè)計的法蘭參見EN558-1；

　　—Class設(shè)計的法蘭參見EN558-2。

　　其他類型的連接端頭，應(yīng)由生產(chǎn)商確定端面-端面尺寸。

　　b） 閥門連接端尺寸

　　法蘭連接閥門的連接尺寸應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：

　　—PN設(shè)計的法蘭參見EN1092-1；

　　—Class設(shè)計的法蘭參見prEN1759-1:1997。

　　閥門連接端的螺紋尺寸應(yīng)符合ISO 7-1或ISO 228-1。

　　1.6.5 塑料閥門與管路系統(tǒng)連接的方式有

　　對焊連接：閥門連接部位的外徑與管材的外徑相等，閥門連接部位端面與管材的端面相對進(jìn)行焊接；

　　插口粘結(jié)連接：閥門連接部位為插口形式，與管件進(jìn)行粘結(jié)連接；

　　電熔承口連接：閥門連接部位為內(nèi)徑敷設(shè)電熱絲的承口形式，與管材進(jìn)行電熔連接；

　　承口熱熔連接：閥門連接部位為承口形式，與管材進(jìn)行熱熔承插連接；

　　承口粘結(jié)連接：閥門連接部位為承口形式，與管材進(jìn)行粘結(jié)承插連接；

　　承口橡膠密封圈連接：閥門連接部位為內(nèi)鑲橡膠密封圈的承口形式，與管材進(jìn)行承插連接；

　　法蘭連接：閥門連接部位為法蘭形式，與管材上的法蘭進(jìn)行連接；

　　螺紋連接：閥門連接部位為螺紋形式，與管材或管件上的螺紋進(jìn)行連接；

　　活接連接：閥門連接部位為活接形式，與管材或管件進(jìn)行連接。

　　一個閥門上可以同時具有不同的連接方式。

　　1.7 使用壓力與溫度的關(guān)系

　　隨著使用溫度的提高，塑料閥門的使用壽命要縮短。要想保持相同的使用壽命，就需要降低使用壓力。

　1.8 公稱壓力PN的計算：

　　PN=бs/S

　　式中 бs— 設(shè)計應(yīng)力，單位MPa

　　 S — 與閥門連接管材的管系列

　　 PN— 公稱壓力，單位MPa

　　2 問題探討

　　2.1 塑料管材與塑料閥門的公稱尺寸、公稱壓力標(biāo)注方式不一致。塑料管材的公稱尺寸用公稱外徑dn表示，塑料閥門的公稱尺寸用公稱通徑DN表示；用于冷熱水的塑料管材不允許標(biāo)注公稱壓力PN，標(biāo)注管系列S根據(jù)使用條件級別選擇使用壓力，而塑料閥門則標(biāo)注公稱壓力PN，用溫度等級系數(shù)fr來選擇使用溫度。此處需要注意。

　2.2 在EN 12570:2000中操作扭矩規(guī)定的要求太低，因閥門的扭矩越大閥座磨損越大，使用壽命越短。國內(nèi)已經(jīng)作過扭矩試驗的廠家的塑料閥門，手柄尺寸小于100的扭矩僅為3N·m左右，相當(dāng)于操作力僅為30N左右，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求250N的數(shù)值。是否可以提高指標(biāo)，還需要增加不同廠家產(chǎn)品的驗證。

　　2.3 在標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定不同規(guī)格閥門扭矩的大小，僅給出手柄長度（或手輪直徑）與作用力的要求，是不能保證閥門產(chǎn)品扭矩質(zhì)量的，因為生產(chǎn)者可以用加長手柄長度（或手輪直徑）的方法使不合格品變?yōu)楹细衿贰?/p>

　　2.4 表2中的PP-R設(shè)計應(yīng)力бs為5MPa，現(xiàn)在上一些原料的設(shè)計應(yīng)力бs已經(jīng)提高到6.3 MPa或8 MPa，在設(shè)計強(qiáng)度上的選擇相對其他原料品種而言有些保守。

　　2.5 縮徑閥門的zui小通徑?jīng)]有給出不同規(guī)格zui小尺寸的定量要求，僅要求生產(chǎn)廠家標(biāo)明。這就使得一些廠家閥門縮徑過多的產(chǎn)品相對同規(guī)格產(chǎn)品就顯得結(jié)構(gòu)緊湊，但會造成管路系統(tǒng)局部阻力增大。

　　2.6 標(biāo)準(zhǔn)中給出了用于工業(yè)輸送流體的塑料閥門的設(shè)計使用壽命為25年的要求，并沒有給出用于生活給水系統(tǒng)的設(shè)計使用壽命時間。

　　3 結(jié)論

　　只要選擇原料和產(chǎn)品控制都按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行，塑料閥門完夠滿足塑料管路的使用要求。

　　同時標(biāo)準(zhǔn)中也存在一些不合適之處，需要關(guān)注其發(fā)展動態(tài)。