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，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)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)用其他流體的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，在工程應(yīng)用中造成關(guān)閉不嚴和滲漏現(xiàn)象嚴重，形成了一種不能使用的言論，影響塑料管道應(yīng)用的整體發(fā)展。我國的國家標準正在制定過程中，其產(chǎn)品標準和方法標準均根據(jù)標準而制定。
上的類型主要有球閥、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。
在產(chǎn)品的標準中，首先是對生產(chǎn)閥門所用原料進行要求，其原料的生產(chǎn)廠家必須具有符合塑料管道產(chǎn)品標準的蠕變破壞曲線[1]；同時對的密封試驗、閥體試驗、整體閥門的*性能試驗、疲勞強度試驗和操作扭矩等都進行了規(guī)定，給出了用于工業(yè)輸送流體的的設(shè)計使用壽命為25年的要求[2]。
1 標準的主要技術(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)品標準要求。
b） 閥體上應(yīng)標注出所用原料代號、通徑DN、公稱壓力PN。
c）閥體應(yīng)標注出生產(chǎn)者廠名或商標。
d）閥體應(yīng)標注出生產(chǎn)日期或代號。
e）閥體應(yīng)標注出生產(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)品標準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，用于檢查的密封性能，要求即不能有內(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。
試驗條件見表1。
表 1 閥座和閥體試驗的條件[3]
Tab.1 Condition for seat and packing tests
| 試驗 | zui少測試時間/s | 試驗壓力/MPa | 溫度/ ℃ | 試驗介質(zhì)·內(nèi)部 | 試驗介質(zhì)·外部 |
| 閥座試驗（閥門關(guān)閉） | 60 | 0.05 | 20±2 | 空氣 | 水 |
| 5） | 1.1×PN | 20±2 | 水 | 空氣 | |
| 密封試驗（閥門打開） | 6） | 1.5×PN | 20±2 | 水 | 空氣 |
| 注：1）根據(jù)有關(guān)產(chǎn)品扭矩的規(guī)定開關(guān)閥門； 2）zui小試驗壓力0.05MPa； 3）zui大試驗壓力（PN＋0.5）MPa； 4）或內(nèi)部是空氣外部是水時壓力為（0.6±0.1）MPa； 5）閥門公稱尺寸 DN≤200：zui少試驗時間15s，DN≥250：zui少試驗時間30s； 6）閥門公稱尺寸 DN≤50： zui少試驗時間15s，DN≥65： zui少試驗時間30s。 |
應(yīng)注意，試驗過程中試驗裝置不能對閥門產(chǎn)生額外的應(yīng)力。如果以空氣作為試驗介質(zhì)時，必須采取針對壓縮氣體的安全措施。
1.5 *性能要求
1.5.1 閥體試驗和整體閥門*性能試驗在產(chǎn)品標準中屬于型式檢驗項目，閥體試驗用于驗證閥體的強度，整體閥門*性能試驗用于驗證設(shè)計的整體可靠性。
閥體試驗條件見表2。
表2 閥體試驗的條件[3]
Tab.2 Conditions for shell test
| 材 料 | zui少測試時間/h | 試驗壓力Pt/MPa | 設(shè)計應(yīng)力/бs | 溫度/ ℃ | 試驗介質(zhì)·內(nèi)部 | 試驗介質(zhì)·外部 |
| PE100 | 100 165 1000 | 1.55×PN 0.69×PN 0.62×PN | 8 | 20±2 80±2 80±2 | 水 水 水 | 水 水 水 |
| PE80 | 100 165 1000 | 1.59×PN 0.73×PN 0.63×PN | 6.3 | 20±2 80±2 80±2 | 水 水 水 | 水 水 水 |
| PP-H、PP-R-GR PP-B PP-R | 1 1000 | 4.2×PN 0.7×PN | 5 | 20±2 95±2 | 水 水 | 水 水或空氣 |
| 1 1000 | 3.2×PN 0.52×PN | 5 | 20±2 95±2 | 水 水 | 水 水或空氣 | |
| 1 1000 | 3.2×PN 0.7×PN | 5 | 20±2 95±2 | 水 水 | 水 水或空氣 | |
| PVC-U PVC-UH dn＜160 dn≥160 | 1 1000 | 4.2×PN 3.2×PN | 10 | 20±2 20±2 | 水 水 | 水 水 |
| 1 1000 | 4.2×PN 3.2×PN | 10 | 20±2 20±2 | 水 水 | 水 水 | |
| 1 1000 | 3.36×PN 2.56×PN | 12.5 | 20±2 20±2 | 水 水 | 水 水 | |
| PVDF | 200 | 0.72×PN | 16 | 95±2 | 水 | 水或空氣 |
| 注：1） 壓力Pt的計算公式如下： Pt= PN×бt/бs 式中：бt — 試驗應(yīng)力； бs — 設(shè)計應(yīng)力。 |
表3 *性能試驗的條件[3]
Tab.3 Conditions for long-term behaviour test
| 材料 | zui少測試時間/h | 試驗壓力Pt/MPa | 溫度 /℃ | 試驗介質(zhì)·內(nèi)部 | 試驗介質(zhì)·外部 |
| PE100,PE80 | 1000 | 1.5×PN | 20±2 | 水 | 水 |
| PP-HPP-B,PP-R,PP-R-GR | 10001000 | 2.24×PN1.6×PN | 20±220±2 | 水水 | 水水 |
| PVC-U,PVC-UH | 1000 | 1.3×PN | 40±2 | 水 | 水 |
| PVDF | 1000 | 1.45×PN | 20±2 | 水 | 水 |
| 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。 |
1.5.2 閥體試驗和整體閥門*性能試驗是將閥體和閥門按ISO 12092《無增塑聚氯乙烯（PVC-U）、氯化聚氯乙烯（PVC-C）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）管材、管件和閥門系統(tǒng)—耐內(nèi)壓—試驗方法》的要求裝配后，進行試驗。
1.5.3 在閥體試驗和整體閥門*性能試驗測試過程中，試樣沒有出現(xiàn)泄漏或破裂現(xiàn)象，則判定試驗合格。試樣在試驗結(jié)束前出現(xiàn)泄漏或破裂現(xiàn)象，則判定試驗不合格。如果在連接處出現(xiàn)問題，則判定試驗無效，需要重新取試樣測試。
1.6 系統(tǒng)應(yīng)用的要求
1.6.1 疲勞強度試驗[4]
閥門應(yīng)在下列狀態(tài)進行開與關(guān)的疲勞強度試驗：
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，使水的流速達到（1±0.2）m/s；
e） 循環(huán)不少于5000次。
試驗方法應(yīng)符合標準規(guī)定,疲勞強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，按標準規(guī)定狀態(tài)調(diào)節(jié)后進行操作扭矩試驗，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
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]
Tab.4 Manual force
| L | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 | 400 | 500 | 630 | 720 | 800 | 1000 |
| F | 250 | 300 | 300 | 350 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Fs | 500 | 600 | 600 | 700 | 800 | 800 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
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)從下列標準中選?。?br /> —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)符合以下標準：
—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 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，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。表5給出了閥體材料的溫度等級系數(shù)fr。
表5 使用壽命25年的等級系數(shù)fr[2]
Tab.5 Minimum values for rating factor fr for a lifetime up 25 years
| 溫度/℃ | ABS | PE80 | PP-H | PVC-C | PVC-U | PVDF |
| -40 | 1.0 | 1.0 | — | — | — | a |
| -30 | 1.0 | 1.0 | — | — | — | a |
| -20 | 1.0 | 1.0 | — | — | — | 1.0 |
| -10 | 1.0 | 1.0 | — | — | — | 1.0 |
| 05 | 1.01.0 | 1.01.0 | —1.0 | —— | —— | 1.0 1.0 |
| 10 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 20 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 25 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 30 | 0.80 | 0.76 | 0.85 | 0.85 | 0.80 | 0.90 |
| 40 | 0.60 | 0.53 | 0.70 | 0.65 | 0.60 | 0.80 |
| 50 | 0.40 | 0.35 | 0.55 | 0.50 | 0.35 | 0.71 |
| 60 | 0.20 | 0.24 | 0.40 | 0.35 | 0.15 | 0.63 |
| 70 | — | — | 0.27 | 0.25 | — | 0.54 |
| 80 | — | — | 0.15 | 0.15 | — | 0.47 |
| 90 | — | — | 0.08 | a | — | 0.36 |
| 100 | — | — | a | — | — | 0.25 |
| 110 | — | — | － | — | — | 0.17 |
| 120 | — | — | — | — | — | 0.12 |
| 130 | — | — | — | — | — | a |
| 140 | — | — | — | — | — | a |
| 注：這些等級系數(shù)fr與管材、管件其他相關(guān)的折減系數(shù)不*。 | ||||||
| a: 此等級系數(shù)應(yīng)由制造者給出。 |
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
