• 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(diǎn)，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(shì)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(duì)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(yàn),疲勞強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)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(diǎn)，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(shì)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(duì)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(duì)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(shí)對(duì)塑料閥門的密封試驗(yàn)、閥體試驗(yàn)、整體閥門的長期性能試驗(yàn)、疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)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(jì)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(jì)要求

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

　　b）密封部件由閥桿帶動(dòng)進(jìn)行閥門的啟閉動(dòng)作，應(yīng)在終點(diǎn)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(dòng)。

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

　　— 對(duì)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(duì)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(shí)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(jì)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(gè)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(shí)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(hào)、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(hào)。

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

　　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(yàn)項(xiàng)目，主要是做閥座的密封試驗(yàn)與閥體的密封試驗(yàn)，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(yàn)是驗(yàn)證閥門隔離管道系統(tǒng)的性能；閥體的密封實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)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(yàn)和整體閥門長期性能試驗(yàn)在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中屬于型式檢驗(yàn)項(xiàng)目，閥體試驗(yàn)用于驗(yàn)證閥體的強(qiáng)度，整體閥門長期性能試驗(yàn)用于驗(yàn)證塑料閥門設(shè)計(jì)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(yàn)[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(yàn)：

　　a） 試驗(yàn)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(yàn)方法應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)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(yàn)要求。

　　1.6.2 扭矩試驗(yàn)[5]

　　手動(dòng)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(yàn)，并給出閥門全開或全關(guān)的zui大允許操作扭矩?cái)?shù)值。此項(xiàng)數(shù)值受部件的加工精度與裝配的影響波動(dòng)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(duì)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(yàn)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(jì)的法蘭參見EN558-1；

　　—Class設(shè)計(jì)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(jì)的法蘭參見EN1092-1；

　　—Class設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)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(gè)閥門上可以同時(shí)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(jì)算：

　　PN=бs/S

　　式中 бs— 設(shè)計(jì)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(jí)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(jí)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(yàn)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(yàn)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?yàn)樯a(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(jì)應(yīng)力бs為5MPa，現(xiàn)在上一些原料的設(shè)計(jì)應(yīng)力бs已經(jīng)提高到6.3 MPa或8 MPa，在設(shè)計(jì)強(qiáng)度上的選擇相對(duì)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(duì)同規(guī)格產(chǎn)品就顯得結(jié)構(gòu)緊湊，但會(huì)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(jì)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(jì)使用壽命時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)。