1．概述
石油化工工业是国民经济的支柱产业之一，它生产流程复杂，而且在生产过程中使用的原材料、半成品、成品等大都是易燃易爆物质，极易引发火灾和爆炸事故。由于用在某些易着火场合的閥門由于存在发生火灾的潜在危险，往往在这些场合使用的閥門都应做特殊的设计使閥門在遭受一定时间的火烧后仍具有一定的密封性能及操作性能。
在衡量閥門的耐火性能方面，耐火试验是一个重要手段。目前国内外针对閥門耐火试验的标准众多，且试验方法及判断标准不尽相同，所以对各个标准进行分析比较，对了解閥門的耐火试验要求以及提高閥門的耐火性能都具有重要的意义。
2．比較分析
目前国内外现行的主要閥門耐火试验标准有：
ANSI／API 607—2005《Fire Test for Soft—seated Quarter—turn Valves》
API 6FA—1999《Specification for Fire Test for Valves》
API 6FD—1995《Specification for Fire Test for Check Valves》
ISO 10497—2004《Testing of Valve—Fire type—testing requiremerlts》
JB／T 6899—1993《閥門的耐火试验》
以下就各個標准在適用範圍、裝置要求、操作方法、評判標准及覆蓋評定原則等方面的不同做出分析比較。
2．1 适用范围的分析比较
ANsI／API 607—2005的适用范围：软阀座四分之一转的閥門。例如符合APl608标准的球閥、符合APl609標准的蝶閥。
API 6FA—1999的适用范围：管线用閥門或井口用閥門。例如符合APl6D标准的球閥、旋塞阀、闸阀；符合APl6A标准的平板閘閥等。
API 6FD—1995的适用范围：管线用閥門或井口用止回閥。例如符合APl6D、APl6A的止回閥。
ISO 10497—2004的适用范围：具有耐火结构的各种閥門。
JB／T 6899—1993的适用范围：公称壓力不大于42.OMPa的各种閥門。
由上述各种标准的适用范围可见，各閥門耐火试验标准针对的产品及范围各不相同，不同类型的产品应选择适合的试验标准。
2．2 装置要求
2．2．1試驗系統要求
ANSI／API 607—2005、API 6FA一1999、ISO 10497—2004、JB／T 6899—1993规定的典型试验系统要求如下。
API 6FD—1995规定的典型试验系统如下。
由以上试验系统图示可知，除止回閥因操作方式不同使试验装置与其他的有一定区别之外，其他各标准对试验系统的要求基本一致。
2．2．2熱電偶及測溫塊的要求
(1)測溫塊尺寸要求
經過比較分析，所列幾個耐火試驗標注對測溫塊的尺寸要求基本一致，熱電偶插入的位置應爲測溫塊的中心，具體尺寸如圖5所示。
(2)熱電偶及測溫塊布置要求
耐火试验的火燒期间，对布置于閥門周围测量温度的热电偶及测温块各个标准有不同的要求，如下：
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
一般布置为閥門周围布置2只热电偶和2只测温块，当公稱尺寸大于等于NPS8(DN200)时增加1只测温块，当软密封閥門公稱尺寸小于等于NPS4(DNl00)且壓力级小于等于Class300(PN40)时，增加1只插入阀盖内的热电偶和1只插入阀体内的热电偶。
API 6FA—1999、API 6FD—1995：
一般布置为閥門周围布置2只热电偶和2只测温块，若试验閥門为API 6D产品则当公稱尺寸大于NPS6时增加1只测温块；若试验閥門为API 6A产品则当公稱尺寸大于NPS71/16時同樣需增加1只測溫塊。
JB／T 6899—1993：
一般布置为閥門周围布置2只热电偶和2只测温块，若试验閥門公稱尺寸大于DNl50时需增加1只测温块。
由以上各标准对热电偶及测温块的要求可以看出，ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004标准对于小口径低壓力的閥門热电偶及测温块布置相对其他标准更加细化，但对于大部分规格的产品几个标准的要求还是基本一致。
(3)熱電偶及測溫塊溫度要求
耐火试验的火燒期间，对于热电偶及测温块所测量的閥門温度各个标准有不同的要求，如下：
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
點火後2min內2只測量火焰熱電偶的平均溫度應達到750℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應在750℃～1000℃且在整個火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于700℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應在15min內達到650℃，且在達到規定溫度後的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于560℃；火燒期間閥體內熱電偶溫度應至少有5min在590℃以上，閥蓋內熱電偶溫度應至少有15min在650℃以上。
API 6FA一1999、API 6FD一1995：
點火後2min內2只測量火焰熱電偶的平均溫度應達到761℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應在76l℃～980℃：且在整個火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于704℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應在15min內達到650℃，且在達到規定溫度後的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于565℃。
JB／T 6899—1993：
點火後2min內2只測量火焰熱電偶的平均溫度應達到760℃以上，在剩余的火燒期間2只測量火焰熱電偶的平均溫度應在760℃～980℃且在整個火燒期間單只熱電偶的最低溫度不得低于705℃；火燒期間所有測溫塊的平均溫度應在15min內達到650℃，且在達到規定溫度後的剩余火燒期間單只測溫塊的溫度都不得低于565℃。
2．3 操作要求
耐火試驗一般分爲火燒試驗、低壓試驗、操作試驗三個步驟進行但各標准對于各個試驗階段的規定及要求有一定區別，如下：
2．3．1試驗壓力要求
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
火烧试验期间的管道壓力：对于壓力级小于等于Class300(PN40)的软密封閥門，火燒期间试验壓力为0.2MPa，对于其他閥門火燒期间试验壓力为閥門20℃时最高许用工作壓力的75％。
低压试验的管道壓力：对于小于等于class600(PNl00)的閥門，冷卻後需进行试验壓力为0.2MPa的低压试验。
操作试验的管道壓力：操作试验时的管道壓力均为閥門20℃时最高许用工作壓力的75％。
API 6FA—1999、API 6FD—1995：
此兩項標准對于試驗壓力的要求通過表格形式規定，其中火燒試驗和操作試驗的試驗壓力爲其中的“高壓試驗壓力”，低壓試驗的試驗壓力爲其中的“低壓試驗壓力”，未列出具體壓力數值的表明不做此項試驗，具體如下：
| 閥門类别 | 閥門壓力等级 | 高壓試驗壓力 | 低壓試驗壓力 | ||||||
| API 6D | Class | PN | / | psi | bar | MPa | psi | bar | MPa |
| 150 | 20 | / | 210 | 14.5 | 1.5 | 29 | 2.0 | 0.2 | |
| 300 | 50 | / | 540 | 37.2 | 3.7 | 50 | 3.4 | 0.34 | |
| 400 | 64 | / | 720 | 49.6 | 5.0 | 70 | 4.8 | 0.48 | |
| 600 | 110 | / | 1080 | 74.5 | 7.5 | 105 | 7.2 | 0.72 | |
| 900 | 150 | / | 1620 | 111.7 | 11.2 | / | / | / | |
| 1500 | 260 | / | 2700 | 186.2 | 18.6 | / | / | / | |
| 2500 | 420 | / | 4500 | 310.3 | 21.0 | / | / | / | |
| API 6A | psi | bar | MPa | psi | bar | MPa | / | / | / |
| 2000 | 138 | 13.8 | 1500 | 103.4 | 10.3 | / | / | / | |
| 3000 | 207 | 20.7 | 2250 | 155.1 | 15.5 | / | / | / | |
| 5000 | 345 | 34.5 | 3750 | 258.6 | 25.9 | / | / | / | |
| 10000 | 690 | 69.0 | 7500 | 517.1 | 51.7 | / | / | / | |
| 15000 | 1034 | 103.5 | 11250 | 775.7 | 77.6 | / | / | / | |
| 20000 | 1379 | 138.0 | 15000 | 1034.2 | 103.5 | / | / | / | |
| 備注 | 試驗壓力允許有±10%的偏差。 | ||||||||
JB／T 6899—1993：
此标准对于试验壓力的要求通过表格形式规定且壓力以公称壓力(PN)表示，其他非公称壓力(PN)表示閥門壓力级的也另有规定。火烧试验和操作试验的试验壓力为其中的“高壓試驗壓力”，低压试验的试验壓力为其中的“低壓試驗壓力”，未列出具体壓力数值的表明不做此项试验，具体如下：
| 公稱壓力PN | 高壓試驗壓力 | 低壓試驗壓力 |
| 1.0 | 0.8 | 0.2 |
| 1.6 | 1.2 | |
| 2.0 | 1.5 | |
| 2.5 | 1.9 | |
| 4.0 | 3.0 | 0.3 |
| 5.0 | 3.8 | 0.4 |
| 6.4（6.3） | 5.0 | 0.5 |
| 10.0 | 7.7 | 0.7 |
| 15.0 | 11.5 | / |
| 25.0 | 19.2 | |
| 42.0 | 31.9 | |
| 注： a、試驗壓力允許有±10%的偏差。 b、对于其他壓力表示的閥門，高壓試驗壓力为20℃时最高许用工作壓力的75%。 c、对于其他壓力表示的閥門，20℃时最高许用工作壓力小于或等于11MPa的需做低压试验，低壓試驗壓力为20℃时最高许用工作壓力的7%及0.2MPa两者中的大值。 |
||
由以上各标准对于试验过程各阶段的试验壓力要求可以看出，各标准的高壓試驗壓力一般都规定为常温下最大许用工作壓力的75％左右，但低壓試驗壓力的要求各不相同，不过所有标准一般只针对于壓力级不大于Class600(或PNl00)的閥門産品才进行低压试验。
2．3．2試驗項目操作要求
ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004：
火烧试验：閥門阀杆处于水平位置在温度达到规定的情况下火烧30分钟，按试验閥門的不同保持管道内的壓力(高壓試驗壓力或低壓試驗壓力)，检查在火燒期间通过閥門的內泄漏和外泄漏是符合标准要求。
低压试验：对于有低压试验要求的閥門，在火烧结束閥門冷卻後保持管道内壓力为O．2MPa，检查通过閥門的內泄漏是否符合标准要求。
操作试验：在管道内为高壓試驗壓力下打开閥門到全开位置，试验管道末端密封，管道内保持高壓試驗壓力，检查通过閥門各处的外泄漏是否符合标准要求。
API 6FA—1999：
火烧试验：閥門阀杆处于水平位置火烧30分钟，管道内为高壓試驗壓力，检查在火燒期间通过閥門的內泄漏和外泄漏是符合标准要求。
低压试验：对于有低压试验要求的閥門，在火烧结束閥門冷卻後保持管道内壓力为规定的低壓試驗壓力，检查通过閥門的內泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。
操作试验：在管道内为高壓試驗壓力下打开閥門到部分开启位置，试验管道末端密封，管道内保持高壓試驗壓力，检查通过閥門各处的外泄漏是否符合标准要求。
API 6FD一1995：
火烧试验：閥門在流向反向安装、直立状态火烧30分钟，需测量火燒期问通过閥門的內泄漏和外泄漏来判断火燒期间閥門是符合标准要求。
低压试验：对于有低压试验要求的閥門，在火烧结束閥門冷卻後保持管道内壓力为规定的低壓試驗壓力，检查通过閥門的內泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。
操作试验：通过調節閥门前后端的壓力使閥門阀瓣动作，试验管道末端密封，管道内保持高壓試驗壓力，检查通过閥門各处的外泄漏是否符合标准要求。
JB/T 6899一1993：
火烧试验：閥門阀杆处于水平位置火烧30分钟，管道内为高壓試驗壓力．检查在火燒期间通过閥門的內泄漏和外泄漏是符合标准要求。
低压试验：对于有低压试验要求的閥門，在火烧结束閥門冷卻後保持管道内壓力为规定的低壓試驗壓力，检查通过閥門的內泄漏及外泄漏来判断是否符合标准要求。
操作试验：在管道内为高壓試驗壓力下打开閥門到全开启位置，试验管道末端密封，管道内保持高壓試驗壓力，检查通过閥門各处的外泄漏是否符合标准要求。
由以上各操作要求可以看出，盡管各試驗標准對耐火試驗都分爲火燒試驗、低壓試驗和操作試驗三個部分但各標准在各個部分的具體檢驗要求上存在著各自的不同，尤其各標准對于各個部分對試驗壓力的要求上區別較大。
2．4 评判标准
耐火试验最终判断的依据为通过閥門的內泄漏及外泄漏，各个试验标准对于各泄漏量的要求也各不相同，为方便比较下面用统一的表格形式来列出各标准对于泄漏量的具体规定：
ANSI/API 607-2005、ISO 10497-2004：
| 最大允許泄漏量（mL/min） | ||||||||
| 公稱尺寸 | 內泄漏 | 外泄漏 | ||||||
| DN | NPS | 火燒期 | 冷卻後 | 火燒及冷卻期 | 冷卻後 | 操作後 | ||
| 低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
||
| 8 | 1/4 | 32 | 128 | 13 | 8 | 32 | / | 8 |
| 10 | 3/8 | 40 | 160 | 16 | 10 | 40 | / | 10 |
| 15 | 1/2 | 60 | 240 | 24 | 15 | 60 | / | 15 |
| 20 | 3/4 | 80 | 320 | 32 | 20 | 80 | / | 20 |
| 25 | 1 | 100 | 400 | 40 | 25 | 100 | / | 25 |
| 32 | 11/4 | 128 | 512 | 51 | 32 | 128 | / | 32 |
| 40 | 11/2 | 160 | 640 | 64 | 40 | 160 | / | 40 |
| 50 | 2 | 200 | 800 | 80 | 50 | 200 | / | 50 |
| 65 | 21/2 | 260 | 1040 | 104 | 65 | 260 | / | 65 |
| 80 | 3 | 320 | 1280 | 128 | 80 | 320 | / | 80 |
| 100 | 4 | 400 | 1600 | 160 | 100 | 400 | / | 100 |
| 125 | 5 | 500 | 2000 | 200 | 125 | 500 | / | 125 |
| 150 | 6 | 600 | 2400 | 240 | 150 | 600 | / | 150 |
| 200 | 8 | 800 | 3200 | 320 | 200 | 800 | / | 200 |
| >200 | >8 | 800 | 3200 | 320 | 200 | 800 | / | 200 |
API 6FA-1999、API 6FD-1995:
| 最大允許泄漏量 | |||||||
| 公稱尺寸 | 內泄漏 | 外泄漏 | |||||
| 火燒期 | 冷卻後 | 火燒及冷卻期 | 冷卻後 | 操作後 | |||
| 低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
低試驗 壓力 |
高試驗 壓力 |
|
| NPS (mL/in./min) |
/ | 400 | 40 | / | 100 | 20 | 200 |
| DN (mL/mm/min) |
/ | 15.7 | 1.6 | / | 3.9 | 0.8 | 8 |
| DN (mL/mm/min) |
/ | 16 | 1.6 | / | 4 | 0.8 | 8 |
由以上各标准对于泄漏量的要求可以看出，API 6FA-1999、API 6FD-1995及JB／T 6899-1993在泄漏量的要求上基本是一致的，而ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004对火烧后的低試驗壓力的外泄漏不做要求，且在火燒期ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004对低試驗壓力及高試驗壓力有不同的漏量要求，此外对于操作试验的外泄漏要求上ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004相对其他标准也更加严格。
2．5 覆盖评定原则
耐火試驗一般要求通過試驗的試驗閥可以覆蓋評定具有相同結構的其他規格的産品，經過分析比較各標准的覆蓋評定原則基本一致，但也有一些區別，如下：
以试验阀的公稱尺寸为基准的评定原则：
一般原则为试验阀可以评定公稱尺寸大于且不超过其两倍的其他閥門。ANSI／API 607—2005、ISO 10497—2004规定试验阀为NPS8(DN200)时，可以覆盖评定公稱尺寸大于NPS8(DN200)的其他閥門；API 6FA一1999、API 6FD一1995及JB／T 6899—1993规定试验阀为NPSl6(DN400)时，可以覆盖评定公稱尺寸大于NPSl6(DN400)的其他閥門。
以试验阀的壓力级为基准的评定原则：
一般原则为试验阀可以评定公稱尺寸大于且不超过其两倍的其他閥門。各标准规定的试验阀最大壓力级一般都为Class2500(PN420)。
3．結束語
閥門的耐火试验是模拟閥門在火灾环境下的试验，它能真实有效的反映出试验閥門的耐火性能，而分析及比较各种閥門耐火试验标准对于了解閥門的耐火试验要求，研究閥門的耐火性能具有重要意义。合肥通用机电产品检测院閥門耐火试验装置符合现行各种耐火试验标准的要求，已与国内外多家权威检验认证机构合作对閥門的耐火性能进行考核认证。
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