阀门主体材料选择方式和原则

    某海外天然气处理厂项目主要是采用丙烷制冷工艺对天然气进行脱水脱烃，产品气经压缩机增压后进入输气管道外输，工艺系统中的流体包括天然气、丙烷、乙二醇、凝析油、含油污水和消防用水等。其中，天然气组分：甲烷含量 96.7%、乙烷含量 1%、二氧化碳含量 0.5%，不含硫化氢。本文以该天然气处理厂项目中各主要装置的阀门为例，探讨阀门主体材料的选择在实际工程中的应用。

1 普通碳钢阀门选用

    在脱水脱烃装置中，原料天然气经过处理后外输。处理后的天然气温度为 17.3～36.4 ℃，压力约为 10.8 MPa，且天然气中不含酸性气体，不具有腐蚀性，低温分离器出口管道压力等级为 15 MPa，该管路中所用的阀门材质选用普通碳钢，即可满足工况要求，本项目选用的阀门主体材料是 A216 WCB。根据 ASME B16.34 所示，在 17.3～36.4 ℃，材质为WCB 的阀门最高工作压力为 15.3 MPa，管路中天然气的压力约为 10.8 MPa，选用 WCB 满足最高工作压力要求。A216 WCB 也是本项目使用最多的阀门主体材料，能够满足多数工况条件下天然气和凝析油的输送要求。

2 高温阀门选用

    在燃料气橇装置中，来气主要为脱水脱烃橇的产品气。产品气经过电加热器加热后，进入闪蒸罐进行气液分离，得到合格的燃料气。该产品气进入电加热器后，其温度被加热至约 110 ℃，压力升高至约 14.4 MPa，而管道压力等级为 15 MPa，若选用普通碳钢材料 A216 WCB，根据 ASME B16.34 所示，15 MPa 阀门在 110 ℃条件下所能承受的最高压力约为 13.8 MPa，不能满足安全输送要求，因此，本项目燃料气橇装置中阀门选用的材料是 A217 WC6。根据 ASME B16.34 所示，在 110 ℃，A217 WC6 可承受的最高压力约为 15.4 MPa，可以满足输送要求。

3 低温阀门选用

    在脱水脱烃装置中，二级预冷器出口管道压力等级为 15 MPa，输送的天然气温度约为-24 ℃，经过节流阀节流后，温度降至-30 ℃。因为输送介质的温度低于碳钢阀门所承受的最低温度，因此节流阀的阀体材料选用能在-46 ℃使用的 A352 LCB。根据 ASME B16.34 所示，材质为 A352 LCB 的 15 MPa阀门在-30 ℃环境中能承受的最大压力为 14.41 MPa，经过节流后的天然气压力降至 9 MPa，选用 A352 LCB安全可靠。此外，丙烷制冷装置中低温阀门的主体材料也选用了 A352 LCB。

4 不锈钢阀门选用

    在消防水罐装置区，消防水来自淡化后的海水，其中氯离子含量为 2 340 mg/L，具有较强的腐蚀性，因此，不能选用普通碳钢作为阀门主体材料。该装置区阀门选用的材料是 A182 F51 双相不锈钢，避免产生腐蚀，保证管道系统安全。
    该项目中，原水罐装置区和原水井装置区的阀门主体材料也选用了不锈钢材料。同时，部分高温工况条件下的阀门主体材料也选用了不锈钢材料，如：燃料气橇装置中的压力调节阀，选用的是 A351CF8M，因为相比于普通碳钢，不锈钢材料具有良好的耐高温性能。

注：本文摘选自：石油天然气工业用阀门主体材料综述，作者：魏涛， 董姝妙，《石油规划设计》2019 年 1 月第 30 卷 第 1 期

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