浅析美标给中水支耳式蝶阀材料安装技术控制要点

李晓阁

（中铁建设集团有限公司，北京 100040）

1 研究背景及意义

市政给中水管道系统的阀门设备及相关配件是影响给中水系统工程质量的重要因素。给中水阀门设备及配件的施工及质量，在后期管道强度试验、冲洗试验中扮演着重要角色，因此相关设备的选型、材料及安装方式在市政管道系统中发挥着重要作用。国内的市政给中水管道一般采用国家标准，合资项目涉外标准较少。本文就给中水管道系统阀门及配件的美国标准进行介绍，从阀门及配件材料的替换、安装技术等多方面对给中水系统设备进行分析，并对施工技术要点进行阐述，提出了阀门设备在美国标准下的材料替换及安装技术要点，以期提高市政给中水管道综合施工技术水平。

2 工程实例

北京环球影城二级市政项目给中水管道的布置呈环状，主管径DN300。给中水二级市政管道沿二环路形成主环网，管径为DN50～DN300，给水管道总长度约为3 907 m，中水管道总长度约为3 559 m。

在二级给水主管道上设置检修阀，共76 个；在管道高点设置双孔排气阀，共14 个；低点设置泄水阀，共6 个；在与外部市政给水管道连接进口处设置水表和倒流防止器，共2 套。

在二级中水主管道上设置检修阀，共60 个；在管道高点设置双孔排气阀，共14 个；低点设置泄水阀，共6 个；在与外部市政中水管道连接进口处设置水表，共3 套[1]。

给水阀门采用支耳式蝶阀，设计标准为MSS SP67，ASME B16.34，NSF/ANSI 372 无毒，NSF/ANSI 61 水质[2]。

中水阀门采用支耳式蝶阀，设计标准MSS SP67，ASME B16.34。

给中水阀门数量统计见表1。

表1 给中水阀门数量统计 （个）

基于给中水阀门及配件的标准，对材料、配件及阀门安装技术进行分析研究，有助于美国ASME标准下的阀门材料的替换，阀门材料及配件的替换既可以节省项目成本，又可以提高厂家的供货速度，保证项目高质高效施工。

3 施工方法及技术措施

3.1 给中水阀门及配件标准介绍

3.1.1 给中水阀门设计

本项目阀门设计及阀门材质设计均采用美国ASME 标准，阀门具体数据见第143 页表2、表3。

表2 给中水阀门设计

表3 给中水阀门材质设计

3.1.2 给中水阀门配件设计

阀门配件的质量在后期管道强度试验、冲洗试验中扮演着重要角色，因此相关配件设计在市政管道系统中发挥着重要作用。阀门配件具体数据见第143 页表4。

表4 给中水阀门配件设计

3.2 阀门材料替换分析

在美标的基础上，对结构及材质进行优化。供货周期缩短，成本造价降低，使设备进场时间及材料供应更具有可控性。以下介绍了优化前后的使用情况并进行了对比分析。

1）阀板：铝铜阀瓣ASTM B-148 更换为316不锈钢ASTM A351 CF8M。316 不锈钢ASTM A351 CF8M 根据此材料标准同样适用于饮用水设备，在质量方面同样可以达到标准，同时厂家供货周期缩短，造价降低，设备进场时间更具有可控性。

2）阀杆材质：416 不锈钢更换为AISI 420 不锈钢[3]。AISI 420 不锈钢相比于416 不锈钢具有更好的韧性和刚度，满足阀门不断开启关闭的要求，更适合做阀杆，同时此种材料为厂家标配，与定制设计要求的阀杆相比，造价降低，阀门设备供货更加及时。

3）驱动：DN150 采用手柄传动（DN200 及DN200 以上采用涡轮传动）更换为DN150 及DN150 以上采用涡轮传动[3]。虽然设备造价增加，但是DN150 的蝶阀采用手柄开启关闭操作比较费力，更换为涡轮驱动后阀门的启闭更轻巧省力。

4）阀杆结构：一体式阀杆更换为半轴式阀杆（无销）。半轴式阀杆（无销）与一体式阀杆（有销）对比，半轴式阀杆（无销）由于为无销结构，静电腐蚀性降低，防腐蚀能力更强。同时阀板在后期使用过程中容易拆换，也不会出现阀板因管道水流过强而被冲走的现象。

5）球阀阀体：不锈钢ASTM A351 CF3M 更换为ASTM A351 CF8M。阀球设计材料为ASTM A351 CF8M，使用与阀体相同的材质能减少设备的静电腐蚀，延长设备的使用年限，可满足50 年的设计要求，且材质相同，阀体与阀球的匹配性更好。

6）自动排气阀：阀体、阀盖、浮球的材质由不锈钢304 L 更换为不锈钢304，其原因是用做排气阀材料时，304L 和304 的耐腐性相同，在保证设计指标及施工进度要求的前提下，使用304 材质的排气阀，造价降低，厂家供货周期缩短，现场施工对材料供应的可控性更强。

7）自动排气阀密封：增加丁腈橡胶（Nitrile Butadiene Rubber，NBR），可以让排气阀具有更好的密封性，气密性的强度增加，可以保证设备的有效运行。

以上材料更换不影响水质及设计要求的无铅标准，设备满足设计标准，且能更好地运行。

3.3 阀门配件材料替换分析

支撑法兰盘：由钢环增强玻璃纤维30%塑料模注更换为喷塑钢制法兰。喷塑钢制法兰强度及相关指标均能满足设计要求，造价降低，而且厂家供货周期缩短，供货能力提升，由钢环增强玻璃纤维30%塑料模注的法兰造价高，而且厂家极少，不易寻到货源，后期更换寻找材料也比较困难。

阀门配件材料替换原因分析如下。

1）支撑法兰盘设计提出抗静电要求，而喷塑法兰采用静电喷涂工艺，它的抗静电能力同样符合设计要求。

2）喷塑法兰盘和原设计增强纤维法兰盘均以美国标准加工，喷塑和增强纤维只是一种防腐形式，不影响法兰标准的变化。

3）防腐性：喷塑法兰的表面防腐层环氧粉末是一种具有热固性，热固化后形成的高分子量交联结构涂层，具有优良的化学防腐性能和较高的机械性能，该涂料为100%固体，无溶剂，无污染，是适用于管道以及配件的优质防腐涂料。采用静电喷涂工艺，特性固化速度快，固化时间短，具有优异的防腐性能，耐酸、耐碱、耐盐油水等，能够达到较大范围长效持久的防腐效果，见图1。

图1 盐雾试验检测

4）法兰强度：喷塑法兰和原设计的增强纤维法兰，区别在于防腐形式不同，法兰的机械性能和强度取决于法兰材质，这两种法兰均为同种材质、同种标准，不会低于原设计标准，满足管道系统的压力要求。

3.4 阀门安装技术控制要点

3.4.1 工艺流程

阀门吊装就位→调整高度→法兰孔配对→安装螺栓→阀门安装调整。

给水阀门为蓝色阀体，中水阀门为黄色阀体；安装前，应对阀门进行清洗，清除污垢和铁锈，并核对阀门标志与使用情况（水流方向）是否相符。

阀门手动执行装置应进行必要的调整，使之启闭操作灵活，动作到位，无卡位，指示准确，过力矩保护机构灵敏可靠。安装时，阀门应处于开启状态。阀门放置在管墩上时阀门与支墩之间应放置250×250×20 cm3厚氯丁橡胶板，防止阀门与支墩硬性接触，对阀门形成有效的缓冲保护。

3.4.2 法兰适配器选型

因支耳式蝶阀为阀板开启或关闭，运行一定时间后，由于压力等原因，管道可能产生微型错位等情况，因此在选用法兰适配器时应选择带安装倒角的法兰适配器（见图2），防止出现阀板被卡而打不开阀门的情况。

图2 法兰适配器

3.4.3 螺栓安装

阀门在安装时，应至少使一端管道连接的法兰可以自由伸缩，不允许先将两端法兰固定，再将阀门靠强行收紧螺栓来消除阀门和管道的间隙。法兰连接螺栓连接牢固，螺纹露出长度为2～4 牙。螺栓对称安装，对称紧固。