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1、概述
閥門是石油、化工、電站、長輸管線、造船、核工業(yè)、各種低溫工程、宇航以及海洋采油等國民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的流體控制沒備。上述工業(yè)的發(fā)展和需要，推動(dòng)了閥門工業(yè)的發(fā)展。近年來，在滿足各方面高參數(shù)新要求的同時(shí)，對閥門的結(jié)構(gòu)、材料和生產(chǎn)工藝等方面，對如何做到更好地提高性能、可*性及降低成本等也予以密切關(guān)注。
閥門是一種涉及門類多、品種復(fù)雜、量大面廣的產(chǎn)品，其質(zhì)量好壞、技術(shù)水平高低直接影響著國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的發(fā)展。因此，對閥門要求嚴(yán)格控制內(nèi)在質(zhì)量。有些閥門需要得到國際上的權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可，才能打開銷路。例如，有些動(dòng)力工程閥門、核電閥門要得到ASME(美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì))的認(rèn)可標(biāo)記才能有人購買。ASME目前已使用“N”、“ Nv ”、“NPT”等五種標(biāo)記。石油工業(yè)用閥門要得到美國石油協(xié)會(huì)“API”標(biāo)記，才能打開銷路。
2、國外閥門行業(yè)狀況
隨著國外班代化大工業(yè)的迅速發(fā)展，閥門工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展也很迅速。人約在50年代以前，不少國家就形成了獨(dú)立的閥門專業(yè)及其行業(yè)體系，有了閥門行業(yè)組織或閥門專業(yè)學(xué)術(shù)組織。例如：兩歐 、美國、英國等就有閥門行業(yè)協(xié)會(huì)；日本有閥門工業(yè)會(huì)和閥門研究會(huì)；動(dòng)歐和前蘇聯(lián)有閥門。的設(shè)計(jì)研究院所。這些閥門行業(yè)和專業(yè)組織，都是為了提高生產(chǎn)技術(shù)和對外競爭的需要而組建起來的。幾個(gè)主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家目前閥門行業(yè)構(gòu)成情況如下。
2.1 閥門行業(yè)職工人數(shù)(以1990年為例)
美國有職工77500人，其中工人占70 ％ ，科技與管理人員占30 ％ ；英國80000人；德國 52500人；日本35000人；意大利l5000人；法國 11519人。
2.2 閥門制造企業(yè)總數(shù)
美國 900家，最大企業(yè)人數(shù)3500人；日本 1507家，最大企業(yè)人數(shù)900人；德國450家，最大企業(yè)人數(shù)3300人；英國490家，最大企業(yè)人數(shù)1100人；法國 400家，最大企業(yè)人數(shù)1000人；
由此可見，閥門生產(chǎn)制造企業(yè)數(shù)量最多的是日本，職工人數(shù)最多的是美國。日本閥門行業(yè)職工只有美國的二分之一，而企業(yè)總數(shù)將近美國的兩倍。與美國相比，日本閥門行業(yè)中小型居多數(shù)，較大的企業(yè)約有250家。進(jìn)入80年代以來，各國閥門行業(yè)的職工人數(shù)都有小同程度 的減少，而減少幅度最 人的是法國，從80年代的21000人減少到80年末(1988年)的1l519人。
2.3 閥門總產(chǎn)值(以1990年為例)
美國107.4億美元
德國79.58億德國馬克
日本4841.43億日元
法圖約61.00億 法朗 (1987年)
英國6.Ol 億英鎊 (1986年)
2.4 閥門國際貿(mào)易
國際閥門貿(mào)易市場在最近幾年中十分活躍，競爭也相當(dāng)激烈。勢力較強(qiáng)的是德國和美國。德國是世界最大的閥門出口國。1985年意人利閥門貿(mào)易額超過美國，位居第二。
1987年上業(yè)發(fā)達(dá)國家的閥門總進(jìn)出口額所占比重分別為：德國22.2，意大利l6.5 ％ ，美國10.9 ％ ，日本l0.7 ％ ，法國9.7 ％ 。1985年世界前八名閥門進(jìn)出口貿(mào)易額的排名如下：德國2739.8 百萬德國馬可， 意人利 2l27.5 百萬 德國馬可，美國1833.I百萬德國馬克，日本1683.5 百萬 德國馬克，法國1545.7 百萬德國馬克，英國l376.7 百萬 德國馬克。
3、國外閥門行業(yè)技術(shù)水平
3 .1 成套水平
20多年來，隨著國外大型成套技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新型成套設(shè)備與單機(jī)。與閥門有關(guān)的新型成套設(shè)備發(fā)展的特點(diǎn)是大型化、高參數(shù)化、高性能自動(dòng)化和成套化。
煉油設(shè)備：最大煉油廠3640萬t／年(加勒比海的維爾京群島)，3000萬t／年(委內(nèi)瑞拉)。目前2000萬t／年以上的煉油廠有近三十個(gè)。
最大單元煉油裝置的處理能力：常減壓裝置2400萬t/年，催化裂化裝置824萬t／年，重整裝置569萬t／年，加氫裂化裝置320萬t／年。
油、氣長輸 管線設(shè)備：近年來，長輸管線發(fā)展很快。其主要原因一是成本低，只相當(dāng)于鐵路運(yùn)輸?shù)?／3；二是埋設(shè)在地下，不易破壞；三是管線建設(shè)速度快，投資省。
最長輸油管線4830Km(伊朗)和4665 Km(前蘇聯(lián)，友誼線)。最長輸送油品管線4578km(美國，休斯頓至紐約 )。
最長輸氣管線7680 km(從阿拉斯加經(jīng)加拿大到美國西部)。
最大管線直徑1620和擬建的2500。
最高管線輸送壓力為9～12MPa。
合成氨設(shè)備：最大54萬t／年和50萬t／年。
乙烯設(shè)備：最大能力50萬t／年至80萬t／年。
發(fā)電設(shè)備最大機(jī)組容量：雙軸火電機(jī)組l30萬kW(美國，瑞士造)，單軸火電機(jī)組120萬 kw (前蘇聯(lián))，最大核電機(jī)組130萬kW(德國)
與這些成套設(shè)備配套的閥門最大通徑與最高壓力：最大平板閘閥通徑1620mm，2000和 3050 roll(美國、日本)；最大蝶閥通徑9750mm(英國包文公司設(shè)計(jì)，瑞士造)；最大球閥通徑3050mm,不算驅(qū)動(dòng)裝置的重量184t(瑞士造，美國田納州)：最大水用閘閥通徑2750mm，9 MPa (日本)。
設(shè)備大型化的經(jīng)濟(jì)效果：概括起來說，一是提高生產(chǎn)效率，二是減少基建投資，三是降低原燃材料消耗。
以年處理能力500萬t的煉油設(shè)備與100萬t的相比，每t產(chǎn)品生產(chǎn)能力的投資減少50 ％ 。
一座600萬t/年煉油廠與兩座300萬t／年的煉油廠比較，投資只相當(dāng)于后者的69 ％ ，鋼材消耗為53 ％ ，占地面積為54 ％ ，生產(chǎn)費(fèi)用為75 ％ ，而勞動(dòng)生產(chǎn)率卻提高到l70 ％ 。
年產(chǎn)20萬t合成氨設(shè)備的每噸產(chǎn)品耗電為1450kW．h，新建的年產(chǎn)46萬t裝置的每噸產(chǎn)品耗電量下降為50 kw /h。只相當(dāng)于20萬t 級設(shè)備耗電量的1／29。
60萬kW發(fā)電機(jī)組與20萬機(jī)組相比，設(shè)備單位功率造價(jià)下降10 ％ ～20 ％ ，電站建設(shè)費(fèi)用、單位功率、鋼材消耗量和制造工時(shí)減少20 ％ 。
成套設(shè)備自動(dòng)化水平，國外石油化工．企業(yè)主要生產(chǎn)過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制，有的還實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)分級控制。合成氨乙烯、尿素、合成纖維、合成橡膠和合成塑料等化工企業(yè)普遍實(shí)現(xiàn)巡回檢測、報(bào)警、有的實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和局部最佳化控制。20萬kW以上大型發(fā)電機(jī)組普遍向計(jì)算機(jī)控制發(fā)展。核電站普遍用計(jì)算機(jī)控制。長輸管線系統(tǒng)不少國家用計(jì)算機(jī)控制，并裝有微波通訊系統(tǒng)，總控制室只有2---3個(gè)值班人員?？梢酝ㄟ^電視監(jiān)視全線工作情況。
以上這些成套設(shè)備的控制方式也都要求閥門與之相適應(yīng)。所以，近20年來，國外閥門的控制方式也有很大發(fā)展。除一般手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、 液動(dòng)傳動(dòng)之外， 電液連動(dòng) 、 氣液連 、自動(dòng)控制的閥門品種不斷增多，并有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。
3.2 系列品種水平
隨著各類成套設(shè)備、工藝流程和性能的改善，國外閥門的系列品種還在不斷增加，近年來出現(xiàn)了不少新品種閥門。如：緊急切斷閥、快速開關(guān)閥、防火閥、防靜電閥、減溫減壓閥 、 蝶型止回閥、泄壓閥、真空夾套閥、水冷或氣冷閥、安全閘閥、安全截止閥等多種新式閥門，其中通用閥門中球閥、蝶閥和平板閘閥是20年來發(fā)展最快的閥門品種。目前國外最高閥門基本技術(shù)參數(shù)見見上表。
3.3 閥門產(chǎn)品質(zhì)量水平
A．密封可*性。國外按關(guān)閉件密封程度規(guī)定用途和選擇產(chǎn)品，并對密封程度進(jìn)行分類，一般分為三個(gè)等級。一、二級用于密封性要求高的地方，三級用于通用的中低壓工業(yè)閥門。盡管滲漏數(shù)值不盡相同，但卻有滲漏量規(guī)定 。國外閥門滲漏量都有標(biāo)準(zhǔn)。
B．閥門一次開關(guān)時(shí)間。某些閥門要求在很短時(shí)間內(nèi)開啟或關(guān)閉。一次開關(guān)時(shí)間長短標(biāo)志著閥門性能的優(yōu)劣。美國某些閥門一次開關(guān)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到 毫秒的程度。如AMES研究中心打開一個(gè)六英寸300磅級的閘閥只需要1ms，中等口徑DN350～400快速開關(guān)閥只有 0.6s，開關(guān)球閥的時(shí)間達(dá)到0.05～O.1s，日本岡野閥門公司制造的超音
速高溫閥，一次開啟時(shí)間為 1s，介質(zhì)是空氣，DN40，PNl4MPa，工作溫度為1267℃，介質(zhì)流速為音速的11倍，3640m／s。
C．閥門使用壽命。國外閥門使用壽命有二種表示方法：一種是使用年限，一種是開關(guān)次數(shù)表示。核工業(yè) 用閥是采用 使用年限表示，一般壽命為30～40年，美國、德國核電用閥門保證40年，英國30年，日本30～40年。
以開關(guān)次數(shù)表示，最高開關(guān)次數(shù)要算英國的歐西爾(0 r s e a 1)閥門公司。 DNl ，4～2英寸，PNl000磅級的常溫柱塞，開關(guān)次數(shù)多達(dá)1 2 5萬次，美國WKM公司采用DYNA專利310型球閥，開關(guān) lO 萬次無泄漏。日本和田閥門公司生產(chǎn)波紋管閥開關(guān)達(dá)100萬次，美國GK公司生產(chǎn)的隔膜開關(guān)可達(dá)13萬次，美國六英寸的鑄鐵閘閥開關(guān)3萬次。由于使用條件的差別，試驗(yàn)方法不同，開關(guān)次數(shù)不一定說明閥門壽命。只有工況條件相同，使用或試驗(yàn)方法也相同，開關(guān)次數(shù)多或使用時(shí)間長才能算壽命長。
3.4 國外科研開發(fā)現(xiàn)狀
國外對閥門研究工作十分重視，研究機(jī)構(gòu)較多，大都在公司內(nèi)部，主要有二種類型。一種是前蘇聯(lián)的集中模式，由中央閥門制造設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行閥門行業(yè)的技術(shù)歸口管理，負(fù)責(zé)全行業(yè)的規(guī)劃編制、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、產(chǎn)品與新工藝的試驗(yàn)研究等各項(xiàng)工作。另一種是以本公司的產(chǎn)品和發(fā)展為對象進(jìn)行開發(fā)研究。美國有24家，如Rockwell閥門工程研究中心等。日本也有24家， 如岡野閥門公司技術(shù)研究所等。這些機(jī)構(gòu)著重于閥門的設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)理論、新材料、新工藝、產(chǎn)品性能、可*性及標(biāo)準(zhǔn)花的研究工作。特別是高參數(shù)和特殊工 況用閥門產(chǎn)品的研究。在重視技術(shù)上的交流和學(xué)術(shù)活動(dòng)的同時(shí)，也十分注意課題與機(jī)構(gòu)的保密性。研究機(jī)構(gòu)具有為提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的試驗(yàn)檢測裝置，并采用先進(jìn)的測試手段，設(shè)計(jì)采用有限元分析法計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(C A D)。
目前國外閥門的科研特點(diǎn)，概括起來說有如下幾項(xiàng)：試驗(yàn)研究與新產(chǎn)品開發(fā)密切結(jié)合；內(nèi)部研究課題與引進(jìn)國外技術(shù)密切結(jié)合；重視高新技術(shù)在閥門上的應(yīng)用研究，重視高參數(shù)和特殊工況 用閥門的試驗(yàn)研究，重視閥門基礎(chǔ)理論的研究工作：重視現(xiàn)場試驗(yàn)與改進(jìn)工作。
3.5 制造工藝水平
鑄造方面：國外鑄件為沖天爐加電爐 雙聯(lián)，鑄鋼為電爐加精煉。金屬液質(zhì)量高，化學(xué)成分穩(wěn)定，造型為樹脂砂， 潮膜自動(dòng)線 或機(jī)械造型(機(jī)械化造型約占50 ％ )多數(shù)為微機(jī)控制，設(shè)備先進(jìn)，鑄件尺寸精度高，表面光潔、清砂手段較好。
鍛造方面：國外大多數(shù)采用模鍛，并已經(jīng)采用多向模鍛和閉合膜鍛 。鍛件質(zhì)量高，材料利用率最高可達(dá)95 ％ 。最大鍛造通徑可達(dá)DN500。
熱處理方面：國外熱處理大部分已經(jīng)采用可控?zé)崽幚怼Ｈ缛毡究煽靥幚硪鸭s占70 ％ -～80％ ，還有的采用真空熱處理。氮化也采用了離子氮化、軟氮化、化學(xué)處理等新工藝。
機(jī)械加工方面：國外的加工設(shè)備已經(jīng)自動(dòng)化、數(shù)控化并已經(jīng) 采用了加工中心，還有的應(yīng)用群控設(shè)備進(jìn)行加工、普遍采用了成組技術(shù) 及機(jī)夾 式刀具，數(shù)字式量具、配備有專用清潔裝配車間，試驗(yàn)裝置先進(jìn)、齊全，滲漏量檢測手段先進(jìn)。
3.6 規(guī)格品種與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)水平
從規(guī)格上看，日本約有8000個(gè)規(guī)格，前蘇聯(lián)有28000個(gè)規(guī)格，許多閥門是在基型上改變材料、連接型式和尺寸而形成多品種的“派生閥門”。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的閥門材料多達(dá)百種，鑄鋼件的鋼種有五、六十種之多，尤其是超低碳鋼系列很多，發(fā)展很快，因而國外閥門產(chǎn)品適應(yīng)能力很強(qiáng)。為此，與之相適應(yīng)的閥門標(biāo)準(zhǔn)也很多，僅前蘇聯(lián)就有355項(xiàng)，德國有177項(xiàng)，法國117項(xiàng)等等，國外的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)注重產(chǎn)品性能、質(zhì)量和可*性等綜合性方面的指標(biāo)。
4．國外閥門行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)
自80年代以來，世界各國閥門行業(yè)雖沒有引起震動(dòng)的大變革，但仍出現(xiàn)許多新發(fā)展方向，引起制造商和用戶等有關(guān)方面的重視。
4．1 致力于閥門產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化大生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品互相配套的基礎(chǔ)，各國歷來重視。但由于閥門產(chǎn)品種類繁多，用途廣泛的特點(diǎn)，其標(biāo)準(zhǔn)化步伐顯得十分遲緩，跟不上發(fā)展的需求。
進(jìn)入80年代以來，各國都在重視標(biāo)準(zhǔn)的制訂和修訂工作，以適應(yīng)各工業(yè)部門不斷提出的新要求和不斷擴(kuò)人的 國際貿(mào)易要求。日前，國際上較有影響的閥門標(biāo)準(zhǔn)體系除 lSO 標(biāo)準(zhǔn)外，還有美國的ASME，API，ANSI，MSS及ASTM等標(biāo)準(zhǔn)，德國的DIN標(biāo)準(zhǔn)，日本的JIS標(biāo)準(zhǔn)，英國的BS標(biāo)準(zhǔn)以及法國的FN標(biāo)準(zhǔn)等。自 80年代以來，各國不但重視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，更重視制訂嚴(yán)格的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，如IS09000系列就是一例。出于對環(huán)境問題的關(guān)注，各國相繼制訂了嚴(yán)格控制空氣污染的閥門標(biāo)準(zhǔn)以及閥門清潔度標(biāo)準(zhǔn)等。
4. 2 閥門國際貿(mào)易進(jìn)一步擴(kuò)大
盡管包括石油輸出國組織，拉丁美洲、非洲和東歐在內(nèi)的大多數(shù)發(fā)展中國家的閥門貿(mào)易機(jī)會(huì)大幅度減少，但80年代末至90年代初國際閥門貿(mào)易還是大規(guī)模地發(fā)展了。東亞和東南亞的閥門進(jìn)出口增長迅速，北美和歐共體等發(fā)達(dá)國家問的相互貿(mào)易持續(xù)發(fā)展，都為國際閥門貿(mào)易的擴(kuò)大做出貢獻(xiàn)。德國、意大利、日本和中國的臺灣省等國家和地區(qū)的擴(kuò)大出口，以及美國、英國、法國等進(jìn)口高速增長，形成了國際閥門貿(mào)易繁榮的支撐點(diǎn)。
4. 3 環(huán)境保護(hù)成為閥門高新技術(shù)開發(fā)的著眼點(diǎn)
隨著人類環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，十多年來對閥門行業(yè)提出了更高更新的要求。近些年來美國、日本、德國等國家的許多閥門廠商致力于開發(fā)用于環(huán)境保護(hù)的閥門新產(chǎn)品，他們認(rèn)為這是一個(gè)有利可圖的嶄新市場。閥門造成環(huán)境污染的主要原因有三方面。其一，是有毒物質(zhì)和放射性介質(zhì)通過 密封剮向外界泄漏。其二，是安全閥排空或氣體液體介質(zhì)通過節(jié)流機(jī)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的噪音污染。其三，足飲食工業(yè)或供水系統(tǒng)使用的含有鉛、鋅、鈣等對人體有害的元素制造的管道和閥門容易對輸送的介質(zhì)造成污染，進(jìn)而危害人體健康。
80年代開始，各國相繼開發(fā)了純石墨填料并大力推廣波紋管密封閥門。從而大大地提高了閥門密封的可*性，有效地防止了有毒介質(zhì)外泄。同時(shí)采用多級減壓和分級分解射流的閥門新結(jié)構(gòu)，用以減少或消除噪音。據(jù)美國閥門制造者協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國供水系統(tǒng)使用的閥門的鉛、鋅、鈣的含量正在降低。日本的給水系統(tǒng)也更多地使用了不銹鋼閥門和塑料涂層閥門。為有效地保護(hù)環(huán)境，德國已經(jīng)立法，到1994年禁止在閥門上使用石棉材料制造的填料或墊圈等。
4. 4 閥門工業(yè)中使用的新材料
新技術(shù)的飛速發(fā)展，已使各種工程材料應(yīng)用于閥門制造業(yè)成為可能。閥門材料早已不是傳統(tǒng)上的金屬與非金屬材料的概念了?，F(xiàn)在做為 閥門材料的除無機(jī)材料之外，已經(jīng)開始使用有機(jī)材料和合成材料。近年來，新材料的使用已經(jīng)開發(fā)出大批具有高性能的閥門新產(chǎn)品：
塑料閥門，它是用工程塑料代替金屬材料制造的閥門。具有比不銹鋼閥門或銅閥門更低的成本和易于生產(chǎn)制造并具有防銹耐蝕的特點(diǎn)。已開發(fā)的塑料閥門品種有閘閥、隔膜閥、止回閥、球閥和蝶閥等。
陶瓷閥門，用來制造閥門或閥門構(gòu)件的精密陶瓷具有高溫強(qiáng)度，耐蝕性、耐磨損性和電絕緣性等優(yōu)點(diǎn)。使用陶瓷閥門可以把閥門使用溫度由400℃提高到1200℃以上。利用陶瓷制造的控制閥節(jié)流部件，可使其壽命成倍地提高。
復(fù)合材料閥門，利用碳纖維復(fù)合材料制造的閥門零部件具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
記憶閥門，利用形狀記憶合金或溫記憶合金的可逆性和高彈性制造的閥門可以用來代替恒溫器、不凍水栓和安全防火閥門。
鈦閥，由于純鈦和海綿鈦的鑄造技術(shù)早已過關(guān)，鈦制閥門 得到長足發(fā)展。鈦 閥具有 重量輕和耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)， 早被使用于 宇航工業(yè)和核工業(yè)，近些年來開發(fā)的鈦閥和鈦合金閥門，在提高性能的基礎(chǔ)上，大幅度地降低了成本，使其應(yīng)用前景廣闊。
4.5閥門行業(yè)廣泛使用計(jì)算機(jī)技術(shù)
國外閥門行業(yè)，除閥門計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)在廣泛應(yīng)用之外，閥門計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、(CAPP)也得到了大量應(yīng)用。日本閥門業(yè)界已開發(fā)出用于閥門工業(yè)的柔性制造系統(tǒng)，這就給種類繁多、型號復(fù)雜的閥門產(chǎn)品火規(guī)模生產(chǎn)提供了可能。
