【閥門國產(chǎn)化】中核蘇閥科技實(shí)業(yè)股份有限公司開發(fā)高端閥門國產(chǎn)化之路

信息來源：發(fā)布時(shí)間：[2021年12月13日]

一、不忘初心，砥礪前行——ＬＮＧ軸流式止回閥國產(chǎn)化之路

LNG具有超低溫，氣液膨脹比大，易燃易爆的特點(diǎn)。隨著石油天然氣的發(fā)展，液化天然氣（LNG）受到越來越多的重視,與之相配套的超低溫閥門的需求也變得越來越迫切，但由于溫度極低，給超低溫閥門的設(shè)計(jì)和制造帶來一系列技術(shù)難題，材料在低溫下對(duì)閥門的安全性有很大的影響。另外，LNG和低溫工況的特點(diǎn)對(duì)閥門的密封性要求極高，此項(xiàng)技術(shù)長期被國外壟斷，一直依賴于進(jìn)口，價(jià)格高昂且制造周期長。因此設(shè)計(jì)制造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LNG超低溫閥門顯得非常迫切和需要。
2013年中石化針對(duì)此類閥門進(jìn)行了國產(chǎn)化立項(xiàng)攻關(guān)，并聯(lián)合天然氣分公司、SEI和廣州院，中核科技進(jìn)行了LNG軸流式止回閥8”1500lb樣機(jī)的國產(chǎn)化研制，攻關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，并對(duì)閥門的特殊結(jié)構(gòu)、材料選擇、密封可靠性、工藝保證、設(shè)計(jì)計(jì)算、質(zhì)量控制、試驗(yàn)驗(yàn)證等進(jìn)行了大量的工作。為確保現(xiàn)場應(yīng)用的可靠安全性，樣機(jī)不僅完成低溫高壓氦氣密封試驗(yàn)，還進(jìn)行了2000次（低溫每動(dòng)作100次進(jìn)行一次低溫和常溫高壓氦氣檢測，20個(gè)循環(huán)）的冷熱交變疲勞壽命試驗(yàn)，歷經(jīng)2年多的自主創(chuàng)新研發(fā)，2015年12月國內(nèi)首家樣機(jī)通過中石化驗(yàn)收，并榮獲江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品認(rèn)定。在“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的基礎(chǔ)上逐步進(jìn)行了工程化應(yīng)用，2019年10月成功將6臺(tái)10”-1500lb的LNG軸流式止回閥應(yīng)用到天津LNG現(xiàn)場，目前已安全在線運(yùn)行兩年多，使用性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，替代進(jìn)口產(chǎn)品。根據(jù)LNG項(xiàng)目低溫軸流式止回閥國產(chǎn)化研制經(jīng)驗(yàn)，中核科技承擔(dān)了“JB/T13460-2018 液化天然氣用軸流式止回閥”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（第一起草單位），2018年4月30日正式發(fā)布，12月1日實(shí)施。
在國產(chǎn)化研發(fā)的進(jìn)程中，道路是曲折和艱辛的，但我們依然“不忘初心，砥礪前行”，中核科技領(lǐng)導(dǎo)一直高度重視，秉承核工業(yè)“四個(gè)一切”的精神，成立研發(fā)項(xiàng)目組，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)國產(chǎn)化項(xiàng)目，面對(duì)困難從未言放棄，最終LNG軸流式止回閥國產(chǎn)化成功，滿足超低溫工況下的密封，替代進(jìn)口產(chǎn)品。未來中核科技依然會(huì)緊跟國家十四五計(jì)劃，從節(jié)能、環(huán)保、智能化制造等把LNG類閥門推入更高層次。

中核蘇閥科技實(shí)業(yè)股份有限公司

今年是2021年，是中國共產(chǎn)黨建黨100周年。回首往昔，企業(yè)發(fā)展的每一步，都離不開黨的領(lǐng)導(dǎo)。祖國的需要，就是企業(yè)努力的方向，加氫閥門，便是這樣應(yīng)運(yùn)而生的。
第二次工業(yè)革命之后，石油成為了世界上最為核心的能源，黑色的液體黃金流淌而出又歸為塵土，造就了今天的萬家燈火、車水馬龍。誠然，我們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到綠色環(huán)保的重要性，我們?cè)缭缣岢隽丝沙掷m(xù)發(fā)展的理念，可是在尋求新能源的漫長道路上，我們依舊離不開石油，煉油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍舊是重中之重。可是，作為一種不可再生能源，煉油對(duì)中國人，又提出了更多的要求。國外進(jìn)口的原油價(jià)格越來越貴，怎么將其高效的利用？剩余的原油質(zhì)量越來越差，怎么做到更好的提純？這一切的答案都離不開加氫煉化技術(shù)的更新迭代，離不開加氫設(shè)備的更新迭代。作為加氫煉化裝置中的重要組成部分，加氫裝置關(guān)鍵閥門就成為了煉化人新的課題。

作為中國工業(yè)閥門行業(yè)的開辟者，作為核工業(yè)人，在“兩彈一星”精神的指引下，中核科技毅然決然的扛起了加氫閥門國產(chǎn)化的神圣使命。然而，新的研發(fā)注定不會(huì)一帆風(fēng)順，加氫閥門國產(chǎn)化的路上，有一座座我們必須去攀爬的高峰。怎么讓閥門在高溫高壓下正常工作？怎么解決臨氫工況下硫化氫的腐蝕？怎么在混有固體顆粒的多相流中讓閥門正常使用？在“四個(gè)一切”核工業(yè)精神的指引下，我們艱苦奮斗，不畏險(xiǎn)阻，對(duì)石油化工加氫裝置關(guān)鍵工藝閥門的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行深入分析，并從中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從加氫工況的腐蝕破壞機(jī)理及其可能產(chǎn)生的危害入手，最終攻克了加氫閥門國產(chǎn)化的難關(guān)，并從上世紀(jì)九十年代初至今對(duì)其不斷優(yōu)化，在中石化洛陽工程公司、中國石化建設(shè)工程公司等的指導(dǎo)下，調(diào)整中尋找最優(yōu)的材料配對(duì)，最合理的鍛造、鑄造與焊接工藝，以“理論力學(xué)+有限元分析+核電閥門應(yīng)力分析法”的多元化設(shè)計(jì)手段，建立起了嚴(yán)格的加氫閥門質(zhì)量保證體系，順利的完成了閘閥、截止閥與止回閥的國產(chǎn)化工作。
耕耘終有收獲。中核科技研發(fā)的加氫閥門不僅做到了該類閥門自主設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行，還解決了閥門維修備件供應(yīng)和技術(shù)支持困難的問題，打破了國外廠家在該領(lǐng)域的壟斷地位，推動(dòng)了國內(nèi)加氫工業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，加氫閥門國產(chǎn)化帶來的經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀，其采購成本降低了約35%，采購周期縮短了約50%。

未來，中核科技將繼續(xù)以高端閥門應(yīng)用和國產(chǎn)化為己任，以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，堅(jiān)持以“技術(shù)+市場+服務(wù)”破局行業(yè)，提高我國閥門核心設(shè)備的競爭力，致力于成為國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的流體控制設(shè)備集成供應(yīng)商。

二、與中石化同行，閥門國產(chǎn)化戰(zhàn)果豐碩

中核蘇閥科技實(shí)業(yè)股份有限公司施進(jìn)偉

一、東風(fēng)起

為打破外商壟斷，保證國家建設(shè)項(xiàng)目的安全，中石化十年前就啟動(dòng)了各類關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化研制，多年來已經(jīng)取得了豐碩的成果，其中就包括閥門國產(chǎn)化。當(dāng)年，我們乘著中石化閥門國產(chǎn)化東風(fēng)，依托中石化天津和鎮(zhèn)海百萬噸乙烯裝置的興建，攻堅(jiān)克難，完成了包括18" 、2500lb在內(nèi)的系列高溫高壓Y型截止閥的研制，見圖1，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。此后十年，該系列Y型截止閥發(fā)揚(yáng)光大、推廣應(yīng)用在國內(nèi)乙烯裝置上，完全打破了外商壟斷，為國家作出了突出貢獻(xiàn)，獲得了多項(xiàng)嘉獎(jiǎng)。

二、戰(zhàn)鼓擂

高溫高壓Y型截止閥是乙烯裝置的關(guān)鍵閥門，要求在540℃高溫工況下能夠靈活操作，提出了動(dòng)作可靠性研究課題。該課題以閥體、閥瓣和閥桿為主要研究對(duì)象，見圖2，要求閥瓣、閥桿等運(yùn)動(dòng)件不發(fā)生阻塞或卡死。我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)夜以繼日、嘔心瀝血、千錘百煉取得了研究突破，現(xiàn)分享如下。

1)閥體導(dǎo)向表面全部精加工，增加導(dǎo)向靈活度。

2)閥瓣靠閥體精加工表面全程導(dǎo)向，閥瓣導(dǎo)向面堆焊硬質(zhì)合金。

3)閥瓣與閥體采用同種材料，降低熱膨脹影響。

4)按高溫要求控制閥瓣與閥體的最小導(dǎo)向間隙。

5)加長閥瓣導(dǎo)向長度，配合閥瓣整體設(shè)計(jì)，增加導(dǎo)向的可靠性。

6)設(shè)置導(dǎo)向筋，避免閥瓣在出口端卡阻。

7)計(jì)算閥桿與閥瓣的配合間隙，使閥桿具有理想的受力狀態(tài)。

8)閥桿采用耐高溫材料616HT，按苛刻工況設(shè)置安全系數(shù)。

三、戰(zhàn)果豐

自主研發(fā)的高溫高壓Y型截止閥已經(jīng)取得國家發(fā)明專利，填補(bǔ)了我國乙烯裝置關(guān)鍵閥門的空白，國產(chǎn)化意義重大。為此國家四部委給我們頒發(fā)了國家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書，見圖3。

高溫高壓Y型截止閥為我國閥門工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步做出突出貢獻(xiàn)，因此我們榮獲了中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)，見圖4。

乘著中石化閥門國產(chǎn)化東風(fēng)，高溫高壓Y型截止閥國產(chǎn)化研發(fā)取得了重大成功。我們已經(jīng)建立起完整的產(chǎn)品系列，從1/2"到24"、2500lb Y型截止閥在國內(nèi)乙烯裝置上已經(jīng)遍地開花，結(jié)出豐碩成果。我們欣喜相傳，無論是鍛鋼閥，還是鑄鋼閥；是小口徑，還是大口徑，都經(jīng)千錘百煉，值得信賴。

乘著中石化閥門國產(chǎn)化東風(fēng)，我們完全打破了外商對(duì)關(guān)鍵閥門的壟斷，保障了國家建設(shè)項(xiàng)目的安全，降低了投資成本，加速了石化工業(yè)的發(fā)展；同時(shí)提升了我國關(guān)鍵閥門的設(shè)計(jì)和制造水平，形成了新的拳頭產(chǎn)品和利潤增長點(diǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

三、與祖國同行，促企業(yè)發(fā)展—記超大口徑高壓鍛鋼閘閥國產(chǎn)化

我是一名普通的職工，就職于中核科技。我們70年代人生在紅旗下，長在新中國，打幼兒園起就沒斷過愛國主義教育，但真論起對(duì)愛國的理解，只能說略知皮毛，知道要愛國，要怎么愛國其實(shí)是模糊的。直到工作以后，在單位的信任下，接觸了一些國產(chǎn)化的項(xiàng)目，我才慢慢真正理解了，到底怎樣去愛國，怎樣與祖國同行。
某大型煉化一體化動(dòng)力中心二期項(xiàng)目主蒸汽管道需求一種大口徑高壓鍛鋼閘閥，公稱通徑為DN700，設(shè)計(jì)溫度為550℃，設(shè)計(jì)壓力為15.0MPa，主體材質(zhì)為ASTM A182 F91，介質(zhì)為過熱蒸汽，目前屬國內(nèi)最大規(guī)格蒸汽管道閘閥。憑多年工作經(jīng)驗(yàn)，采用常規(guī)自緊密封結(jié)構(gòu)，肯定存在不少問題。如何保證閥門各零件的強(qiáng)度、性能，如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化、保證加工精度、達(dá)到裝配試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，都是我們需要考慮的。國產(chǎn)化研發(fā)的初始，是繁瑣的數(shù)據(jù)分析論證，想要把它理順，離不開團(tuán)隊(duì)的合作與耐心。

工業(yè)產(chǎn)品離不開標(biāo)準(zhǔn)，我們先通讀了適用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，然后從主體到細(xì)節(jié)，開始了我們的設(shè)計(jì)。我們選擇了整體鍛件設(shè)計(jì)，在強(qiáng)度安全方面這種設(shè)計(jì)要比國外同級(jí)產(chǎn)品的鍛焊和鑄件結(jié)構(gòu)更為優(yōu)異。而為了保證蒸汽管道的流量、流速及減少噪聲，我們采用了全通徑設(shè)計(jì)，而不是國外普遍采用的縮徑設(shè)計(jì)。同時(shí)，采用2500lb標(biāo)準(zhǔn)磅級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與全通徑相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了閥門輕量化的需求，閥門整機(jī)重量低于18噸，優(yōu)于國外同級(jí)產(chǎn)品。材料選擇也經(jīng)過了反復(fù)的考量，對(duì)于關(guān)鍵的閥桿材料，我們選用了在高溫下?lián)碛袠O高許用強(qiáng)度的ASTM A565 616HT材質(zhì)，優(yōu)于國外同級(jí)產(chǎn)品采用的ASTM A182 F6a。設(shè)計(jì)最忌諱的便是閉門造車，關(guān)于閥門的安裝，我們反復(fù)商討，多次深入車間，與經(jīng)驗(yàn)豐富的工人詳實(shí)討論，最終選定，通過閘板與閥體導(dǎo)軌間嚴(yán)密的尺寸配合，實(shí)現(xiàn)了閥門在管道上的360°全方位安裝。
項(xiàng)目給的時(shí)間充裕而又緊張，有時(shí)遇到問題便是幾天沒有進(jìn)展，有時(shí)興致起來又是加班趕工。在大家觀點(diǎn)碰撞，互相探討，彼此說服中。忙碌和壓力帶來的不是疲憊，而是興奮。超大口徑高壓鍛鋼閘閥國產(chǎn)化成功打破了國外的壟斷，極大的降低了國內(nèi)企業(yè)的采購成本，同時(shí)也為后續(xù)類似項(xiàng)目的推進(jìn)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這不只是中核科技的成功，更是中國的成功。祖國的需要就是企業(yè)的指引，企業(yè)的信任讓我們成就了自我。作為閥門技術(shù)研發(fā)人員，急用戶之所需，解用戶之所困，就是一種愛國情懷。做好祖國需要我們完成的工作，就是愛國。我們，與祖國同行。

四、與祖國同行，促企業(yè)發(fā)展—記LNG球閥國產(chǎn)化

新的時(shí)代有新的使命。建黨百年，從抵御帝國主義侵略，建立新中國，到社會(huì)主義建設(shè)的探索與改革開放，我們的先輩完成了屬于他們的使命。而對(duì)于當(dāng)代中國人而言，尋找并利用新的清潔能源，無疑是我們的重要使命之一，液化天然氣（LNG）就是這樣的一種新興清潔能源。

祖國引領(lǐng)著我們?nèi)ヌ剿鬟@一新能源更好的利用方式。國家“十三五”將對(duì)液化天然氣（LNG）的利用作為了調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)工作，新的能源政策引導(dǎo)并推進(jìn)著LNG行業(yè)的發(fā)展，LNG工廠、接收站、氣化站等日益增多，而這些裝置，離不開深冷閥門這一關(guān)鍵設(shè)備。因此，想要更好的發(fā)展，我們必須要做的，便是擺脫國外壟斷的層層束縛，只有實(shí)現(xiàn)LNG深冷閥門國產(chǎn)化，我們才能保障國家能源安全。在時(shí)代使命的號(hào)召下，懷著為祖國建設(shè)添磚加瓦的心，中核科技走上了LNG球閥的國產(chǎn)化之路。

國產(chǎn)化路上的坎坷，是預(yù)料之中的。LNG球閥對(duì)工況的要求很高，設(shè)計(jì)溫度低至-196℃，氣液膨脹比又高達(dá)1:600。而LNG球閥的設(shè)計(jì)難點(diǎn)不止在工況上，閥門結(jié)構(gòu)選型，實(shí)現(xiàn)在線維修，選擇密封材料，控制配合間隙，保證安全性能等等，都是對(duì)我們的考驗(yàn)。縱然任務(wù)艱巨，我們中國人不畏困難，我們中核人不畏困難！

積極探索，腳踏實(shí)地，努力實(shí)踐。中核科技積極探索新技術(shù)、新方案，在一次次失敗中不斷總結(jié)與優(yōu)化，最終在“卡脖子”產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新，攻克了相關(guān)的技術(shù)難題。中核科技研制的LNG球閥采用了整體上裝固定式結(jié)構(gòu)，具備在線拆裝維護(hù)功能，同時(shí)設(shè)計(jì)了閥腔自動(dòng)泄壓、防火、防靜電、閥桿防吹出的結(jié)構(gòu)，保障了閥門的使用安全。2016年，中核科技完成了NPS2、CLASS1500上裝式LNG球閥-196℃低溫1000次性能型式試驗(yàn)，成為了國內(nèi)首家完成中石化LNG球閥國產(chǎn)化研制驗(yàn)收的企業(yè)，標(biāo)志我國LNG球閥的一大進(jìn)步。該類LNG球閥在天津LNG裝置成功運(yùn)行40多個(gè)月后，性能依舊穩(wěn)定，順利通過了中國石化工程化應(yīng)用考驗(yàn)，其可靠的質(zhì)量證明了我們的成功，證明了中國LNG球閥國產(chǎn)化的成功。

從研發(fā)設(shè)計(jì)到加工制造，中核科技全面掌握了LNG球閥的研制技術(shù)，開發(fā)出了適用于超低溫工況的閥門產(chǎn)品，且其性能指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。未來，中核科技將繼續(xù)加大對(duì)深冷閥門的研發(fā)投入，不斷創(chuàng)新、改良，為天然氣液化裝置低溫閥門國產(chǎn)化做出更多、更大的貢獻(xiàn)。履行國企的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，守初心、擔(dān)使命、找差距、抓落實(shí)，與祖國同行，促企業(yè)發(fā)展，致力于成為國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的流體控制設(shè)備集成供應(yīng)商。