閥門作為石油化工工藝裝置的關(guān)鍵控制部件，承擔(dān)著截?cái)嘟橘|(zhì)、調(diào)節(jié)流量、安全防護(hù)等關(guān)鍵功能，其性能直接關(guān)系到裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行與產(chǎn)業(yè)升級(jí)進(jìn)程。中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司技術(shù)總監(jiān)、教授級(jí)高工柯松林先生，深耕管道材料技術(shù)管理領(lǐng)域多年，參與多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定與國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)項(xiàng)目，以下結(jié)合其專業(yè)見(jiàn)解，多方面解析閥門在石油化工行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及未來(lái)趨勢(shì)。

一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與閥門應(yīng)用關(guān)鍵需求

當(dāng)前，我國(guó)煉化行業(yè)已進(jìn)入 “降油增化” 的轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，煉油產(chǎn)能達(dá) 9.1 億噸 / 年趨于飽和，行業(yè)重點(diǎn)向 “油轉(zhuǎn)化”“油轉(zhuǎn)特” 方向發(fā)展，推廣漿態(tài)床渣油加氫、深度催化裂解等新工藝；化工領(lǐng)域則聚焦烯烴、芳烴原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)煉化一體化、丙烷脫氫等項(xiàng)目延伸高附加值產(chǎn)品鏈條。這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)閥門的適配性提出了更高要求，閥門應(yīng)用與工藝技術(shù)、裝置規(guī)模、工況條件及介質(zhì)特性密切相關(guān)。

以漿態(tài)床渣油加氫裝置為例，其反應(yīng)系統(tǒng)溫度達(dá) 454℃、壓力 22.6MPa，介質(zhì)為氣液固三相漿液，具有強(qiáng)沉積和結(jié)焦傾向，管道系統(tǒng)需避免流動(dòng)死區(qū)，因此需選用無(wú)死區(qū)的多通道柱塞閥。同時(shí)，隨著腐蝕性工況的材料升級(jí)，奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鎳基合金等材質(zhì)的閥門在行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜腐蝕環(huán)境。

二、關(guān)鍵閥門的定義與應(yīng)用特性

關(guān)鍵閥門通常從投資額度、供貨周期、工藝重要性、工況苛刻程度等維度界定，這類閥門多應(yīng)用于關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，工況涉及高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、高磨損等，介質(zhì)常具有易燃、易爆、有毒等特性。

（一）高壓臨氫閥門

主要應(yīng)用于加氫裝置的高壓臨氫管道，需應(yīng)對(duì)高溫氫、硫化氫腐蝕及低溫濕硫化氫腐蝕，面臨高壓、高泄漏風(fēng)險(xiǎn)與強(qiáng)腐蝕性的多重挑戰(zhàn)，氫氣泄漏可能引發(fā)BOOM，硫化氫則存在毒性危害。因此，該類閥門要求材料性能優(yōu)異、耐高溫高壓、密封嚴(yán)密、安全可靠性高且抗腐蝕能力強(qiáng)。2010 年以前，高壓臨氫閥門主要依賴美國(guó) EDWARD、加拿大 VELAN 等進(jìn)口品牌，價(jià)格昂貴且供貨周期長(zhǎng)、維修不便。

（二）S Zorb 耐磨球閥

適配 S Zorb 裝置的吸附劑管道，設(shè)計(jì)溫度 470℃，處于臨氫環(huán)境且吸附劑磨損嚴(yán)重，閥門使用壽命直接影響裝置連續(xù)運(yùn)行。其關(guān)鍵要求包括耐高溫、耐磨損、抗氫腐蝕、密封嚴(yán)密及長(zhǎng)維修周期，是保障脫硫工藝穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)備。

三、閥門選型與采購(gòu)流程

（一）選型流程

工藝專業(yè)根據(jù)生產(chǎn)需求確定閥門類型并標(biāo)注于工藝流程圖，材料專業(yè)再結(jié)合工況條件與介質(zhì)特性，明確閥門的材料、內(nèi)件、壓力等級(jí)、連接型式、制造及檢驗(yàn)試驗(yàn)等技術(shù)要求，較終編制采購(gòu)技術(shù)規(guī)范，確保閥門與工藝需求精細(xì)匹配。

（二）采購(gòu)流程

中石化采用多元化采購(gòu)方式，以公開(kāi)招標(biāo)為主，輔以詢比價(jià)、框架協(xié)議采購(gòu)等，依托 ERP、電子招標(biāo)系統(tǒng)、EPEC 平臺(tái)等統(tǒng)一采購(gòu)平臺(tái)開(kāi)展工作。采購(gòu)流程嚴(yán)格遵循 “編制招標(biāo)技術(shù)文件 — 下達(dá)采購(gòu)預(yù)案 — 評(píng)估與評(píng)審招標(biāo)方案 — 招標(biāo)委托審批 — 掛網(wǎng)售賣標(biāo)書 — 開(kāi)標(biāo)評(píng)標(biāo) — 定標(biāo)公示 — 中標(biāo)通知” 的規(guī)范流程，保障采購(gòu)過(guò)程的公開(kāi)、公正、高效。

四、綠色低碳趨勢(shì)下的閥門新要求

在 “雙碳” 目標(biāo)帶領(lǐng)下，石油化工行業(yè)積極布局氫能全產(chǎn)業(yè)鏈、CCUS（碳捕集、利用與封存）、生物可降解塑料等綠色低碳項(xiàng)目，對(duì)閥門提出了新的技術(shù)要求。

以加氫站為例，高壓氫氣系統(tǒng)操作壓力分為 35MPa 和 70MPa，氫氣易導(dǎo)致材料氫脆，降低材料韌性并引發(fā)應(yīng)力開(kāi)裂。加氫站高壓氫氣閥門以小口徑球閥、針閥和止回閥為主，材質(zhì)選用 316 或 316L/316 雙牌號(hào)奧氏體不銹鋼（Ni 含量不小于 12%），端面連接采用機(jī)械抓緊雙卡套接頭或高壓錐面螺紋接頭（C&T 接頭）。同時(shí)，閥門需通過(guò) API 641 低逸散認(rèn)證（泄漏率低于 100ppm），經(jīng) 69barg 氮?dú)庑孤┰囼?yàn)（閥座泄漏率≤0.1Ncm3/min），具備閥桿防沖出結(jié)構(gòu)，并完成 40000 次循環(huán)壽命試驗(yàn)、氦氣泄漏試驗(yàn)（泄漏率＜10Ncm3/h）及 1.5 倍額定壓力的靜水壓力試驗(yàn)（保壓 30min 無(wú)泄漏）。

五、閥門標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制

（一）關(guān)鍵應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

石油化工項(xiàng)目閥門主要采用美國(guó) API 標(biāo)準(zhǔn)，少量選用英國(guó) BS 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際 ISO 標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)包括 API 600（鋼制閘閥）、API 602（小口徑閘閥、截止閥、止回閥）、API 608（金屬球閥）、API 609（蝶閥）、API 598（閥門檢驗(yàn)與試驗(yàn)）等。材料標(biāo)準(zhǔn)以美國(guó) ASTM 標(biāo)準(zhǔn)為主，腐蝕試驗(yàn)遵循 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)與 NACE 標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)苛刻工況，工程公司會(huì)提出嚴(yán)于標(biāo)準(zhǔn)的特殊技術(shù)要求，保障閥門可靠性。

（二）供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制

中石化通過(guò) “制造商資格條件審查 — 技術(shù)評(píng)審 — 商務(wù)評(píng)審” 的三維評(píng)價(jià)體系完善競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。資格條件審查確保合格供應(yīng)商參與；技術(shù)評(píng)審涵蓋認(rèn)證證書、裝備能力、研發(fā)水平、供貨業(yè)績(jī)等多維度；商務(wù)評(píng)審采用基準(zhǔn)價(jià)法，避免較低中標(biāo)，保障產(chǎn)品質(zhì)量與服務(wù)。對(duì)特殊閥門則提高資質(zhì)要求，聚焦裝備能力、研發(fā)水平與相關(guān)業(yè)績(jī)，確保滿足苛刻工況需求。

六、關(guān)鍵閥門國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)成果

中石化長(zhǎng)期致力于關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，柯松林先生參與了高壓臨氫閥、高壓軌道球閥等多項(xiàng)國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)項(xiàng)目，取得特別成效。

（一）高壓軌道球閥

2012 年以前，加氫裂化裝置用高壓軌道球閥依賴美國(guó) ORBIT、荷蘭 CONTROL SEAL 等進(jìn)口品牌。2012 年 10 月，中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司聯(lián)合多家單位立項(xiàng)攻關(guān)，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化（閥桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)外置、球體及下支承耳軸一體化設(shè)計(jì)）、研發(fā)加氫工況耐磨涂層、采用高精度數(shù)控磨削設(shè)備、搭建模擬工況試驗(yàn)平臺(tái)等創(chuàng)新舉措，成功研制出高壓軌道球閥。2015 年樣機(jī)在廣州石化工業(yè)化試驗(yàn)成功，2017 年通過(guò)科技成果鑒定，整體技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。截至 2022 年 5 月，國(guó)產(chǎn)化軌道球閥累計(jì)在線運(yùn)行超 6000 臺(tái)，其中高壓加氫裝置用超過(guò) 1000 臺(tái)，比較大規(guī)格涵蓋 Class2500 NPS10、Class1500 NPS16 等，打破了國(guó)外壟斷。

（二）高壓臨氫閥門

2010 年，依托中石化長(zhǎng)嶺分公司渣油加氫裝置，相關(guān)單位啟動(dòng)高壓臨氫閥門國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，制定框架技術(shù)協(xié)議并在五套柴油加氫裝置開(kāi)展攻關(guān)。2011 年樣機(jī)投入工業(yè)化試驗(yàn)，2012 年通過(guò)技術(shù)成果鑒定，技術(shù)水平達(dá)國(guó)際先進(jìn)。此后，中石化 24 套加氫裝置升級(jí)改造均采用國(guó)產(chǎn)化高壓臨氫閥門，成功打破國(guó)外廠商壟斷，形成良性市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

七、行業(yè)發(fā)展前景與閥門未來(lái)方向

（一）行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

石油化工行業(yè)將向綠色低碳深度轉(zhuǎn)型，推進(jìn)與綠氫、綠電的產(chǎn)業(yè)耦合，規(guī)?；l(fā)展 CCUS，布局生物化工與廢舊化工材料循環(huán)利用。氫能作為清潔能源，未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大，預(yù)計(jì) 2030 年我國(guó)氫氣年均需求量達(dá) 4000 萬(wàn)噸，2050 年達(dá) 6000 萬(wàn)噸，氫網(wǎng)將與電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)構(gòu)建立體能源網(wǎng)絡(luò)。

（二）閥門發(fā)展方向

閥門產(chǎn)品將緊密契合產(chǎn)業(yè)變革需求，在氫能制氫、長(zhǎng)輸、加氫站等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。其中，電解水制氫作為綠氫重點(diǎn)發(fā)展方向，將帶動(dòng)相關(guān)閥門需求；氫氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)滯后的現(xiàn)狀亟待改善，相關(guān)閥門技術(shù)需持續(xù)突破；液氫因能量密度高、運(yùn)輸成本低，其生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、加注用閥門將成為研發(fā)熱點(diǎn)，需滿足 - 253℃較低溫與低溫絕熱要求。未來(lái)，閥門行業(yè)需聚焦材料升級(jí)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能化與數(shù)字化提升，為石油化工行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供可靠支撐。

柯松林先生建議，終端用戶應(yīng)提前制定招標(biāo)方案，采用綜合評(píng)分法，支持民族品牌；閥門廠商需完善質(zhì)量體系，加強(qiáng)研發(fā)與智能化生產(chǎn)，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才；工程公司則將持續(xù)發(fā)揮紐帶作用，平衡廠商與用戶需求，推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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