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【閥門國產(chǎn)化】中核蘇閥科技實業(yè)股份有限公司開發(fā)高端閥門國產(chǎn)化之路
一、不忘初心，砥礪前行——ＬＮＧ軸流式止回閥國產(chǎn)化之路
2013年中石化針對此類閥門進行了國產(chǎn)化立項攻關(guān)，并聯(lián)合天然氣分公司、SEI和廣州院，中核科技進行了LNG軸流式止回閥8”1500lb樣機的國產(chǎn)化研制，攻關(guān)技術(shù)難點，并對閥門的特殊結(jié)構(gòu)、材料選擇、密封可靠性、工藝保證、設(shè)計計算、質(zhì)量控制、試驗驗證等進行了大量的工作。為確，F(xiàn)場應(yīng)用的可靠安全性，樣機不僅完成低溫高壓氦氣密封試驗，還進行了2000次（低溫每動作100次進行一次低溫和常溫高壓氦氣檢測，20個循環(huán)）的冷熱交變疲勞壽命試驗，歷經(jīng)2年多的自主創(chuàng)新研發(fā)，2015年12月國內(nèi)首家樣機通過中石化驗收，并榮獲江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品認定。在“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的基礎(chǔ)上逐步進行了工程化應(yīng)用，2019年10月成功將6臺10”-1500lb的LNG軸流式止回閥應(yīng)用到天津LNG現(xiàn)場，目前已安全在線運行兩年多，使用性能達到國際先進水平，替代進口產(chǎn)品。根據(jù)LNG項目低溫軸流式止回閥國產(chǎn)化研制經(jīng)驗，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)標準（第一起草單位），2018年4月30日正式發(fā)布，12月1日實施。
在國產(chǎn)化研發(fā)的進程中，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)“四個一切”的精神，成立研發(fā)項目組，認真對待每一個國產(chǎn)化項目，面對困難從未言放棄，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，替代進口產(chǎn)品。未來中核科技依然會緊跟國家十四五計劃，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；厥淄，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識到綠色環(huán)保的重要性，我們早早提出了可持續(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？墒，作為一種不可再生能源，煉油對中國人，又提出了更多的要求。國外進口的原油價格越來越貴，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“四個一切”核工業(yè)精神的指引下，我們艱苦奮斗，不畏險阻，對石油化工加氫裝置關(guān)鍵工藝閥門的重點和難點進行深入分析，并從中不斷總結(jié)經(jīng)驗，從加氫工況的腐蝕破壞機理及其可能產(chǎn)生的危害入手，最終攻克了加氫閥門國產(chǎn)化的難關(guān)，并從上世紀九十年代初至今對其不斷優(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，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)計手段，建立起了嚴格的加氫閥門質(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、制造、安裝和運行，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，推動了國內(nèi)加氫工業(yè)的發(fā)展。同時，加氫閥門國產(chǎn)化帶來的經(jīng)濟效益也十分可觀，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，堅持以“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
中核蘇閥科技實業(yè)股份有限公司 施進偉
一、東風(fēng)起
為打破外商壟斷，保證國家建設(shè)項目的安全，中石化十年前就啟動了各類關(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，填補了國內(nèi)空白。此后十年，該系列Y型截止閥發(fā)揚光大、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，獲得了多項嘉獎。
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象，見圖2，要求閥瓣、閥桿等運動件不發(fā)生阻塞或卡死。我們的設(shè)計團隊夜以繼日、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，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)進步做出突出貢獻，因此我們榮獲了中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎，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關(guān)鍵閥門的壟斷，保障了國家建設(shè)項目的安全，降低了投資成本，加速了石化工業(yè)的發(fā)展；同時提升了我國關(guān)鍵閥門的設(shè)計和制造水平，形成了新的拳頭產(chǎn)品和利潤增長點，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
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，但真論起對愛國的理解，只能說略知皮毛，知道要愛國，要怎么愛國其實是模糊的。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力中心二期項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)計溫度為550℃，設(shè)計壓力為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，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度、性能，如何實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化、保證加工精度、達到裝配試驗標準，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，離不開團隊的合作與耐心。
工業(yè)產(chǎn)品離不開標準，我們先通讀了適用的相關(guān)標準，然后從主體到細節(jié)，開始了我們的設(shè)計。我們選擇了整體鍛件設(shè)計，在強度安全方面這種設(shè)計要比國外同級產(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，而不是國外普遍采用的縮徑設(shè)計。同時，采用2500lb標準磅級進行設(shè)計，與全通徑相結(jié)合，實現(xiàn)了閥門輕量化的需求，閥門整機重量低于18噸，優(yōu)于國外同級產(chǎn)品。材料選擇也經(jīng)過了反復(fù)的考量，對于關(guān)鍵的閥桿材料，我們選用了在高溫下?lián)碛袠O高許用強度的ASTM A565 616HT材質(zhì)，優(yōu)于國外同級產(chǎn)品采用的ASTM A182 F6a。設(shè)計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)驗豐富的工人詳實討論，最終選定，通過閘板與閥體導(dǎo)軌間嚴密的尺寸配合，實現(xiàn)了閥門在管道上的360°全方位安裝。
項目給的時間充裕而又緊張，有時遇到問題便是幾天沒有進展，有時興致起來又是加班趕工。在大家觀點碰撞，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，同時也為后續(xù)類似項目的推進提供了寶貴的經(jīng)驗。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。而對于當代中國人而言，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”將對液化天然氣（LNG）的利用作為了調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的重點工作，新的能源政策引導(dǎo)并推進著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。在時代使命的號召下，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球閥對工況的要求很高，設(shè)計溫度低至-196℃，氣液膨脹比又高達1:600。而LNG球閥的設(shè)計難點不止在工況上，閥門結(jié)構(gòu)選型，實現(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，都是對我們的考驗？v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，腳踏實地，努力實踐。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)，具備在線拆裝維護功能，同時設(shè)計了閥腔自動泄壓、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，成為了國內(nèi)首家完成中石化LNG球閥國產(chǎn)化研制驗收的企業(yè)，標志我國LNG球閥的一大進步。該類LNG球閥在天津LNG裝置成功運行40多個月后，性能依舊穩(wěn)定，順利通過了中國石化工程化應(yīng)用考驗，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，且其性能指標達到了國際先進水平。未來，中核科技將繼續(xù)加大對深冷閥門的研發(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。履行國企的責(zé)任與擔(dān)當，守初心、擔(dān)使命、找差距、抓落實，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。