紧急切断阀及其应用概述

符明海

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

紧急切断阀又称为安全切断阀，在遇到突发情况时，该阀会迅速关闭或打开，避免发生事故。危化品储罐、储运设备和输送管道上都要求设置紧急切断阀，应急工况时，这些阀无需人工操作或电气控制就会自行关闭。

2006 年颁布的TSG D2001—2006 《压力管道元件制造许可规则》［1］将紧急切断阀归于阀门的典型品种内，制造许可按照阀门许可专项条件。 2014年，国家质检总局发布了《关于修订<特种设备目录>的公告（2014 年第114 号）》［2］，将紧急切断阀与安全阀、 爆破片装置和气瓶阀门4 个品种一并纳入安全附件种类。 2015 年， 国家质检总局发布了《质检总局办公厅关于压力管道气瓶安全监察工作有关问题的通知（质检办特〔2015〕675 号）》［3］，规定了“新《目录》将紧急切断阀划入安全附件种类，由总局负责实施制造许可，不再划分级别，但应限定产品参数范围， 其许可条件暂按TSG D2001—2006《压力管道元件制造许可规则》中阀门的许可条件要求执行”。 直到2019 年1 月16 日，国家市场监管总局发布的2019 年第3 号《市场监管总局关于特种设备行政许可有关事项的公告》［4］中，将安全阀、爆破片装置、紧急切断阀和气瓶阀门4 个项目归于安全附件制造单位许可，同年又颁布TSG 07—2019 《特种设备生产和充装单位许可规则》［5］，划分了紧急切断阀的级别，并规定了制造许可的专项条件。 由此可见，紧急切断阀的品种定性从阀门到安全附件、 许可条件从阀门许可条件到有专项条件的“升级”，是人们对紧急切断阀重要性、安全性的认识发生根本转变的结果。

1 紧急切断阀

紧急切断阀因其特殊性，种类繁多，按功能划分为4 类。

1.1 过流量切断型

过流量切断型紧急切断阀 （简称过流阀）工作温度一般不高于50℃， 适用介质为液化石油气、液氨、液氮、液态二氧化硫、丙烯、丙烷、丁烷、丁二烯及其混合物。 过流阀广泛用在罐/槽车（图1）、罐式集装箱、储罐或管道上，应急情况下可手动或自动快速关闭，其工作原理为：当流经阀门的介质流量超过允许值时，阀芯和阀座（图2）构成的节流面会造成介质压差增大， 推动阀瓣关闭；当阀后管道破裂，流量增大超过管道额度流量时，该阀也会迅速关闭从而切断介质。

图1 槽车用过流阀

图2 过流阀的阀芯和阀座

过流阀的额定流量是阀门自动关闭前允许通过的最大流量，管道中介质的流量超过额定流量所引起的压差作用于阀门， 完成自动关闭，额定流量的误差允许在±10%以内。

过流阀的最高工作压力为罐体的设计压力，按照GB/T 22653—2008《液化气体设备用紧急切断阀》［6］规定，过流阀的最高工作压力随充装介质的不同而不同（表1）。

表1 过流阀的最高工作压力 MPa

1.2 热熔切断型

热熔切断型紧急切断阀（简称热熔阀）通常为低温介质紧急切断阀（图3），常用于低温工况（-196～-29℃），适用于氧、氮、氩、天然气及乙烯等的低温介质。 管道的公称通径大于50mm 时，阀体通常选用铸件（图3a）；公称通径不大于50mm且公称压力不高于1 500Lb 级（10.335MPa）时，阀体通常选用模锻件（图3b）； 公称通径不大于50mm 且公称压力高于1 500Lb 级时， 阀体大多选用自由锻件（图3c）。

图3 低温介质用热熔阀

热熔阀通常安装在储运低温介质的罐车（槽车）、储罐或管道上，阀门与管道连接可采用对接焊和承插焊形式，图4 为用于低温液氧储槽出口管道上的热熔阀，图5 为用于液化石油气等易燃介质储罐站的热熔阀。 易熔塞是热熔阀中的一个重要元件， 当外界发生火灾或温度急剧升高时，操作人员无法靠近阀门，阀门周围环境温度超过阀执行器上易熔塞的温度并达到紧急自动切断温度（70℃±5℃）时，易熔塞熔化，执行机构上的气/液卸载，阀门在复位弹簧作用下自动关闭。

图4 低温液氧储槽出口管道上的热熔阀

图5 液化石油气等易燃介质储罐站的热熔阀

需要强调的是：液化天然气罐式集装箱用热熔阀，壳体（包括阀体、阀盖）强度试验压力按4倍罐体设计压力进行试验；用于其他情况的热熔阀，壳体（包括阀体、阀盖）强度试验压力为公称压力的1.5 倍； 发生紧急情况时， 阀从开始关闭起，应在10s 内闭合；罐车和槽车用的热熔阀还应进行振动试验，试验后零部件应无损伤、紧固件应无松脱。

1.3 超压/欠压切断型

超压/欠压切断型紧急切断阀 （简称超压/欠压阀）的工作原理如图6 所示。

图6 超压/欠压切断型紧急切断阀的工作原理示意图

超压切断保护工作原理：阀门自身带有压力感应管道超压的元件装置，该压力信号取自阀后管道的压力，导管将采集到的管线压力信号传输至压力感应元件装置。 当阀出口管道的压力出现超压时，执行机构中推杆力大于由超压弹簧力所设定的平衡压力保护值，推杆向下运动，压迫平衡轴向下，O 形支点被推着向上运动， 打破了预先设置好的平衡，因此平衡轴的挂钩将失去对控制杆的约束，阀座弹簧力推动阀瓣快速向阀座运动，阀瓣便切断管线气流发挥超压保护作用。

欠压切断保护工作原理与超压切断保护工作原理相似： 当阀出口管道的压力出现欠压时，执行机构中推杆力小于由欠压弹簧力所设定的平衡压力保护值，推杆向上运动，带动平衡轴向上，O 形支点被推着向上运动， 打破了预先设置好的平衡，因此平衡轴的挂钩将失去对控制杆的约束， 阀座弹簧力推动阀瓣快速向阀座运动，阀瓣便切断管线气流发挥欠压保护作用。

图7 为长输管线陕京四线西集分输站的超压/欠压阀，型号为A400-DN400-CLASS600RF，公称通径400mm，公称压力Class600（10MPa），现场运行压力7.6MPa。

图7 长输管线陕京四线西集分输站的超压/欠压阀

1.4 拉断切断型

常规的油品装卸设备有软管和流体装卸臂（包括船用输油臂和陆用鹤管）两类。 通常在油品装卸过程中， 虽有严格的操作规程作为保障，但事故也时有发生，例如：槽车（火车、汽车）因操作失误等原因，在未与软管分开的情况下驶离工作区，拉断软管造成油品大量外泄，一旦遇到摩擦或静电火花会即刻引发事故； 槽车正在装卸，现场突然失火，不能用正常的方法分开槽车和装卸臂，造成槽车不能迅速逃离现场。 以上情形均会酿成重大人身和财产安全事故，造成经济损失和环境污染。 为防患于未然，减小事故损失，设计装卸设备配备紧急脱离装置是油品储运过程中保证安全和环保的重大举措。

紧急脱离装置必须具备以下3 个特点：

a. 使设备能够自动、快速脱离；

b. 脱离后的两部分各自能有效地封闭密封；

c. 避免常规操作时出现“脱离”的状况。

拉断切断型紧急切断阀（简称拉断阀）如图8所示，主体为两个可脱开止回的密封阀，通过可拉断的螺栓连接。 该密封阀一般为弹簧力关闭的单向阀（由壳体、阀瓣、主密封圈、主密封座及导流板等组成），当输送管道出现过载拉伸（拉伸力超过允许值）时，拉断阀中的连接螺栓脱开，两个止回阀自动封闭密封，阻止管道液体泄漏。 拉断阀常用于移动罐车装货或卸货使用的卸车胶管，该胶管主要用于易燃、易爆和危化品的移动储罐与固定设备间的介质输送。

图8 拉断阀

2 紧急切断阀的应用

4 种紧急切断阀的应用情况分述如下：

a. 过流量切断型。当流经过流阀介质的流量超过允许值时，由过流阀阀芯和阀座构成的节流面会引起介质产生更大的压差力来推动阀瓣完成关闭。 该阀门适用于液体危化品。

b. 热熔切断型。 火灾时，热熔阀周围环境温度急剧升高， 超过阀执行器上易熔塞的温度时，易熔塞就会熔化，执行机构上的气/液卸载，该阀门在复位弹簧作用下即刻自动关闭。

c. 超压/欠压切断型。 超压/欠压阀自身带有压力感应管道超压/欠压的元件，压力信号取自阀后管道的压力， 当阀出口管道的气体压力超出（升高/下降）额定范围时，感应超压/欠压元件会动作——自动关闭阀门。 该阀门具有超压自动切断、欠压自动切断的单一或双重功能。

d. 拉断切断型。拉断阀由两个可脱开止回密封阀及其连接面间有拉断功能的连接螺栓组成，当输送管道出现过载拉伸时，超过允许值的拉伸力直接拉断连接螺栓，无需电、液等外加动力，并且脱开后的两个止回阀能自动密封。

3 结束语

2019 年， 国家市场监管总局发布的公告中，将安全阀、爆破片装置、紧急切断阀和气瓶阀门4个项目归于安全附件制造单位许可。 在特种设备生产单位许可目录中将紧急切断阀分为A 级和B 级（A 级为用于移动容器上的紧急切断阀，是由总局实施的子项目；B 级为其他紧急切断阀，是由总局授权省级市场监管部门实施或由省级市场监管部门实施的子项目），并按TSG 07—2019《特种设备生产和充装单位许可规则》附录4 中紧急切断阀专项条件进行制造许可。

紧急切断阀的制造单位应当持有相应的特种设备制造许可证，紧急切断阀需要经国家质检总局核准的型式试验机构进行型式试验，取得型式试验报告和证书后方可生产和销售。