石油化工裝置閥門密封及泄漏問(wèn)題研究

蘇祥　李強(qiáng)　郭金

摘 要：作為是由化工管道系統(tǒng)中必不可少的控制元件，閥門主要用來(lái)保護(hù)管路、實(shí)現(xiàn)裝置安全有效運(yùn)行。它在石化煉油裝置中的安全正常運(yùn)行十分重要。判斷閥門密封好壞是判斷其性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)閥門的密封原理進(jìn)行相應(yīng)的分析，并對(duì)閥門填料和泄漏的原因進(jìn)行闡述，并在此基礎(chǔ)上提出改善的方法。

關(guān)鍵詞：密封；泄漏；填料

中圖分類號(hào)：TU276.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

閥門是石油化工管道系統(tǒng)中必要的控制元件，同時(shí)還是保護(hù)管路、實(shí)現(xiàn)裝置安全有效運(yùn)行的重要管路元件，在石油管線中主要用來(lái)開啟或是關(guān)閉管路以及對(duì)流體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在石油化工生產(chǎn)中各種介質(zhì)主要是腐蝕性強(qiáng)、有毒以及易燃易爆的物體，一旦出現(xiàn)閥門泄漏的狀況不僅會(huì)造成嚴(yán)重的原料和產(chǎn)品的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此為了確保安全生產(chǎn)必須保證閥門的安全運(yùn)行。從環(huán)保角度上看，閥門泄漏直接造成的環(huán)境污染也需要人們對(duì)其進(jìn)行重視。

1 閥門的密封性

閥門的密封性主要指的是閥門各個(gè)密封部位組織介質(zhì)泄漏的能力，它是評(píng)價(jià)閥門質(zhì)量好壞最重要的技術(shù)性能指標(biāo)。閥門密封性主要關(guān)于兩個(gè)方面：閥門的內(nèi)漏和外漏。因此閥門的密封主要分為兩部分。（1）閥座和關(guān)閉元件相互接觸關(guān)閉的部分，也就是所謂的閥門密封副，該部位密封失效的話會(huì)導(dǎo)致閥門的內(nèi)泄漏。造成內(nèi)泄漏的原因主要有制造工藝不良、密封面發(fā)生形變、介質(zhì)內(nèi)雜質(zhì)和介質(zhì)的腐蝕等。（2）閥桿和填料函以及閥體和閥蓋的連接部位，這兩個(gè)部位容易導(dǎo)致閥門的外泄漏，閥門的外泄樓除了會(huì)造稱原材料的浪費(fèi)還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，甚至?xí)鸢踩鹿实陌l(fā)生。

2 閥門外漏的主要原因和解決辦法

導(dǎo)致閥門外漏的主要情況有閥桿填料部位的泄漏、中法蘭墊片部位的泄漏和閥體由于鑄件中缺陷造成的泄漏。

2.1 閥桿泄漏的主要原因和解決辦法

閥桿是帶動(dòng)啟閉元件調(diào)節(jié)閥門開啟和關(guān)閉的重要受力部件，它的表面的耐磨程度直接影響到發(fā)閥桿部位的密封性。同閥桿接觸的密封材料主要為非金屬材料，對(duì)接觸面的微小孔隙十分容易實(shí)現(xiàn)填充，但是閥桿在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中是要經(jīng)常發(fā)生運(yùn)動(dòng)的，這樣就會(huì)造成閥桿出現(xiàn)不均勻的磨損情況，最終導(dǎo)致泄漏。閥桿的材料選擇的決定性因素是介質(zhì)，閥桿材料的耐磨性會(huì)受到一定的影響，但是可以選擇表面處理來(lái)提升閥桿的耐磨性，在加工中常見的做法是通過(guò)表面熱處理或是在表面即興鍍金等。以上方法可以有效增加閥桿的耐磨度，但是會(huì)增加一定的成本。需要結(jié)合介質(zhì)條件進(jìn)行選擇。當(dāng)前閥桿的密封性可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）提升密封中零件的加工精度；（2）增加閥桿密封的耐磨度；（3）填料形狀和組合要適當(dāng)；（4）填料預(yù)壓力的選擇要合理。

2.2 填料函泄漏的主要原因和解決辦法

填料函主要由填料箱、填料、填料墊等組成，填料箱位于閥體和閥蓋上，作用是容納填料。填料墊在填料箱的底部，用來(lái)支撐填料。密封填料處的介質(zhì)泄漏原因主要是由于填料蓋松動(dòng)、密封填料密封度不夠、填料的質(zhì)量和品種不合理、填料老化或是閥桿表面磨損嚴(yán)重及填料裝置的損壞等。對(duì)于DN≥50mm的閥閘和截止閥，多數(shù)生產(chǎn)制造商采用的生產(chǎn)方法是在閥桿密封處使用柔性石墨環(huán)和柔性石墨編織填料的做法，在填料的最上圈和最下圈采用柔性石墨編織，充分利用其強(qiáng)度大的特點(diǎn)對(duì)石墨被擠出閥內(nèi)外進(jìn)行阻止。中間主要采用的是模壓石墨環(huán)。填料函尺寸比較小的閥門主要使用柔性石墨編織填料。填料在裝填的過(guò)程中要預(yù)先壓縮保證良好的密封性能，國(guó)內(nèi)的閥門在填料裝填中通常使用壓實(shí)填料，因此密封性隨著使用時(shí)間的增加逐漸變差。國(guó)外在加氫裂化閥門產(chǎn)品填料中，采用31MPa的高壓對(duì)盤根環(huán)進(jìn)行預(yù)壓，具有密封性保持時(shí)間較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。還有一些防止外漏的措施例如在填料壓蓋出采用蝶形彈簧活載結(jié)構(gòu)也就是在填料塔該的螺栓上增加碟簧，由于柔性石墨填料會(huì)在磨損和熱燒損的情況下出現(xiàn)應(yīng)力松弛的現(xiàn)象，因此這種碟簧活載結(jié)構(gòu)會(huì)使填料壓蓋保持在填料上較大的壓力，進(jìn)而防止壓蓋螺栓松弛現(xiàn)象以及填料松弛導(dǎo)致的外漏。目前國(guó)內(nèi)外閥門盤根壓蓋一般為均勻分體式，可以分為壓蓋和壓蓋圈，這樣方便壓圈自動(dòng)對(duì)中，螺栓在壓蓋、壓圈的壓力下在填料盤根上均勻分布，更易保持填料的良好密封性。填料函加工的精度對(duì)閥門的密封性有著直接的影響，國(guó)外在閥門生產(chǎn)中主要按照API600的要求進(jìn)行生產(chǎn)，填料函表面的粗糙度Ra控制在3.210-3mm。

2.3 閥蓋處泄漏的主要原因和解決辦法

閥蓋處的密封是靜密封結(jié)構(gòu)，通常選擇法蘭密封連接，當(dāng)閥門公稱直徑比較小的時(shí)候用螺紋連接密封。墊片的類型、材料或是尺寸不符和要求、法蘭密封面的加工質(zhì)量差、螺栓連接不緊固、管道配置不合理以及在連接處產(chǎn)生的附加載固負(fù)荷等原因都會(huì)引起閥體連接部位的泄漏。采用墊片類型的密封副，使密封副的加工更加緊密是更好的實(shí)現(xiàn)密封性的重要手段，通常情況下，密封面的精確度在加工過(guò)程中最好在1.6μm～3.2μm但是在加工過(guò)程中需要特別注意的是，密封面上一定不能夠出現(xiàn)徑向的加工缺陷或者是劃痕，因?yàn)榧幢闶呛苄〉膭澓垡矔?huì)造成泄漏量的增加。此外，高壓閥門在閥蓋和閥體連接處要采用壓力自密封結(jié)構(gòu)，這種自緊密封結(jié)構(gòu)是通過(guò)閥門內(nèi)流體壓力實(shí)現(xiàn)閥體和閥蓋間的緊密密封。壓力自密封主要使用的是金屬和柔性石墨復(fù)合墊。部分廠家在生產(chǎn)中采用整體鍍銀處理，利用銀塑性好的特點(diǎn)，容易對(duì)填充密封面上的微觀孔隙進(jìn)行填充，進(jìn)而確保了高壓閥蓋墊片的密封性。但是對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)我國(guó)主要采用柔性石墨復(fù)合墊。

結(jié)語(yǔ)

綜上可知，閥門發(fā)生泄漏的主要原因有許多種。主要包括了閥桿的磨損、填料選型和材質(zhì)的不適合等。針對(duì)閥門泄漏的主要原因文中提出了加強(qiáng)生產(chǎn)工藝和結(jié)合閥門部件的工作特點(diǎn)及介質(zhì)的成分特點(diǎn)進(jìn)行分析，有效的保證了閥門的密封性。

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