承壓設(shè)備常用安全閥的校驗與密封面維修

盧明軍

（寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)公司，浙江寧波 315100）

0 引言

安全閥是保證鍋爐、壓力容器以及壓力管道等承壓設(shè)備安全運行的一個附加裝置。在承壓設(shè)備承受的壓力超過預先設(shè)定的限制值時，安全閥就會利用系統(tǒng)介質(zhì)本身的壓力自動打開，然后釋放掉里面多余的介質(zhì)，防止壓力超過額定的安全值，從而保證工業(yè)鍋爐、壓力容器以及管道等設(shè)備的系統(tǒng)安全和操作人員的人身安全。等到壓力下降到預先設(shè)定的正常的范圍后，安全閥就會利用自身的機械加載裝置或動力輔助裝置自動關(guān)閉并且牢靠密封，避免系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)外泄。

1 安全閥的結(jié)構(gòu)類型和特點

一般鍋爐的水泵部分、汽包或者過熱器的出口部分都會安裝安全閥，但是由于各個部分的作用不同、工況不同，所以在選型和參數(shù)選擇時也會有所區(qū)別。同樣，壓力容器和管道上也會根據(jù)各自的工作壓力和使用介質(zhì)、工作溫度等工況，配置有相應的安全閥。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，安全閥可以分為靜重式、杠桿式、彈簧式和先導式4 種，目前常用的是彈簧式安全閥。

1.1 靜重式安全閥

此類安全閥相對而言結(jié)構(gòu)簡單、外形笨重，是最原始的一種安全閥，主要是利用閥瓣上方加載物的物理重量形成關(guān)閉所需的負荷。雖然簡單，制造容易且成本低，但是由于加載的負荷有限而且恒定，密閉性能較差，而且在調(diào)整開啟壓力時有很大局限性，動作靈敏度較差，所以只能用于一些工作壓力較小的工況。

1.2 杠桿式安全閥

杠桿式安全閥通過杠桿和閥桿的鏈接改變重錘作用到閥芯上的負荷，此類安全閥利用物理學的杠桿原理，同樣的加載物重量，可以得到更大的關(guān)閉負荷。但是它的結(jié)構(gòu)仍顯笨重，安裝時對空間有一定要求，而且在開啟和關(guān)閉時容易振動、導致閥桿發(fā)生偏移，從而影響回座的性能，密封性也滿足不了要求。

1.3 彈簧式安全閥

彈簧式安全閥改良了靜重式和杠桿重錘式安全閥存在的問題，依靠彈簧的彈性壓力，將閥瓣和閥座鎖閉，一旦當系統(tǒng)壓力超過彈簧的彈性壓力，閉鎖裝置就會被頂開進行泄壓。它不但有良好的開啟和關(guān)閉性能，而且結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，只需通過擰緊或放松調(diào)整螺桿來調(diào)節(jié)所需的排放壓力，適用于以液體或氣體為介質(zhì)的各種工況，所以成為目前廣泛使用的一種安全閥。

1.4 先導式安全閥

先導式安全閥由主閥和導閥組成，通過較小結(jié)構(gòu)的彈簧式導閥動作控制較大結(jié)構(gòu)的主閥開啟和關(guān)閉。由于排放和關(guān)閉穩(wěn)定可靠、靈敏，而且不受背壓影響。該類安全閥主要用在大口徑的高壓系統(tǒng)。

2 安全閥的校驗

校驗的意義是為了確定安全閥的整定壓力和確保關(guān)閉件的密封性能，主要分離線檢驗和在線校驗2 個類別。這里主要闡述離線部分。

2.1 校驗單位、人員及設(shè)備的要求

安全閥校驗單位必須具備國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局核準的資質(zhì)，檢驗單位應當遵守《特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)質(zhì)量管理體系的要求》，制定質(zhì)量手冊和程序文件、作業(yè)指導書和記錄檢驗過程和結(jié)果的各項表格，校驗人員必須經(jīng)過相關(guān)知識和技能的培訓并取得特種設(shè)備作業(yè)人員證，校驗裝置、儀器以及相關(guān)的校準場所必須符合文件規(guī)定，并制定統(tǒng)一操作規(guī)程。一般而言，安全閥校驗設(shè)備包含校驗臺、校驗氣源和相關(guān)的管路。

2.2 校驗的項目和要點

安全閥校驗的主要項目是整定壓力和密封性試驗.整定壓力就是通過調(diào)節(jié)彈簧的松緊程度，來確定安全閥在校驗系統(tǒng)介質(zhì)壓力的作用下開始排放的臨界壓力值，這個壓力必須滿足用戶提供的要求整定壓力。由于整定壓力和密封都是離線狀態(tài)下試驗，所以必須考慮使用中系統(tǒng)有無背壓、介質(zhì)是否高溫等，并進行必要的修正。

（1）校驗前，先對安全閥進行宏觀檢查：銘牌是否合法，選型是否正確，參數(shù)是否符合要求，閥體和零部件是否完好無損，拆解時對于核心部件彈簧、密封件、導向裝置等重點檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕或者變形的進行修理或更換。對于損壞程度評估嚴重的應報廢處理。

（2）整定壓力實驗結(jié)果的要求。整定壓力實驗結(jié)果不少于3次，每次必須符合相應標準的合格要求。當整定壓力≤0.5 MPa時，實測整定值和要求整定值允許誤差為±0.015 MPa；當整定壓力>0.5 MPa，實測的整定值和要求整定值允許誤差為±3%整定壓力。

（3）整定壓力實驗過程中，緩慢增加安全閥入口壓力至整定壓力的90%后，升壓速度應小于0.01 MPa/s，如果繼續(xù)升壓并超過整定壓力還沒開啟就停止繼續(xù)升壓，釋放進口壓力至整定壓力的70%，對于排放壓力超過和低于要求整定壓力的通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓來改變彈簧的預緊力，直到排放的壓力達到要求為止，同時擰緊鎖緊螺母進行二次實驗。二次實驗合格后裝上閥罩，進行三次實驗。整定壓力的確定以聽到測試介質(zhì)的連續(xù)排放為標準。

（4）密封性測試：整定壓力確定后，降低安全閥入口壓力至密封試驗壓力要求值，當整定壓力≤0.3 MPa，密封試驗壓力比整定壓力<0.03 MPa。當整定壓力>0.3 MPa，密封試驗壓力為90%整定壓力。對于密封試驗是否合格的判斷有2 個依據(jù)：①客觀判斷，主要適用于封閉式的安全閥，密封性要求相對較高的閥門，泄漏率用泄漏氣泡的數(shù)量來衡量，如果在規(guī)定時間內(nèi)泄漏的氣泡數(shù)量符合要求，視為合格；②主觀判斷，通過看壓力表指針有否下移、聽閥門出口有否排放的聲音，來判定密封性是否合格。

2.3 安全閥校驗記錄、鉛封和報告

校驗過程中，校驗員要及時記錄各項數(shù)據(jù)；校驗合格的安全閥必須及時掛上合格牌并打上鉛封，合格牌上必須含有校驗編號、整定壓力和下一次需要校準的日期；并按照質(zhì)量體系要求出具安全閥的校驗報告，審核批準后蓋檢驗章發(fā)給用戶，相關(guān)記錄存檔。

3 安全閥的密封面修理

安全閥的常見的故障主要有密封面泄露、動作不靈活、動作性能達不到要求等。引起故障的原因表較多，主要有密封面損傷、運動部件拉毛或雜質(zhì)卡阻、彈簧剛性太大或失效、長期沒動作鐵銹卡住等。排除安裝不當和選型不當，其中維修工作中碰到最多的屬于密封面損壞引起的泄漏，這里重點講訴密封面的修理過程的要點。安全閥修理要嚴格遵守安全閥技術(shù)規(guī)程，密封面的修理步驟有3 個：拆卸安全閥、研磨密封面、重新裝配。

3.1 拆卸安全閥

一般情況下拆卸安全閥需要首先移開銷和軸，然后拿出橫桿，松開閥罩固定螺釘，取下閥罩，用記號筆在調(diào)節(jié)螺栓的側(cè)面（鎖緊螺母的上端面橫截位置）做一個標記，以便安裝時參考，然后依次松開鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓，卸下彈簧的預緊力，擰開連接閥蓋和閥體的螺母，取出閥蓋；然后取出包括閥桿、彈簧座和彈簧的組件。取出閥瓣和導向套；對于帶有調(diào)節(jié)環(huán)的安全閥，應標記導向套和上調(diào)節(jié)環(huán)的相對位置；擰下調(diào)節(jié)環(huán)的固定螺釘，標記下調(diào)節(jié)環(huán)的位置，然后拆下調(diào)節(jié)環(huán)。安全閥拆卸后，應檢查閥座和閥瓣的密封面。如果有任何缺陷，如凹痕和劃痕，則應通過磨削來修復。如果密封面有嚴重損壞，則必須返工或更換。

3.2 研磨安全閥金屬密封面

安全閥的密封面有金屬和非金屬2 類，非金屬密封面損壞時一般將鑲?cè)Σ鹣抡{(diào)換或者車削，所以研磨只針對金屬密封面。研磨的原理是磨料在磨具和閥門密封面之間承受一定壓力后，并做適當?shù)南鄬\動，使密封件的表面被去除非常薄的金屬層，從而獲得更小的平面粗糙度。

3.2.1 研磨方式

根據(jù)密封面的損壞程度和密封件的結(jié)構(gòu)形狀，通常使用手動研磨和機械研磨2 種組合。機械研磨的研磨速度快比較省力，但是沒有手工研磨質(zhì)量高，因此手工研磨通常用于修復密封表面的輕微損壞或機械研磨后的精細研磨。

根據(jù)磨削過程中工件和磨具的活動形式，磨削可分為動態(tài)磨削和靜態(tài)磨削。動態(tài)研磨意味著研磨工具不移動，而工件（可以是圓盤或閥座）相對于研磨工具移動。靜態(tài)磨削與此相反，即工件不移動，磨削工具相對于工件移動。對于一般結(jié)構(gòu)的安全閥，因為閥瓣比閥座更容易組裝和拆卸，所以閥瓣密封面的研磨通常是動態(tài)研磨，而閥座的密封面通常是靜態(tài)研磨。

3.2.2 安全閥平面密封面的研磨工藝過程

安全閥的密封面有許多類別，有刀形、錐形、球形等，但最多的是平面密封。對平面密封的研磨方法分為粗研磨、半細研磨和細研磨3 個過程，粗磨和半細磨由鑄鐵平板或磨頭經(jīng)研磨機研磨而成，細磨工的磨具一般由合金材料組成。粗磨研磨膏較粗，目的消除上一道工序在緊蓋上留下的加工痕跡或劃痕、壓碎痕跡、腐蝕斑點等缺陷，為細磨做第一道工序。細磨的目的是消除密封表面上的粗線，進一步提高密封表面的表面粗糙度。平面研磨的過程可分為上料—研磨—擦拭—上料—再研磨—直到研磨達到標準，升降、旋轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、往復等操作模式從頭到尾貫穿始終。

3.2.3 研磨安全閥密封面的注意事項

在磨料制備和整個研磨過程中，必須注意清洗，不同粒徑或不同數(shù)量的磨料不能相互混合。研究工具必須保持水平。并且，不同粒度或不同數(shù)量的磨料不能同時用于同一平板或磨頭上，硬質(zhì)合金材料制成的磨盤不適合粗磨。一般來說，研磨過程中的壓力不應太大，以免因研磨而劃傷密封表面。盤和閥座密封面通常不允許彼此相對。

3.3 安全閥的裝配

安全閥裝配之前必須清洗干凈的所有零部件，除去密封面上附著的磨料之，然后反著之前拆卸的順序進行安裝：將下調(diào)節(jié)環(huán)擰到閥座上，注意要保證下調(diào)節(jié)環(huán)的安裝位置與拆卸過程中記錄的標記相同；之后就需要用柔軟的布料擦拭閥座部分或者閥瓣一側(cè)的封面，然后將它們安裝到閥體中。之后就需要將閥桿、彈簧座和彈簧等部件進行安裝操作，然后將閥蓋的擋塊對準上導向套。還需要注意各個部件之間的連接螺母一定要擰緊，并在擰緊過程中注意力的對稱性，以防止損壞密封表面，這些應力或損壞可能會導致一些零件錯位。將調(diào)整螺釘擰緊到與拆卸閥門前相同的位置，調(diào)整螺釘與閥蓋加工面之間的標記距離相同；安裝防護罩和其他部件；然后需要對固定螺釘?shù)木o實度進行檢查，保證螺釘在正確的位置處，以防止閥門調(diào)節(jié)環(huán)旋轉(zhuǎn)，但調(diào)節(jié)環(huán)上不應施加側(cè)向壓力。裝配完成后，交由管理人員組織全面的檢查。

4 結(jié)語

安全閥雖然只是作為特種設(shè)備的安全附件，但是作用至關(guān)重要，其使用性能必須達到準確的開啟、穩(wěn)定的排放、及時的回座和可靠的密封。檢驗和維修的任務(wù)就是為了保證安全閥的這4 個基本性能，同時也保證了承壓設(shè)備安全和經(jīng)濟地運行。因此，相關(guān)工作人員應掌握和運用好這項技能，從而更好地為生產(chǎn)安全服務(wù)。