安全閥的故障影響因素及校驗中常見故障處理

張金鳳

摘 要：安全閥是一種非常重要的保護用閥門，廣泛地用在各種鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設備上，當受壓系統(tǒng)的壓力超過規(guī)定值時，它能自動開啟泄壓，以保證承壓設備的安全運行，防止事故的發(fā)生，而當系統(tǒng)內(nèi)的壓力回降到工作壓力以下時又能自動關閉。安全閥的工作可靠與否直接關系到設備及人身的安全，所以必須給予重視。本文主要分析了安全閥的故障影響因素及校驗中常見故障的處理方法。

關鍵詞：安全閥;故障;處理方法

一、安全閥的工作原理

在正常操作條件下，當被保護設備的工作壓力小于安全閥的整定壓力時，安全閥的閥瓣和閥座之間接觸處于關閉狀態(tài)，此時作用在閥瓣上的力有彈簧、反沖盤、閥桿等零件重力，在閥瓣上施加了向下的作用力。隨著介質(zhì)壓力的進一步升高，當進口壓力等于安全閥的整定壓力時，閥瓣和閥座之間的作用力等于零，當進口壓力繼續(xù)升高略高于整定壓力時，介質(zhì)流出進入壓力集聚室內(nèi)，由于反沖盤和調(diào)節(jié)圈節(jié)流作用的結果，壓力聚集室的壓力增加，同時進口壓力作用在更大的面積上，產(chǎn)生一個通常稱為膨脹力的附加力來克服彈簧力，從而推動閥瓣向上運動，突然開啟。閥門打開后，隨著介質(zhì)的快速流出，安全閥上特殊的結構形成環(huán)形流道，反沖盤改變了流體的方向，閥瓣會不斷上升，當閥瓣與閥座之間的距離達到一定高度時，介質(zhì)全量排出，使介質(zhì)壓力迅速下降。當進口壓力降低到某一程度是，彈簧力足以克服排放出來的反沖力和介質(zhì)作用力時，閥瓣會在彈簧力的作用下迅速的回落到關閉位置，又產(chǎn)生密封壓力阻止介質(zhì)從密封面流出，安全閥又處在了新的密封關閉狀態(tài)，回到正常工作狀態(tài)。

二、安全閥故障的影響因素

2.1 壓力因素

對于彈簧直接載荷式安全閥，它的整定壓力的設定是通過彈簧預緊力實現(xiàn)的，安全閥整定壓力隨介質(zhì)壓力的增高而增高（GB150 規(guī)定安全閥整定壓力超過介質(zhì)壓力10 %）。因此，隨介質(zhì)壓力的增高彈簧預緊力將增大。對于某一公稱壓力的安全閥，雖然對于不同的整定壓力范圍有不同鋼絲直徑的彈簧同它相適應，但總的趨勢是隨安全閥整定壓力增高彈簧預緊力增大，同時彈簧應力增大。隨著彈簧應力的增大， 安全閥彈簧失效的幾率將會增大，安全閥出現(xiàn)失效的幾率也將會增大。安全閥整定壓力是影響安全閥校驗周期的一個因素。

2.2 溫度因素

對于彈簧直接載荷式安全閥，其動作性能同彈簧剛度的穩(wěn)定性密切相關。安全閥的動作性能是由介質(zhì)排放時的升力與受壓彈簧回彈力兩者共同決定的。在一定的溫度、應力載荷下，彈簧將出現(xiàn)應力松弛。安全閥出廠時為保證其在規(guī)定的開啟壓力下準確開啟，安全閥彈簧被壓縮一定位移，彈簧長期承受一定的應力，因此當安全閥用于有溫度介質(zhì)時，安全閥彈簧將出現(xiàn)應力松弛，使彈簧剛度發(fā)生變化，從而導致安全閥不能準確開啟。如果在高溫載荷長期作用下，彈簧的承載能力下降過多，安全閥彈簧將完全失效，甚至斷裂。另外，對于具體工位上的安全閥，介質(zhì)壓力是不變的，當此工位溫度較高時，如果安全閥彈簧出現(xiàn)應力松弛，彈簧將變軟，彈簧施加在密封面上的力就會下降，從而使密封面上的密封比壓降低，安全閥泄漏 。

2.3 介質(zhì)粘度的影響

隨著粘度的增加，介質(zhì)流動性將降低，生產(chǎn)裝置中為保證粘稠介質(zhì)的流動性，常在管道外鋪設加熱保溫夾套。但相當一部分安全閥出口卻是直接通大氣，當裝置超壓安全閥開啟時，粘稠介質(zhì)排入安全閥腔體，介質(zhì)遇冷凝固而不能自流，影響安全閥下一次動作。甚至，在環(huán)境溫度下粘稠介質(zhì)在安全閥進口側就已凝固，安全閥根本不起作用 。

2.4 介質(zhì)腐蝕性的影響

對于裝置中介質(zhì)以及安全閥周圍環(huán)境介質(zhì)具有腐蝕性的場合， 如果安全閥內(nèi)件、閥體以及所要保護的容器材料選用不當， 將造成安全閥失效。閥瓣、導向套、閥桿、閥座閥瓣密封面等有相對運動的內(nèi)件如果被腐蝕，運動阻力將增大，安全閥開啟壓力將升高;安全閥彈簧如果被腐蝕，允許使用應力將降低，承載下降 ，在彈簧預應力作用下可能發(fā)生斷裂;如果閥體以及所要保護的容器被腐蝕，腐蝕產(chǎn)物堆積在安全閥進口側以及安全閥腔體，將影響安全閥的開啟。腐蝕介質(zhì)可以使安全閥出現(xiàn)開啟壓力升高、無法開啟、彈簧斷裂、泄漏四種失效形式 ，這也是安全閥失效的重要因素之一 。

三、安全閥校驗中常見故障及處理

目前我們特種設備檢測中心現(xiàn)在主要進行的是安全閥的離線校驗，采用常溫安全閥校驗臺進行整定壓力及密封性能校驗。在安全閥校驗與維修過程中，發(fā)現(xiàn)安全閥常出現(xiàn)以下幾種問題：

3.1閥門泄露

安全閥泄漏是指在規(guī)定的密封試驗壓力下介質(zhì)從閥座與閥瓣密封面之間泄漏出來的量超過允許值的現(xiàn)象。它是安全閥最常見的故障之一。其原因及處理：1）密封面上的臟物積聚過多，可利用提升扳手將閥門反復開啟幾次，把臟物清除。2）密封面損壞（如劃傷、凹凸不平等），應根據(jù)損壞程度，采用研磨（損傷不嚴重時）或車削后研磨 （損傷嚴重時）的方法加以修復。3）由于裝配不當或管道載荷不均勻等原因，使零件的同軸度遭到破壞，密封面間產(chǎn)生間隙，應重新裝配零部件或采取措施消除管道附加載荷。

3.2 閥門啟閉不靈活

安全閥動作不靈活是指安全閥開啟、回座時動作不靈活或開啟后不回座等現(xiàn)象。1）調(diào)節(jié)圈調(diào)整位置不適當，致使閥門開啟時間變化，應重新調(diào)整調(diào)節(jié)圈。 2）內(nèi)部運動零件有卡阻，可能是由于裝配不當，有異物落入導向套或零件腐蝕等原因造成，應解體清除。3）排放管阻力太大，存在較大背壓，使閥門開啟不足，應減小排氣管道阻力 。

3.3 整定壓力變化

安全閥調(diào)整好以后，其實際整定壓力與整定值間允許有一定誤差，但不能超出標準規(guī)定的允許范圍。造成整定壓力值變化較大的原因有：1）溫度變化引起。例如在常溫下對安全閥調(diào)整而該閥在高溫下工作時，整定壓力一般會降低。可以通過旋轉調(diào)整螺桿來調(diào)整。但如果是屬于選型不當致使彈簧腔室溫度過高時，則應更換為帶散熱裝置的安全閥。2）彈簧腐蝕引起。應重新更換彈簧，在強腐側生環(huán)境，應當選用表面包覆耐腐蝕材料 （如氟塑料）的彈簧或選用帶波紋管隔離機構的安全閥。3）背壓變動引起。應選用背壓平衡式波紋管安全閥。4）內(nèi)部運動零件有卡阻現(xiàn)象，應解體檢查消除。

3.4 閥門頻跳或震顫

安全閥頻跳是指閥芯迅速異常地來回運動，在運動中閥芯接觸閥座。這是安全閥調(diào)試中所不允許出現(xiàn)的現(xiàn)象。造成頻跳的原因有：1）閥門排放能力過大，應當考慮選用安全閥的額定排量盡可能接近被保護設備的必需排放量。2）進口管道內(nèi)徑太小，造成阻力太大，應當保證進口管內(nèi)徑不小于閥門進口通徑。3）排放管道阻力過大，造成排放時產(chǎn)生較大的背壓，應降低排放管道阻力。4）調(diào)節(jié)圈調(diào)整位置不適當，造成回座壓力過高，應重新調(diào)整調(diào)節(jié)圈的位置。5）彈簧剛度太大，應選用剛度較小的彈簧（一般應使用同型號同一壓力級的彈簧）。

四、 結束語

安全閥校驗工作是保證鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設備運行的重要環(huán)節(jié)，我們必須高度重視，嚴格按照校驗全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程進行校驗工作。另外，我們還要認真對校驗中發(fā)現(xiàn)的故障進行診斷，找出原因，制定相應的解決方案，在工作實踐中不斷提高自身的業(yè)務水平，確保安全閥校驗工作的準確、 可靠，為特種設備的安全運行做出有力的保障。

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