法国PEROLO制造MX65B75TG安全阀失效分析

高万东

(安徽省特种设备检测院)

法国PEROLO公司在安全阀领域一直拥有顶端优势，近年国内罐车开始大量使用其安全阀。笔者通过对一台三氯氢硅罐车安全阀型号、性能及结构等方面的分析，研究其失效模式，可为国内安全阀制造厂家提供借鉴。

1 安全阀简介

三氯氢硅易燃、易爆，具有三级毒性和强腐蚀性，要求承载其罐车安全阀必须具备防爆、耐腐蚀且有良好的密封性能。法国PEROLO公司生产的MX65B75TG阀阀座和弹簧外表面采用HALAR涂层防腐；阀芯采用C276哈氏合金，双弹簧并列组合设计；FEP包覆O形圈软密封。阀中间设一个1/4″圆柱内管螺纹(BSP)，保证了阀体装配的简便性。

2 安全阀性能分析

安全阀阀体、阀盖、阀座和弹簧外表面采用HALAR涂层防腐，阀芯采用C276哈氏合金，这些配备保证了该阀具有极强的耐腐蚀性能。HALAR涂层具备极好的耐磨性和防渗透性能，几乎与工业上常用的化学试剂(强无机酸和有机酸、强碱除热胺类以外)均不反应。C276合金具有优异的耐腐蚀性能，是仅有的几种能够耐潮湿氯气、次氯酸盐和二氧化氯溶液腐蚀的材料之一，合金中较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀，所含钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。

3 安全阀结构特点

安全阀采用双弹簧，阀盖与阀座采用螺纹连接，阀盖与阀瓣之间受弹簧弹力作用，阀瓣把弹簧弹力传递给阀座，使阀盖与阀座之间受弹簧弹力作用，这给解体阀门带来很大困难。PEROLO公司在设计时已考虑装配问题，为此在阀盖与阀瓣中间均设一个1/4″圆柱内管螺纹，阀瓣中心内管螺纹为一端密封，两个内管螺纹拥有相同装配中心。在解体前，准备一根长度大于150mm、1/4″全螺纹螺栓，配双螺母。通过螺栓使阀盖和阀瓣连在一起，扭紧螺母以抵抗弹簧弹力，使阀瓣向阀盖压缩靠近，直至阀瓣离开阀座，扭紧备螺母。此时，阀盖、弹簧和阀瓣连为整体，阀盖与阀座之间不再有弹簧弹力作用，整体不受外力，拆卸阀座较为容易。阀座与阀盖分解后，扭松螺母，缓慢释放弹簧弹力，即可完成阀盖、弹簧、阀瓣和密封圈的分拆。组装时，同样利用全螺纹螺栓，将阀盖、双弹簧、阀瓣和密封圈连为整体，整体通过阀盖内螺纹与阀座外螺纹旋转装配。阀座与阀盖连为整体后，扭松螺母，缓慢释放弹簧弹力，即可完成组装。

安全阀解体结构如图1所示，调节弹簧采用并列式两组合弹簧结构，该结构具有结构简单、紧凑、重量轻、压力高及工作可靠性高等优点。为了避免内、外两层弹簧之间相互卡住，往往将两者的螺旋线制成相反的旋向，例如外弹簧为右旋时，内弹簧用左旋[1]。罐车安全阀应为全启式、双弹簧组合，增加了安全阀全开启的可靠性和灵敏度。

阀门密封采用FEP包覆层硅橡胶O形圈软密封，密封圈嵌入阀瓣底部凹槽内。FEP是聚四氟乙烯(PTFE)的改性材料，具有优异的化学稳定性，耐一切溶剂、浓酸、碱和氧化剂。气体和液体通过FEP的渗透性极低[2]。

图1 安全阀解体结构

4 失效分析

通过近三年对MX65B75TG安全阀的校验，发现该阀每年均存在泄漏现象。一般安全阀的泄漏多为密封面被侵蚀(损伤)或密封面上有夹杂物导致，特别是密封面长期处在强腐蚀性介质中常会产生麻点及凹坑等损伤缺陷。经解体后对MX65B75TG阀座和阀瓣金属密封面进行检查，金属密封面未出现损伤痕迹，但是发现FEP密封圈表面粗糙，出现部分小凹坑。更换密封圈后不再出现泄漏现象。

安全阀能否正常使用，最重要就是密封性的好坏，特别是有毒、强腐蚀性介质，安全阀必须具有极好的密封性能。此安全阀在弹簧作用力下，阀瓣、密封圈与阀座一起组成密封面，密封面一侧直接承受介质的压力。阀瓣阀芯、密封圈、阀座阀芯三者均与介质直接接触，受介质压力波动冲刷和侵蚀。由失效模式可见，C276哈氏合金阀芯对三氯氢硅有很好的抵抗能力，而O形密封圈耐三氯氢硅腐蚀性能不是很好。在常温下，FEP具有优异的化学稳定性、极好的耐腐蚀和防渗透性能，应可抵抗三氯氢硅的腐蚀。但是，抗腐蚀性很好的密封材料，若表面硬度差，在承压情况下，经受不了介质流对其表面的机械磨损，也会造成密封不良。此O形圈为FEP包覆硅橡胶O形圈，密封圈只有表面是FEP，内部是硅橡胶。因此，分析认为，由于O形圈FEP包覆层很薄，长期在压力波动、介质冲刷及腐蚀等多重作用下，表面FEP包覆层会被机械磨损破坏。而后三氯氢硅继续向密封圈内部渗透扩散，进一步腐蚀内部橡胶，在O形圈上留下腐蚀痕迹。O形圈在三氯氢硅作用下发生磨损降解被腐蚀，最初材料表面粗糙，慢慢变成了凹坑，失去密封性能。

5 结束语

从失效分析来看，MX65B75TG安全阀性能满足三氯氢硅罐车的使用要求。但是，由于密封圈FEP包覆层过薄，随着使用时间的延长，容易被介质冲刷磨损腐蚀失效。因此，建议更换密封圈为全FEP的O形圈，或者加大O形圈FEP包覆层厚度。另外，在使用过程中最好预备FEP密封圈，一旦发现安全阀泄漏则可以立即更换。

[1] 阮跃进.高压气体安全阀的设计[J].液压气动与密封,2012,32(7):40～42.

[2] 徐洪,杨永祥.聚全氟乙丙烯(FEP)性能与成型方法和应用[J].有机氟工业,2009,(3):31～35.