高压阀门法兰泄漏原因分析及带压处理

2018-01-30

世界有色金属 2018年12期

（山东南山东海氧化铝有限公司，山东龙口 265706）

1 高压阀门常见部位泄漏原因分析

氧化铝生产流程中有大量的高、中压矿浆阀门应用，这些阀门在经过多年的使用后由于输送的矿浆的冲刷磨损、管道各种应力变化、运行中的震动等原因造成阀门法兰普遍存在一些轻微的渗漏现象，这些渗漏的阀门如果不进行更换或者解体更换密封部件是难以根治的。

2 阀门连接法兰面泄露分析

阀门的连接法兰是管道、管件、阀门、仪表、设备等自身和相互实现连接的最常见、最重要的连接形式，法兰的密封是通过紧固螺栓、法兰、垫片三者的协同作用来实现的。其中垫片是实现密封的核心部件，而紧固螺栓使法兰保持对垫片密封所需要的最小预紧力，只有足够的螺栓预紧力才可以在法兰和垫片之间保持足够的摩擦力以防止法兰之间的垫片被吹出，保持有效的密封，虽然法兰连接具有拆卸方便且不用动火等特点，但因法兰本身的结构特点，对螺栓的紧固方式和紧固程度有非常大的依赖性，但是螺栓在紧固的过程中，大约50%的扭矩是消耗在螺栓端面的摩擦上，有40%的扭矩消耗在螺纹的摩擦上，仅有约10%的扭矩用来产生了法兰预紧力。

同时且即便螺栓紧固后法兰也仍然存在各种应力的影响和垫片的塑性变形，当管道系统内的压力增高时阀门和管道之间的法兰呈现分开的趋势，而螺栓和法兰之间的密封垫片也将在这种压力和应力状态下逐渐产生弹性或塑性变形，螺栓作用在法兰上的紧固力量和法兰作用在垫片上的紧固力量也在不断的减少，当作用在垫片有效截面上的压紧力减小到等于管道系统内的压力时，仍能保持密封。这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力，当有效紧固力减少到小于管道系统内的压力时，就会发生泄漏。

3 阀门阀体法兰泄漏分析

阀门法兰泄漏的情况相对于阀门的连接法兰的泄漏要少很多，但是也是阀门泄漏的一个重要部位，而且阀门的法兰不是标准件，外形也不规则，因此处理阀门法兰的泄漏要更为复杂，阀门法兰之间一般采用非金属密封垫，并且在阀门出厂时已经组装并打压试验过了，而造成阀门法兰泄漏的原因与阀门的连接法兰泄漏的原因基本相同，都是由于管道的应力、法兰紧固螺栓、密封垫片的塑性变形以及阀门的震动而引起，但是由于阀门法兰的外形并不完全是规则的圆形所以相同的泄漏原因但处理方式却并不相同。

一般情况下的法兰的渗漏现象可以通过再次紧固法兰的紧固螺栓进行处理，但事实上紧固螺栓处理泄漏的效果并不乐观名主要原因有。

（1）密封垫片受到法兰长期的挤压将不可避免的产生塑性变形，密封垫片的变形情况和垫片受到的挤压有密切的关系，法兰之间压力越大，密封垫的变形也就越严重，对密封垫的压缩率和回弹率也必然产生严重的影响，而密封垫片的严重变形将会使密封垫失去原有的作用。

（2）管道存在的应力导致法兰作用在密封垫片上的压力减少，螺栓在预紧阀门和管道之间的法兰的同时也是不断拉长管道的过程，所以在预紧法兰时管道存在的应力将使这一过程更加困难，当垫片产生塑性变形时只能通过进一步减少法兰间隙来补充对垫片的压力，无疑这会增加管道的应力导致螺栓作用在法兰的预紧力度不断增加而法兰作用在密封垫上的压力却收效甚微。

（3）渗漏的杂质导致密封面之间产生间隙无法完全贴合，阀门内的介质在渗漏的过程中会残存在法兰和密封垫片之间，甚至在渗漏的过程中介质会划伤法兰密封面导致法兰和垫片产生贯通伤，如果密封面产生了贯通伤则整个法兰密封面就失去了作用。

4 压堵漏的常见方式

带压堵漏的方式非常多，根据处理方式不同有支撑法、顶压法、卡箍法、压盖法、打包法、上罩法、胀紧法等处理方式方法而根据现场的工况条件、加工能力、也可以合理地组合上述两种或多种堵漏方法，而在阀门泄漏的带压处理中则常用阀体打孔注胶法和夹具堵漏法上罩法。

4.1 阀门与管道法兰泄漏处理

带夹具堵漏主要用于阀门法兰出现的泄漏，阀门与管道的连接法兰泄漏采用带夹具的处理方式要较为简单些，因为这些连接法兰都是圆形的且属于是标准件，因此夹具的制造和安装要相对简单些，而阀门的本体法兰泄漏由于法兰不是规则的圆形也不属于标准件因此制作夹具更为复杂。

在带压堵漏技术中，夹具设计与制造的好坏具有很重要的作用，夹具不是用来直接堵漏的，而是起到辅助作用的，夹具有两个半圆组成，带压堵漏时将两个半圆紧紧的夹固在泄漏的法兰外侧，并进行固定，夹具的弧度与法兰的外圆弧度相吻合，且在夹具上预留有注胶孔，将夹具固定好之后通过专门的注胶工具，把带压堵漏密封胶注入到夹具和法兰之中，在法兰部位与夹具之间形成密实的填充物，在法兰的外圈重新形成新的密封，从而起到封堵泄漏点的作用。