空分装置高压蒸汽阀门的结构形式及防泄漏管控措施

2020-01-14张晓伟

化工管理 2020年3期

张晓伟

（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯分公司，内蒙古鄂尔多斯017209）

鄂尔多斯分公司空分装置高压蒸汽系统工作压力为9.0MPa，工作温度在535℃。高压蒸汽系统最主要的界区阀是使用美国太平洋阀门公司生产的平行阀瓣式闸阀。蒸汽阀密封如果发生泄漏，会直接影响人员和设备的安全，同时会造成后线装置非计划停工，经济损失重大。因此，必须保证高压蒸汽阀门在每次检修周期，提高标准的进行全面检验、维修。并且在遇到泄漏情况时能够准确判断故障点，采取安全、可靠的应对措施。

1 高压蒸汽阀门结构形式及密封特点

（1）平行阀瓣式闸阀，喉部采用全流量设计，相对束口型设计通径要大得多，使介质通过阀体的压力损失大大减少。阀瓣处有内衬英格耐尔600的高温合金钢弹簧，确保阀座在大幅度升温升压过程中自密封严密，保证密封性能的同时，增大了阀板弹性，有效避免了因热膨胀而产生卡死现象。平行阀座闸阀的主要构成为全导向阀瓣托架、扣环销钉，以及可互换弹簧负载阀瓣；定位阀座能使其中形成的应力与弯曲机率有效降低；而弹簧负载阀瓣在压差低的情况，能提升其密封性。由于阀瓣并非是完全固定的，所以维护工作相对来讲比较简单，不必再为阀瓣进行阀座的特殊定制，与此同时，动力执行机构在实际运行的过程中，止动装置会对其起到一定的保护作用，也有助于阀瓣定位。此结构主要以阀座扭矩低为优势，在对执行机构整体要求较低的情况下，运行成本无需太高，由于阀座表面属于硬面，因此即使压差较高使用寿命相对来讲仍很长。

（2）平行阀瓣式闸阀阀杆根部，通常情况下都会存在合金堆焊的密封层，若是出现盘根泄漏的情况，将阀门开至全开的状态，使密封阀杆的作用充分发挥出来，就能够有效解决这一问题，盘根更换工作可以等到停机或大修时再进行。阀门的支架基本上均为组合式专利结构，本身即可应用于阀盖处密封圈的拆卸，这对于拆装执行机构是非常有利的，且与其它拆卸工具相比较来讲，阀门支架能够最大程度上确保拆卸维护的过程中，受压密封部位不会受损。

（3）高压蒸汽阀门密封点有阀杆填料密封和阀盖处的自密封两部分。后者一般情况下以压力自密封结构为主，且采取低碳钢整体镀银的方式来处理密封圈，在所使用材料质量更好的基础上，其抗汽蚀性也更强，对使用寿命的延长非常有帮助，进一步为高压差环境中阀门密封的严密性提供保障。

2 高压蒸汽阀门密封泄漏部位及原因

2.1 填料密封处泄漏的原因分析

密封填料装入填料腔内，通过螺栓的预紧力作用在填料压盖上，使填料产生塑性变形与阀杆抱紧达到密封的目的。阀门在操作使用过程中，阀杆同填料之间是相对运动摩擦的。随着开关次数的增多，密封填料磨损加剧，还有温度、压力的变化和蒸汽介质的冲刷作用，在导致填料预紧挤压力呈下降趋势的同时，形成老化、弹性下降等失效特征，这种情况下极易出现蒸汽泄漏问题，若未能得到及时处理，甚至会把填料部分冲出沟槽，进而造成泄漏情况愈发严重的后果。

2.2 阀盖处自密封泄漏的原因分析

底座与坡形自密封环间的接触呈倾斜状态，阀盖由预紧螺栓起拉起作用，导致使自密封环在受到斜向挤压力影响的情况下，产生初始密封比压，另外，在介质压力影响阀门时，螺栓预紧力与压力属同向，在致使自密封环所受挤压力越来越大的同时，密封效果也必然会随之增强。也正是由于其内部介质压力与阀盖密封性是成正比的关系，所以其也被称为自密封。但与此同时相关人员必须明确认识到，自密封环的弹性与高压蒸汽等都是会对密封性产生影响的重要因素，下降或冲刷都可能导致自密封失效并泄漏。

3 高压蒸汽阀门密封泄漏带压处理方法介绍

（1）开孔注胶法：简单来讲，即为将注胶旋塞阀安装于泄漏处，通过对原密封部位的有效利用，使其与旋塞阀形成腔室，同时向腔室有效注满密封胶，促使密封胶挤压与泄漏蒸汽的压力，处于一个相对平衡的良好状态。塑性体注胶会在一定时间向弹性体转变，形成一个弹性的新密封结构来堵塞泄漏孔隙，阻塞蒸汽的外泄。需要注意的是密封胶的耐温性必须与蒸汽温度相适应，并在短时间内变为弹性体，以达到快速密封的作用。使用注胶法处理自密封环泄漏的技术要求与处理填料泄漏时的要求基本相同，只是要在开孔时能够准确的找准阀体上自密封环所在的位置。以此来进行下一步的钻孔、注胶来构成新的密封腔。注胶法在国内化工、电力企业使用较为广泛。如2009 年鄂尔多斯煤制油厂空分装置109 单元109-1160.1 高压蒸汽阀填料泄漏严重，在线带压堵漏，使用注胶法成功的消除了泄漏点。

（2）焊接封堵法：是采用手工电弧焊配合压捻等方法，直接对泄漏的部位进行焊接，该方法适用于泄漏阀门无法隔离处理，并且泄漏蒸汽压力不高，泄漏部位较小、便于焊接作业等部位。焊接材料的选择应根据焊接部位的材质进行合理选用，焊接电流要适当的提高，来增强电弧吹力，提高金属融合性。在焊接过程中，配合使用斩子、手锤压捻泄漏部位，使金属产生塑性变形，减少泄漏区域，便于安全、可靠的焊接补漏。

4 高压蒸汽阀门检修过程管控要点

（1）阀门解体后，检查阀体内部有无裂纹、砂眼，在检查高压阀门的时候，检查人员应将重点放在应力集中的部位，尽可能在发现裂纹缺陷的第一时间，采取有效措施修补。另外，阀杆弯曲与磨损问题也必须得到重视，需在对阀杆表面锈垢有效清理的基础上，保证阀杆与填料相触部分的光滑平直。

（2）展开对阀瓣与阀座间密封面的有效检查，确保阀线并未出现被冲刷、擦伤或者是磨损的情况，但若是凹坑深度＞5mm，则必须通过对研磨技术的有效应用来处理。具体来讲，如果在检查过程中出现上述问题，技术人员应在堆焊后车削的基础上再研磨处理。与此同时，技术人员应将密封面的受损情况作为根据，决定是否需要粗研；而在粗研后若仍存在较小的缺陷，再通过手工或机械研磨，称为中研；细研则是阀门研磨的最终工序，更多时候会采取手工研磨的方式，其主要使用阀瓣研磨阀座，在适量研磨膏与机油的作用下，轻轻地反复研磨。相比较来讲，这一方面需要经常检查，且应注意研磨时间不要太长，细研后密封面能明显观察到凡尔线，最终再使用机油将光洁度研磨到最高点。

（3）经实践证明，阀门密封性能会在极大程度上受到填料安装顺序的影响，首先应使用金属环或者是石墨石棉合金，作为第一环的填料；其次是碳纤维成型填料；而石墨石棉合金编织填料则可安装于最后一环。就摩擦力方面相比较而言，成型石墨环明显会小很多，同时在填料以每两环为单位安装的情况下，压盖预压措施是非常必要的，这也是填料、阀杆以及填料函间比压的保障。在压紧填料的过程中，技术人员还应注意压盖螺母扭矩，将阀门设计压力、温度作为根据以及厂家推荐值进行紧固。压盖螺栓拧紧后，压盖应保持平整，阀杆、压盖、填料室三者的间隙均匀，填料压盖压入填料室应为其高度尺寸的1/3，且最小不小于3mm。安装完成后手动旋转阀杆，阀杆应操作零活，用力正常，无卡阻现象。