浅谈安全阀离线校验的密封性试验

林 燏

（厦门市特种设备检验检测院，福建厦门 361000）

0 引言

安全阀是承压特种设备重要的安全附件之一，是保障承压特种设备安全运行的最后一道防线，因此其性能的可靠性至关重要。根据TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》[1]要求，安全阀的定期校验一般每年至少一次，安全阀校验主要包含校验前的检查、整定压力校验、密封试验3 个项目。其中密封试验不合格是安全阀校验中最为常见的不合格问题，即安全阀的密封面出现不符合规程要求的泄漏。安全阀密封面出现泄漏不仅会对系统内的介质（特别是一些贵重介质）造成浪费，有毒、有害、易燃、易爆介质的泄漏还会给周围的环境和大气造成污染。此外，过大的泄漏量甚至会影响到设备、系统的正常运行；长时间的泄漏也会使安全阀的密封面出现损伤，最后导致安全阀完全失效。因此，安全阀的密封试验至关重要。

1 密封面泄漏的原因

安全阀密封泄漏是指在密封试验压力下阀瓣与阀座密封面间的泄漏率超过了规程所允许程度的渗漏。根据实际工作中离线校验情况分析，其泄漏的原因大致如下。

（1）脏物、杂质卡在了阀芯与阀座的密封面之间，使阀芯与阀座密封面间存在间隙，从而使运行中的安全阀出现了泄漏。这种情况一般可利用提升扳手将安全阀拉开几次，把杂质冲出去或将安全阀进行解体、清理即可解决。（2）被保护设备系统中的介质含有较硬的杂质颗粒。在安全阀开启排放的过程中，其密封面不断地受到介质的冲击，介质中杂质颗粒对密封面产生冲击，引起密封面产生细微的划痕，造成安全阀泄漏。（3）被保护设备系统中的介质为液体，安全阀与液体接触在固体表面发生气蚀。这主要是液体的流动方式或固体表面振动使液体内部压力发生变化引起的。由于流动液体中气泡破裂形成的振动波引起了固体表面局部变形和磨损，使密封面表面粗糙化，从而造成了密封的失效，产生泄漏。（4）设备系统中的介质有腐蚀性且长时间与硬质合金的密封面接触，使密封面发生腐蚀而造成泄漏。（5）安全阀解体、清洗、检查后装配不当。如阀芯、阀座未完全对正，阀杆和弹簧不对中，弹簧和弹簧座接触不平整导致弹簧受力不均匀等都会造成安全阀密封面的泄漏，这种情况一般通过重新装配调整即可解决。

2 密封试验压力的取值

安全阀密封试验的实际意义是，验证当安全阀的入口压力小于等于对应的密封试验压力时，安全阀密封面有无泄漏或者泄漏率是否符合规程的要求。根据TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》的规定，安全阀校验时的密封试验压力Pt取值如表1 所示[1]。

表1 安全阀密封试验压力

根据表1 可知，要确定安全阀的密封试验压力，必须先确定安全阀的整定压力。承压特种设备压力容器、压力管道上的安全阀一般要求其整定压力不应当大于该压力容器、压力管道的设计压力。因此，压力容器、压力管道上的安全阀其整定压力值一般应满足如下要求。

式中：Pw为压力容器、压力管道运行时的工作压力；P为压力容器、压力管道设计压力；Ps为安全阀的整定压力。

根据上述安全阀密封试验的实际意义可知，当安全阀入口压力大于其密封试验压力时，安全阀是否泄漏，TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》是不要求进行验证的。这就意味着当被保护设备系统上工作压力超过其安全阀密封试验压力时，安全阀使用过程中是否会出现泄漏就不得而知。因此，在满足上述（1）式的条件时，应尽量使安全阀的密封试验压力大于压力容器、压力管道的最高工作压力，即满足下式的要求：

只有满足（2）式的要求，才有可能确保安全阀在使用过程中不出现泄漏。但在现场实际使用中，由于系统工艺的要求，一些压力容器、压力管道的工作压力往往会与其设计压力相近，而安全阀的最大整定压力值只能取到设备的设计压力，这就造成只要当压力容器、压力管道运行时工作压力大于其设计压力的90%时，工作压力必将超过安全阀的最大整定压力，即如（3）式、（4）式：

此时，即使经校验合格的安全阀装到压力容器、压力管道上，在运行过程中，也是有可能出现泄漏。对于蒸汽锅炉，根据TSG 11-2020《锅炉安全技术规程》规定[2]，蒸汽锅炉锅筒、过热器、省煤器上的安全阀整定压力按照表2 的要求进行调整和校验。

表2 蒸汽锅炉安全阀整定压力值

从表2 可以得出，只要蒸汽锅炉锅筒、过热器、省煤器的工作压力大于0.45MPa，其工作压力也必定大于相对应安全阀的密封试验压力，所以同样也会出现经校验合格的安全阀在运行中出现泄漏的可能。

上述情况也解释了安全阀使用单位经常提出的“为什么安全阀校验合格后刚装上去就出现了泄漏”。显然这与安全阀使用中所要求的严密无泄漏是不符的，也说明了规程上所规定的密封试验压力值是不合理的。为了确保安全阀校验后在正常的使用情况下不产生泄漏，在对安全阀进行密封试验前，应先确定设备运行时的最高工作压力，再将规程所规定的密封试验压力值与设备最高工作压力值进行比较，取两者中的较大值作为安全阀的密封试验压力值，即密封试验压力按下式进行取值。

此外，在现场的实际运行当中，当设备的最高工作压力大于规程中所规定密封试验压力值时，使用者在采购安全阀时应对供货商提出根据设备最高工作压力进行密封试验的说明，按特殊要求进行供货，以便符合现场设备的使用要求。

3 密封试验中应注意的问题

安全阀的密封性试验是在整定压力调整合格后，降低并调整安全阀入口压力至密封试验压力值，再进行密封性试验。用于液体的安全阀密封试验是可以用水进行的。但在实际测试中用气体进行密封试验的精确度更高，在实际操作中也更加方便。因此，目前现有的离线校验台大多采用气体进行密封试验。根据TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》的规定，当密封试验以气体为试验介质时，封闭式安全阀可用泄漏气泡数表示泄漏率，按密封面材料性质的不同，通过泄漏率来判断该安全阀密封试验是否合格。非封闭式安全阀只需在一定时间内未听到气体的泄漏声即可认为密封试验合格。因此，对于非封闭式安全阀的密封试验一般较易完成，但在全封闭安全阀的密封性试验的操作过程中还有很多细节方面是需要注意的。根据现场实际的操作经验总结，在常规的密封性试验操作中还应注意以下几点，以避免出现误判、错判[3]。

（1）目前安全阀离线校验都是采用离线校验台进行校验，它是将外部的压缩气体（如氮气、空气）输送入校验台，压缩气体通过校验台的泵、阀门、管路系统调整到所需要的压力后，再输送到安全阀的入口处进行校验。因此，为了确保安全阀密封试验的可靠性，在每天的校验前一定要进行校验台内部管路系统的检查，确认校验台管路系统严密无泄漏。如果管路系统有泄漏，那么在密封试验时，校验台管路系统的泄漏极易被误判为安全阀密封试验不合格。在校验前可将校验台管路系统气体的出口处加一堵头，打上较高的压力，关闭校验台管路系统的进气口，静置一段时间观察管路系统上的压力有无下降来判断校验台系统的密封性[4]。（2）在降低并调整安全阀入口压力至密封试验压力值进行密封试验的过程中，降低的压力一定要先确保安全阀完全回座，否则有可能出现安全阀还未完全回座便开始进行密封试验的情况，这样必然会影响到密封试验的准确性。微小型且排量极小的安全阀更应重视这一点[5]。（3）法兰连接方式的安全阀在校验前应注意入口连接法兰密封面的形式。一般整定压力较低的安全阀接口法兰面多为平法兰密封；整定压力较高的安全阀为了保证接口处的密封性，法兰面多为凹凸型密封面。凹凸型接口法兰密封面一定要装设相应的凹凸型密封垫片，再将安全阀置于夹紧台上，否则在密封试验时测试气体极易从入口连接法兰面处泄漏出去，造成密封试验不合格的误判。（4）当安全阀的入口达到密封试验压力值时，务必使其值保持稳定，再进行泄漏率测试，否则将影响密封试验结果的判断。（5）由于先导阀的主阀和导阀都必须进行密封试验，因此对于部分可在离线校验台上校验的先导式安全阀，在密封试验时应将主阀与导阀的出口同时用密封堵盖压紧，对主阀和导阀的密封面的密封性同时进行试验[6]。（6）密封试验装置的集漏管不应过长，否则对于那些密封面泄漏量较小的安全阀，需要经过较长的一段时间才能收集到气泡。一旦时间过长不产生气泡极易误认为该安全阀密封试验合格，造成误判。（7）密封性试验装置集漏管管子出口端面应和轴线垂直并且保持光滑，管端面插入水面深度应符合规程的要求，达到12.5mm，并且和水面保持平行，这样才能保证收集到气泡，这一点往往在试验时会被忽视。（8）将密封堵盖刚压紧在安全阀出口时，如在试验装置的水杯上立即出现气泡，不应马上进行气泡数计算，因为这种气泡可能是由于操作人员将密封堵盖快速地压到安全阀出口时，安全阀出口排放侧腔体内的空气突然受到挤压后而使水杯内产生气泡。这种气泡并不是由于安全阀密封面泄漏引起的，但却极易被误认为是泄漏气泡数。因此，应在稍等片刻气压稳定之后再进行气泡数测试计算才不会引起误判。（9）当全封闭式安全阀进行密封试验时，发现校验台上测试压力表数值下降较为明显时，此时不能简单地认为该安全阀密封试验不合格，应仍采用密封堵盖压紧安全阀出口进行气泡数测试。如收集到气泡且超出规程的要求时，才可认定该安全阀密封试验不合格。如无法收集到气泡，也不能将其简单地判定为合格[7]。出现收集不到气泡而测试压力表数值却下降的情况必然代表着测试气体未从安全阀密封面泄漏出去，而是先从安全阀的其他部位或校验台系统的某部位泄漏出去，这样势必无法判定该安全阀的密封试验结果。对于这种情况，首先，应重点检查安全阀与测试台的连接是否严密无泄漏、法兰连接式安全阀其法兰面垫片是否安装正确、螺纹连接式安全阀与转换接头之间是否紧密连接无泄漏。其次，对安全阀的外观再次检查、检查阀帽连接处是否有泄漏、排泄孔是否已封闭无泄漏、安全阀调节圈的定位销是否已锁紧无泄漏、阀盖和阀帽是否有腐蚀破孔等。最后，再检查校验台气体出口截止阀至安全阀入口密封面间有无泄漏。只有确保除安全阀密封面外，所有其他部位未出现泄漏才可再次进行密封试验。这样才能确保密封试验结果的可靠性。

4 结语

安全阀的密封试验是安全阀校验中极其重要的一个环节。只有充分了解安全阀密封面泄漏原因及密封试验操作过程中的细节问题，才能更好地进行密封试验，保证密封试验结果的可靠性。此外，也只有在充分了解被保护设备运行参数的基础上，再对安全阀的密封试验压力进行合理的取值，才能确保校验合格的安全阀装设到设备上不产生泄漏。