13585659243
安全閥密封面在維修校驗過程中應注意的幾個問題
安全閥是保證鍋爐、壓力容器、壓力管道安全運行的重要部件,是承壓設備上安裝的一種超壓保護裝置。它是一種自動閥門,不借助任何外力而又利用介質本身的力來排出一額定數量的流體,以防止系統(tǒng)內壓力超過預定的安全值。當系統(tǒng)壓力恢復正常后,再自行關閉并阻止介質繼續(xù)流出的一種閥。
安全閥使用廣泛,它可以防止設備超壓產生爆炸危險的發(fā)生,確保設備的安全運行。如:酒鋼動力廠的大型壓力容器、球罐、天然氣儲罐;煉鐵高爐煤氣罐;煉鋼轉爐汽包及蓄熱器;中板廠高壓水除鱗系統(tǒng);動力介質的壓力管道等,這些都是安全閥發(fā)揮重要作用的場所。
安全閥的性能要求能夠準確地開啟,適時地全開,穩(wěn)定地排放,良好的回座和可靠的密封;動作必須平穩(wěn),無頻跳、顫振、卡阻等現(xiàn)象。可靠的密封是安全閥工作時重要環(huán)節(jié)之一,安全閥的質量和使用壽命取決于密封面的工作期限,也是安全閥zui薄弱的環(huán)節(jié)。
安全閥密封性能的好壞,直接影響到承壓設備的安全運行及效率。密封性能差,安全閥處于長漏狀態(tài),使承壓設備內的系統(tǒng)壓力達不到要求,滿足不了工作需要,降低了生產效率,嚴重時會造成停產事故;對有毒、有害、易燃、易爆、窒息性等介質使用的安全閥,密封面泄漏嚴重時會造成人身傷害事故。
2安全閥校驗工作原理
2.1安全閥工作原理
安全閥主要由三部分組成:閥座、閥瓣和加載機構。閥座和座體有的是一個整體,有的組裝在一起,與容器連通。閥瓣通常連帶有閥桿,緊扣在閥座上,閥瓣上面是加載機構,用來調節(jié)載荷的大小。當容器內的壓力在規(guī)定的工作壓力范圍之內時,器內介質作用于閥瓣上的壓力小于加載機構施加在它上面的力,兩者之差構成閥瓣與閥座之間的密封力,使閥瓣緊壓著閥座,容器內介質氣體無法排出;當器內壓力超過規(guī)定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時,介質作用于閥瓣的力大于加載機構加在它上面的力,于是閥瓣離開閥座,安全閥開啟,容器內氣體通過閥座排出。如果容器的安全泄放量小于安全閥的排量,器內壓力逐漸下降,很快降回到正常工作壓力,此時介質作用于閥瓣上的力又小于加載機構施加在它上面的力,閥瓣又壓緊閥座,氣體停止排出,容器保持正常的工作壓力繼續(xù)工作。安全閥通過作用在閥瓣上的兩個力的不平衡作用,使其啟閉,以達到自動控制壓力容器超壓的目的。
以通常使用的全啟式安全閥為例,彈簧產生的壓力:
F=-Kx ⑴
式中:K為彈性系數; x為位移距離。
介質在閥瓣作用下的壓強:
P=F /S⑵
式中:F為壓力; S為接觸面積。
利用外接氣源壓力大小控制安全閥的主動起跳(開啟壓力),安全閥根據閥瓣開啟高度的不同,安全閥分為微啟式和全啟式。以全啟式安全閥為例,如圖1所示,安全閥開啟時閥瓣開啟高度h≥d0/4(d0為流道zui小直徑)。閥瓣開啟高度已經使其簾面積(閥瓣升起時,在其密封面之間形成的圓柱形或圓錐形通道面積)大于或等于流道直徑(閥進口端到密封面間流道的zui小截面積)。為增加閥瓣的開啟高度,裝設上、下調節(jié)圈。裝在閥瓣外面圍成一個很窄的縫隙,當開啟高度不大時,氣流兩次沖擊閥瓣,使它繼續(xù)升高,開啟高度增大后,上調節(jié)圈又迫使氣流方向彎轉向下,反作用力使閥瓣進一步開啟。這種形式的安全閥靈敏度較高,調節(jié)圈位置很難調節(jié)適當,近年來制造的全啟式安全閥普遍采用反沖盤的結構,與閥瓣活動連接。
2.2安全閥校驗工作介紹
安全閥校驗分在線校驗和離線校驗兩種方式,在線校驗只能對整定壓力進行測定、調整,無法測定密封壓力。因在調校過程中設備系統(tǒng)內存在壓力,安全閥一旦發(fā)生故障,不能卸下檢修,保證不了設備的正常運行,嚴重時造成停產。
酒鋼特種設備檢測中心采用離線校驗方式,檢測設備為校驗臺,用酒鋼自產的瓶裝氮氣作為氣源,可調校整定壓力為0. 1~35MPa,適用介質為蒸汽、空氣或其他氣體及液體,滿足了酒鋼在用安全閥校驗的需要。
工藝路線:在用安全閥冷態(tài)校驗→委托→接受委托→宏觀檢查→解體檢查→清洗、維修→整定壓力校驗→密封性能試驗→掛牌鉛封→出具報告→審核、蓋章→存檔(發(fā)放用戶)→上報統(tǒng)計。
在校驗過程中,整定壓力和密封性試驗為安全閥的主要性能指標,具體見圖2。
2.3安全閥密封面損壞過程及原因分析
安全閥要求使用的介質為清潔、無顆粒、低黏度的流體。而實際上很多情況下,在用安全閥的使用過程中大部分密封面損壞都是介質中含有顆粒狀雜質,在安全閥啟跳后粘在密封面上,當閥芯回座時將雜質壓在密封面之間而損壞密封面;有時系統(tǒng)壓力過高,導致安全閥頻繁啟跳,造成密封面之間產生沖擊、碰撞,砸傷密封面;有的介質(如煤氣)腐蝕性較強,密封面長期處在腐蝕性介質中而產生麻點、凹坑,損傷密封面。
泄漏的出現(xiàn)對密封面造成侵蝕,介質通過侵蝕面繼續(xù)引起金屬的化學腐蝕,造成密封面損壞;當遇到高溫時密封面產生翹曲、變形等。在關閉狀態(tài)下密封面早期泄漏有以下原因:密封面的機械損傷,閥芯和閥座工作時的歪斜,周圍介質溫度的變化而引起密封面變形,密封面受到工作介質中雜質的污染,設備的振動,運輸、安裝的震動,高溫介質下彈簧失效,閥桿歪斜,導向套偏心,調節(jié)圈位置過高而導致的虛假密封等。
3安全閥密封性試驗后采取的修復方法
3.1密封性能試驗的壓力及方法
密封性能試驗在整定壓力調整好后進行,降低并調整安全閥進口壓力,使其在密封試驗壓力狀態(tài)下,保持一分鐘而進行密封性能試驗。具體見表1。
對于封閉式安全閥,在安全閥的排放出口側安裝一個集漏管,內徑6 mm,管子出口端面和軸線垂直并且保持光滑,放置在敞開式水箱中,管端面插入水下12. 5 mm,并且和水面平行,同外界處于*密閉狀態(tài)(閥帽、排泄孔、出口等都應封閉)。在密封試驗壓力狀態(tài)下,檢查每分鐘泄漏的氣泡數來表示泄漏率。對于金屬密封面的閥門,應不超過GB/T12243—2005表12所列的數值;對于非金屬彈性材料密封面的閥門,應無泄漏現(xiàn)象(每分鐘0氣泡)。
對于非封閉式安全閥,在密封試驗壓力狀態(tài)下用目視觀察壓力表指針下降情況或聽音檢查氣體的泄漏聲,在一分鐘內沒發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象,則認為密封合格。
安全閥的密封性能試驗不少于三次,每次試驗的結果都必須符合要求。
根據《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,設計壓力≥整定壓力>密封試驗壓力>zui高工作壓力,安全閥的整定壓力為zui高工作壓力的1. 05~1. 1倍[2]。特檢中心鑒于以上規(guī)定,對安全閥的密封試驗壓力進行提高,見表2。
當密封試驗壓力低于zui高工作壓力時,選取密封試驗壓力必須高于zui高工作壓力,使其在密封試驗壓力狀態(tài)下,保持一分鐘進行密封性能試驗。
3.2密封面的研磨修復
密封面要求要有較高的強度,承受較高的密封比壓;有一定的抗沖擊韌性,可承受閥芯快速起跳回座的沖擊;有較高的硬度,可承受介質沖刷;不能生銹,否則很快泄漏;要耐高溫,適用蒸汽等介質,不致高溫變軟;要耐腐蝕,承受酸堿等侵蝕。密封面都在較高的壓力狀態(tài)下運行,需要很大的預緊力,必須用硬材料密封面,因此,大多采用金屬材料做密封面。密封面分為平面密封、錐型密封、球型密封,錐型密封、球型密封加工難度大,損壞后不易修復;平面密封加工、維修方便,應用zui廣,當密封面損壞不太嚴重或密封性能達不到規(guī)定的要求時,需研磨修復。
研磨是在其他金屬加工方法不能滿足工件精度和表面粗糙度要求時,采用的精密加工的方法,在量具、儀器制造和修理中應用廣泛,通常采用手工操作。研磨臺的材料組織細密均勻,嵌存磨料性能好,有良好的穩(wěn)定性和耐磨性,潤滑性好、效率高,成本低,易加工,做到經常檢查維護,如幾何精度達不到要求時要及時修正,現(xiàn)采用灰鑄鐵。在研磨平臺上均勻涂上研磨劑(磨料和研磨液調和而成的混合劑),將閥座、閥芯放置平臺上,受壓要均勻,壓力大小應適中。壓力大,研磨切削量大,表面粗糙度大,會使磨料壓碎,劃傷表面,降低了研磨效率。
研磨分粗研、半精研、精研三個步驟,粗研時用1~2 kg/cm2,選用剛玉磨料W40~20微分,速度在每分鐘40~60次;半精研時用0. 5~1 kg/cm2,選用剛玉磨料W10微分,速度在每分鐘30~50次;精研時用0. 1~0. 5 kg/cm2,選用剛玉磨料W2. 5微分,速度在每分鐘20~40次。
4改進措施
依據國家質檢總局2006年頒布實施《安全閥技術監(jiān)察規(guī)程》的要求,增加了對安全閥的泄漏率進行測定[3]。根據酒鋼公司的現(xiàn)狀,對于有毒、有害、易燃、易爆、窒息性等介質的使用情況,本特檢中心要求對安全閥的泄漏率為零泄漏,以防止安全事故的發(fā)生,因此對安全閥的密封要求很高,這樣安全閥密封面的維修有了較大的難度。按照以往的工作方式與方法,達不道零泄漏的要求。
4.1改進措施
4. 1. 1安全閥選用
根據現(xiàn)場使用經驗,安全閥選型十分重要。由安全閥操作壓力決定安全閥的公稱壓力,由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍,由計算出的安全閥的定壓值決定彈簧或杠桿的定壓范圍,再根據使用介質決定安全閥的材質和結構型式,再根據安全閥泄放量計算出安全閥的喉徑。以下為安全閥選用的一般規(guī)則。
⑴熱水鍋爐一般用不封閉帶扳手微啟式安全閥。
⑵蒸汽鍋爐或蒸汽管道一般用不封閉帶扳手全啟式安全閥。
⑶水等液體不可壓縮介質一般用封閉微啟式安全閥,或用安全泄放閥。
⑷高壓給水一般用封閉全啟式安全閥,如高壓給水加熱器、換熱器等。
⑸氣體等可壓縮性介質一般用封閉全啟式安全閥,如儲氣罐、氣體管道等。
⑹E級蒸汽鍋爐一般用靜重式安全閥。
⑺大口徑、大排量及高壓系統(tǒng)一般用脈沖式安全閥,如減溫減壓裝置、電站鍋爐等。
⑻運送液化氣的火車槽車、汽車槽車、貯罐等一般用內裝式安全閥。
⑼油罐頂部一般用液壓安全閥,需與呼吸閥配合使用。
⑽井下排水或天然氣管道一般用先導式安全閥。
⑾液化石油氣站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流閥。
⑿負壓或操作過程中可能會產生負壓的系統(tǒng)一般用真空負壓安全閥。
⒀背壓波動較大和有毒易燃的容器或管路系統(tǒng)一般用波紋管安全閥。
⒁介質凝固點較低的系統(tǒng)一般選用保溫夾套式安全閥。
4. 1. 2安全閥研磨方式
研磨液均選用煤油、動物油或植物油酸,在研磨臺上平面移動走“8”字型、仿“8”字型或螺旋形運動軌跡研磨。經過研磨后能夠改進密封面的幾何形狀,達到良好的平面度,表面粗糙度的達到Ra0. 1。經過多次實踐,采用多工作臺流水作業(yè),很好的提高研磨效率。
4. 1. 3增加鏡面拋光工藝
由于國家標準對安全閥密封要求的嚴格性,要達到零泄露,就要提高密封面的精度等級,安全閥的密封性試驗是否合格關鍵在于密封面的平面度和光潔度(表面粗糙度)。只有重新制定安全閥校驗工藝要求,通過我們實踐,發(fā)現(xiàn)采用增加鏡面拋光工藝的方法可以解決這個問題。
因表面粗糙度是指零件的被加工表面上,所具有的較小間距和微小峰谷所組成微觀幾何的高低不平度,它直接影響其使用性能,如耐磨性、配合性質、接觸剛度、疲勞強度和耐腐蝕性等。尤其在高速、高壓、高溫條件下工作的零件,其工作表面的粗糙度,往往決定機械的運轉性能和使用壽命。見此表面粗糙度的關鍵,在以往的精研磨工藝后增加了一道拋光工藝,選用硬質合金材料的研磨臺,具有較高的平面度,粗糙度小,不易磨損,能夠獲得很高的表面光潔等級。拋光時不可施加外力,只是用閥座或閥瓣自身的重力在研磨臺上螺旋形運動,速度每分鐘不超過20次,用W1型金相拋光液對水稀釋,進行超精研磨或鏡面拋光,zui終表面粗糙度達到Ra0. 025以下。每道工序的研磨,均為研磨臺,不同粒度的磨料不可混淆使用,以防止損傷研磨臺或密封面。
拋光工藝沒實施以前,一臺安全閥研磨、校驗、反復數次,對于要害崗位的安全閥沒有備件時,甚能修復一星期,浪費了大量的人力、物力,修復不好的予以報廢,對公司造成了一定的損失。實施以后,一臺安全閥研磨只需一次,就能夠達到99%以上的成功率,節(jié)省了人力、物力,兩年以來沒出現(xiàn)過一起因密封面的密封性能達不到要求而報廢的安全閥。對比如表3。
5結語
安全閥的維修、校驗是一個系統(tǒng)工程,通過在維修、校驗中注意每一個環(huán)節(jié)對安全閥的質量的影響,按照國家標準做出相對應解決和改進措施。
通過對幾個措施的利用,安全閥的維修、校驗效率得到很大提高,提高功效3倍以上;提高修復安全閥率,從原來80%以下提高到98%以上,極大的節(jié)約了公司的設備備件采購成本;由于工藝的持續(xù)改進如對安全閥密封面進行超精研磨或鏡面拋光,保證了現(xiàn)場特種設備的安全運行。
上海翊霈工業(yè)控制設備有限公司自2001年成立以來，一直致力于各類進口閥門的技術研發(fā)，銷售，服務為一體的專業(yè)性閥門公司，積累的豐富的閥門技術服務經驗。公司具備專業(yè)生產研發(fā)試壓臺，安全閥校驗臺，密封面研磨臺，增壓系統(tǒng)，裝夾臺，安全閥校驗設備配件等全套安全閥維修設備。并且吸收*的機械加工，表面處理技術，在堆焊，焊接，噴涂等方面與技術同步，并結合上海富肯十多年來的閥門維修經驗，選擇*的維修再造方案，提供高質量的售后服務，使得閥門在質量和使用壽命上*達到甚超過新閥門的制造標準。
請輸入賬號
請輸入密碼
以上信息由企業(yè)自行提供，信息內容的真實性、準確性和合法性由相關企業(yè)負責，化工儀器網對此不承擔任何保證責任。
溫馨提示：為規(guī)避購買風險，建議您在購買產品前務必確認供應商資質及產品質量。
