法國PEROLO制造MX65B75TG安全閥失效分析

高萬東

(安徽省特種設備檢測院)

法國PEROLO公司在安全閥領域一直擁有頂端優勢，近年國內罐車開始大量使用其安全閥。筆者通過對一臺三氯氫硅罐車安全閥型號、性能及結構等方面的分析，研究其失效模式，可為國內安全閥制造廠家提供借鑒。

1 安全閥簡介

三氯氫硅易燃、易爆，具有三級毒性和強腐蝕性，要求承載其罐車安全閥必須具備防爆、耐腐蝕且有良好的密封性能。法國PEROLO公司生產的MX65B75TG閥閥座和彈簧外表面采用HALAR涂層防腐；閥芯采用C276哈氏合金，雙彈簧并列組合設計；FEP包覆O形圈軟密封。閥中間設一個1/4″圓柱內管螺紋(BSP)，保證了閥體裝配的簡便性。

2 安全閥性能分析

安全閥閥體、閥蓋、閥座和彈簧外表面采用HALAR涂層防腐，閥芯采用C276哈氏合金，這些配備保證了該閥具有極強的耐腐蝕性能。HALAR涂層具備極好的耐磨性和防滲透性能，幾乎與工業上常用的化學試劑(強無機酸和有機酸、強堿除熱胺類以外)均不反應。C276合金具有優異的耐腐蝕性能，是僅有的幾種能夠耐潮濕氯氣、次氯酸鹽和二氧化氯溶液腐蝕的材料之一，合金中較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕，所含鎢元素也進一步提高了其耐腐蝕性。

3 安全閥結構特點

安全閥采用雙彈簧，閥蓋與閥座采用螺紋連接，閥蓋與閥瓣之間受彈簧彈力作用，閥瓣把彈簧彈力傳遞給閥座，使閥蓋與閥座之間受彈簧彈力作用，這給解體閥門帶來很大困難。PEROLO公司在設計時已考慮裝配問題，為此在閥蓋與閥瓣中間均設一個1/4″圓柱內管螺紋，閥瓣中心內管螺紋為一端密封，兩個內管螺紋擁有相同裝配中心。在解體前，準備一根長度大于150mm、1/4″全螺紋螺栓，配雙螺母。通過螺栓使閥蓋和閥瓣連在一起，扭緊螺母以抵抗彈簧彈力，使閥瓣向閥蓋壓縮靠近，直至閥瓣離開閥座，扭緊備螺母。此時，閥蓋、彈簧和閥瓣連為整體，閥蓋與閥座之間不再有彈簧彈力作用，整體不受外力，拆卸閥座較為容易。閥座與閥蓋分解后，扭松螺母，緩慢釋放彈簧彈力，即可完成閥蓋、彈簧、閥瓣和密封圈的分拆。組裝時，同樣利用全螺紋螺栓，將閥蓋、雙彈簧、閥瓣和密封圈連為整體，整體通過閥蓋內螺紋與閥座外螺紋旋轉裝配。閥座與閥蓋連為整體后，扭松螺母，緩慢釋放彈簧彈力，即可完成組裝。

安全閥解體結構如圖1所示，調節彈簧采用并列式兩組合彈簧結構，該結構具有結構簡單、緊湊、重量輕、壓力高及工作可靠性高等優點。為了避免內、外兩層彈簧之間相互卡住，往往將兩者的螺旋線制成相反的旋向，例如外彈簧為右旋時，內彈簧用左旋[1]。罐車安全閥應為全啟式、雙彈簧組合，增加了安全閥全開啟的可靠性和靈敏度。

閥門密封采用FEP包覆層硅橡膠O形圈軟密封，密封圈嵌入閥瓣底部凹槽內。FEP是聚四氟乙烯(PTFE)的改性材料，具有優異的化學穩定性，耐一切溶劑、濃酸、堿和氧化劑。氣體和液體通過FEP的滲透性極低[2]。

圖1 安全閥解體結構

4 失效分析

通過近三年對MX65B75TG安全閥的校驗，發現該閥每年均存在泄漏現象。一般安全閥的泄漏多為密封面被侵蝕(損傷)或密封面上有夾雜物導致，特別是密封面長期處在強腐蝕性介質中常會產生麻點及凹坑等損傷缺陷。經解體后對MX65B75TG閥座和閥瓣金屬密封面進行檢查，金屬密封面未出現損傷痕跡，但是發現FEP密封圈表面粗糙，出現部分小凹坑。更換密封圈后不再出現泄漏現象。

安全閥能否正常使用，最重要就是密封性的好壞，特別是有毒、強腐蝕性介質，安全閥必須具有極好的密封性能。此安全閥在彈簧作用力下，閥瓣、密封圈與閥座一起組成密封面，密封面一側直接承受介質的壓力。閥瓣閥芯、密封圈、閥座閥芯三者均與介質直接接觸，受介質壓力波動沖刷和侵蝕。由失效模式可見，C276哈氏合金閥芯對三氯氫硅有很好的抵抗能力，而O形密封圈耐三氯氫硅腐蝕性能不是很好。在常溫下，FEP具有優異的化學穩定性、極好的耐腐蝕和防滲透性能，應可抵抗三氯氫硅的腐蝕。但是，抗腐蝕性很好的密封材料，若表面硬度差，在承壓情況下，經受不了介質流對其表面的機械磨損，也會造成密封不良。此O形圈為FEP包覆硅橡膠O形圈，密封圈只有表面是FEP，內部是硅橡膠。因此，分析認為，由于O形圈FEP包覆層很薄，長期在壓力波動、介質沖刷及腐蝕等多重作用下，表面FEP包覆層會被機械磨損破壞。而后三氯氫硅繼續向密封圈內部滲透擴散，進一步腐蝕內部橡膠，在O形圈上留下腐蝕痕跡。O形圈在三氯氫硅作用下發生磨損降解被腐蝕，最初材料表面粗糙，慢慢變成了凹坑，失去密封性能。

5 結束語

從失效分析來看，MX65B75TG安全閥性能滿足三氯氫硅罐車的使用要求。但是，由于密封圈FEP包覆層過薄，隨著使用時間的延長，容易被介質沖刷磨損腐蝕失效。因此，建議更換密封圈為全FEP的O形圈，或者加大O形圈FEP包覆層厚度。另外，在使用過程中最好預備FEP密封圈，一旦發現安全閥泄漏則可以立即更換。

[1] 阮躍進.高壓氣體安全閥的設計[J].液壓氣動與密封,2012,32(7):40～42.

[2] 徐洪,楊永祥.聚全氟乙丙烯(FEP)性能與成型方法和應用[J].有機氟工業,2009,(3):31～35.