鍋爐壓力容器安全閥裝置失效模式、原因及應對措施

魏東輝　魏學臻

摘 要：安全閥是鍋爐、固定式壓力容器以及移動式壓力容器等承壓設備的重要安全附件之一，在使用以及進行校驗時，會經常遇到各類故障。本文列舉了四類安全閥失效模式，分析了失效的主要原因，提出了應對或者防范措施，以期能夠保障安全閥的正常功效和延長安全閥的使用壽命。

關鍵詞：安全閥；失效模式；故障；應對措施

引言

安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、固定式壓力容器、移動式壓力容器和壓力管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。在安全閥正常使用以及對安全閥進行校驗時，經常發生、發現各類故障。這些故障導致安全閥失效，其主要原因也各種各樣，如果這些故障不能及時消除和修復，就會影響安全閥的功效和使用壽命，甚至不能起到安全保護的作用。

1.安全閥失效模式分析及應對措施

1.1 不正常開啟

1.1.1 超整定壓力開啟，即超過設備最高允許工作壓力才開啟。這就失去了安全閥的過載保護功能，造成這種情況的原因及應對措施如下：

（1）整定壓力不準，整定壓力調得過高。應對措施：重新調整彈簧的壓縮量。

（2）閥瓣與閥座粘住。因安全閥在長時間運行中未曾動作，又未作定期檢查、維修而造成生銹，導致閥瓣與閥座粘連。應對措施：定期對安全閥作手動放氣或放水試驗，在使用過程中注意防濕防潮。

（3）內部異物卡阻，閥瓣不能克服障礙物上升，導致開啟壓力增大或者無法開啟。應對措施：檢查清除異物。

（4）外部異物卡阻，靜重式或者杠桿式安全閥外部人為加重或者其他原因阻礙閥瓣正常開啟。應對措施：檢查清除異物。

（5）工作溫度降低，導致開啟壓力升高。應對措施：在常溫下調整而用于低溫時，常溫下的整定壓力值應略低于要求的開啟壓力值。

1.1.2 低于整定壓力開啟，即不到整定壓力開啟。主要是：

（1）整定壓力不準。應對措施：重新調整彈簧的壓縮量；

（2）彈簧老化彈力下降。由于長期使用或者介質腐蝕，導致彈簧老化，進而彈力下降。應對措施：適當旋緊調整螺桿或更換彈簧。

（3）工作溫度升高，導致開啟壓力降低。應對措施：在常溫下調整而用于高溫時，常溫下的整定壓力值應略高于要求的開啟壓力值。

（4）因泄漏等原因，安全閥使用環境高于彈簧允許工作溫度造成彈簧彈力下降。應對措施：及時研磨密封面消除泄漏并更換新彈簧。

⑤、安全閥傾斜，由于安裝或者觸碰擠壓，導致安全閥傾斜。應對措施：安全閥尤其是靜重式安全閥和杠桿式安全閥須垂直安裝，并設置堅固防護圈。

1.2 安全閥泄漏

在設備正常工作壓力下，閥瓣與閥座密封面之間發生超過允許程度的滲漏。

（1）閥瓣與閥座密封面之間有雜質。應對措施：可使用提升扳手將閥開啟幾次，把雜質或者贓物沖洗掉；

（2）密封面損傷。由于密封面的材質、硬度、裝配等原因，安全閥起跳回座過程致使密封面變形、錯位，或者因密封介質溫度變化引起密封面膨脹變形，都可能導致介質泄漏。應對措施：根據密封介質的性質、可能的溫度變化等選用合適材質的安全閥，對安全閥密封面的缺陷或者損傷，應視情形不同而采用研磨、車削后研磨的方法加以修復，同時注意研磨方式，以防止出現溝槽。

（3）密封墊損傷。因雜質或者硬物卡、擠、壓等致使密封墊損傷，更換合格密封墊，同時注意安放密封墊時首先清潔安裝位置及安裝物件；

（4）閥桿彎曲、傾斜，使閥瓣與閥座錯位。應對措施：重新裝配或更換；

（5）彈簧彈性降低或失去彈性，因彈簧被介質腐蝕或者介質溫度升高導致彈簧變軟，預緊力減小，發生滲漏。應對措施：加強彈簧防銹蝕和隔熱措施，及時更換彈簧或者重新調整開啟壓力。

（6）彈簧斷裂。應對措施：重新更換彈簧。

（7）裝配不當或有關零件尺寸不合適，裝配過程中閥芯閥座未完全對正或結合面有透光現象，原因是閥芯閥座密封面過寬不利于密封。應對措施：檢查閥芯周圍配合間隙大小及均勻性，保證閥芯頂尖孔與密封面同正度；檢查各部間隙不允許抬起閥芯；圖紙要求適當減小密封面寬度實現有效密封。

（8）閥體結合面滲漏，結合面螺栓拴緊力不夠或緊偏，造成結合面密封不好；閥體結合面密封墊不符合標準 。應對措施：調整螺栓緊力，緊螺栓時一定要按對角把緊方式進行，最好是邊緊邊測量各處間隙，將螺栓緊到緊不動為止，并使結合面各處間隙一致，其次，應采用合乎標準的密封墊。

（9）閥桿與閥瓣接觸處銹蝕，造成閥瓣自就位能力喪失，在外露閥桿受到擾動時，閥瓣隨著偏移，造成密封失效，發生泄漏。應對措施：定期檢查閥桿與閥瓣接觸槽，采取合理的防銹措施。

（10）整定壓力與設備工作壓力過于接近，由于設備工作壓力波動范圍接近或者超過安全閥的密封壓力，可能引起泄漏。應對措施：選用適當的安全閥，合理設定安全閥整定壓力。

1.3 安全閥閥瓣不穩

閥瓣頻跳或顫振。頻跳指的是安全閥回座后，待壓力稍一升高，安全閥又將開啟，反復幾次出現，這種現象稱為安全閥的“頻跳”。發生頻跳現象對安全閥密封極為不利，極易造成密封面泄漏。安全閥在排放過程中出現的抖動現象，稱其為安全閥的顫振，顫振現象發生極易造成金屬疲勞，使安全閥機械性能下降，造成嚴重設備隱患。其不穩主要是：

（1）彈簧剛度太大，閥瓣上升不到開啟高度，排放量過小，安全閥開啟后壓力繼續上升，導致重新開啟。應對措施：改用剛度適當的彈簧；

（2）調節圈調整不當，通道面積過大，安全閥開啟后，壓力急劇下降到工作壓力以下，閥門將隨著閥瓣對閥座的劇烈撞擊而關閉，由于壓力升高根源并未消除，閥瓣再次開啟，形成頻跳。應對措施：重新調整調節圈位置。

（3）排放管道阻力過大，流出的介質動量急劇減小，造成過大的排放背壓。應對措施：減小排放管道阻力，清除排放管道障礙。

（4）閥門使用不當，選用閥門排放能力太大。應對措施：使選用的閥門額定排量盡可能接近設備必需的排放量。

1.4 安全閥動作后回座不正常

1.4.1 排氣后壓力繼續上升。這主要是：

（1）選用的安全閥排量小于設備的安全泄放量，安全閥開啟后，來不及將超壓部分介質排掉，壓力容器壓力繼續上升。應對措施：重新選用合適的安全閥。

（2）閥桿中線不正或彈簧生銹，使閥瓣不能升到應有的高度，使得安全閥排放量減小。應對措施：重新裝配閥桿或更換彈簧，并注意彈簧的防銹措施；

（3）排氣管截面不夠，使得安全閥排量小于設備的安全泄放量。應對措施：采用符合安全排放面積的排氣管。

（4）彈簧級別不符合要求，由于剛度過小，調整時彈簧壓縮量過大，造成開啟高度不夠。應對措施：更換相應級別的彈簧，彈簧的剛度要適當。

1.4.2 排放后閥瓣不回座。這主要是：

（1）彈簧彎曲閥桿、閥瓣安裝位置不正或被卡住。應對措施：應重新裝配，認真檢驗運動部件是否有碰傷、拉毛、鐵銹或者毛刺等缺陷，并及時清除。

（2）安全閥彈簧在使用過程中斷裂，開啟后，斷裂處錯位，造成閥瓣不能正?；刈獙Υ胧杭皶r更換新彈簧。

2.結語

本文從分析安全閥的失效模式入手，給出了安全閥不正常開啟、泄漏、閥瓣不穩、動作后回座不正常這四種失效模式下相應的防范或者處理措施。安全閥的使用過程中，導致其失效的因素很多，而且這些因素之間存在著復雜的聯系，涉及材料、制造、設計、檢驗等多方環節，為了特種設備的安全使用，與安全閥相關的各個行業，應不斷總結經驗，認真分析安全閥裝置的各種可能的失效模式，以期達到安全第一，預防為主的目的。

參考文獻：

[1]安全閥一般要求GBT12241-2005

[2]彈簧直接載荷式安全閥GBT12243-2005

[3]安全閥安全技術監察規程TSGZF001-2006

[4]安全閥維修人員考核大綱TSGZF002-2005

[5]壓力容器檢驗 張天鵬 新華出版社2008.05，321-336