高壓井口閥門(mén)靜水壓試驗(yàn)中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題淺析

陳安德，吳榮寬，王天明

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心 （陜西 西安 710018）

高壓井口閥門(mén)是管路流體輸送系統(tǒng)中控制部件，可用于控制水、蒸汽、油品、氣體、泥漿、各種腐蝕性介質(zhì)等各種類(lèi)型流體通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向，具有導(dǎo)流、截止、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能,是井口裝備和采油樹(shù)設(shè)備中啟閉流體的關(guān)鍵部件，數(shù)量大、規(guī)格多，其性能安全可靠至關(guān)重要，一旦失效，輕則油（氣）井鉆井或生產(chǎn)停息，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則可能會(huì)造成人員傷亡事故。為了嚴(yán)格控制高壓井口閥門(mén)的質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行了質(zhì)量入庫(kù)檢驗(yàn)，其中靜水壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。在進(jìn)行的靜水壓試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了許多導(dǎo)致不合格的質(zhì)量問(wèn)題，其中主要以井口閘閥問(wèn)題居多，本文主要對(duì)靜水壓試驗(yàn)過(guò)程中高壓井口閥門(mén)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行探討分析，提出了導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題的原因及建議[1-2]。

1 高壓井口閥門(mén)結(jié)構(gòu)

在高壓井口閥門(mén)中主要分為井口閘閥、節(jié)流閥及止回閥，其中以井口閘閥居多。井口閘閥按閘板分類(lèi)分為平板閘閥和楔形閘閥，平板閘閥又分暗桿平板閥和明桿平板閥，主要由閥桿護(hù)套、手輪、軸承、閥桿螺母、閥桿、軸承座、閥蓋、閥體、閥板、閥座、注脂閥、波簧等組成（圖1）。其中，閥板與閥桿利用T型槽掛接，閥板與閥座靠波形彈簧相互自由貼緊[3-4]。

圖1 暗桿平板閘閥示意圖

2 高壓井口閥門(mén)檢驗(yàn)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

2014年，在高壓技術(shù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室共入庫(kù)檢驗(yàn)高壓井口閥門(mén)228只，首次進(jìn)行壓力檢驗(yàn)合格188只，不合格40只，合格率為82.46%，對(duì)不合格閥門(mén)進(jìn)行的二次壓力檢驗(yàn)合格30只，不合格10只，三次及以上壓力檢驗(yàn)合格10只（圖2）。對(duì)這40只不合格的閥門(mén)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)泄漏的閥門(mén)有23只，占有質(zhì)量問(wèn)題閥門(mén)57.5%，密封壓降過(guò)大的閥門(mén)有17只，占有質(zhì)量問(wèn)題閥門(mén)42.5%。

圖2 閥門(mén)檢驗(yàn)柱狀圖

2.1 靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)泄漏

1）閥蓋漏。對(duì)閥蓋漏的閥門(mén)進(jìn)行檢查、分析發(fā)現(xiàn)，主要是閥蓋螺栓預(yù)緊力過(guò)小，導(dǎo)致強(qiáng)度試壓時(shí)閥蓋膨脹，從閥蓋密封處向外滴水，將其預(yù)緊力增加上緊后再次試壓無(wú)漏水現(xiàn)象；其次是閥蓋墊環(huán)密封面有劃痕，造成強(qiáng)度試壓時(shí)無(wú)法完全密封，導(dǎo)致漏水，對(duì)其進(jìn)行更換后試壓無(wú)漏水現(xiàn)象（圖3、圖4）。

圖3 強(qiáng)度試驗(yàn)壓降超標(biāo)

圖4 閥蓋漏

2）注脂孔漏。主要是注脂閥未安裝到位，導(dǎo)致強(qiáng)度試壓時(shí)延著螺紋處向外漏水，其次是部分注脂閥內(nèi)鋼珠受壓未回彈到位及閥內(nèi)有缺陷無(wú)法回彈到位導(dǎo)致注脂閥關(guān)閉不嚴(yán)而漏水，對(duì)其修復(fù)后，試壓無(wú)漏水現(xiàn)象出現(xiàn)（圖5）。

圖5 注脂閥未上緊

3）復(fù)合密封圈漏。復(fù)合密封圈主要由丁晴橡膠制成，用于閥桿與閥蓋處的密封。此處的泄露主要是由于復(fù)合密封圈上方的壓蓋未壓緊造成密封不嚴(yán)而漏水；其次是復(fù)合密封圈有損傷，造成無(wú)法密封而泄露，對(duì)其更換后，試壓無(wú)泄漏出現(xiàn)（圖6）。

圖6 復(fù)合密封圈漏

2.2 密封試驗(yàn)壓降超標(biāo)

2.2.1 閘板缺陷引起的壓降超標(biāo)

1）閘板密封面有明顯劃痕，在閘板密封面噴焊硬質(zhì)合金研磨拋光后，在安裝過(guò)程中劃損密封面或保管不當(dāng)造成閘板密封面劃痕，從而在試壓時(shí)引起壓降超標(biāo)。

2）閘板密封面加工精度不夠，在閘板噴焊面研磨過(guò)程中未按照標(biāo)準(zhǔn)研磨，造成表面精度不夠，如有波紋狀缺陷，導(dǎo)致試壓時(shí)壓降超標(biāo)（圖7）。

圖7 閘板研磨精度不夠

2.2.2 閥座密封面有劃痕及O型密封圈損壞

1）閥座密封面有劃痕，閥座密封面同樣采用噴焊硬質(zhì)合金處理，密封面研磨拋光，硬度高，表面光滑，如被劃損，在進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)致壓降超標(biāo)。

2）O型密封圈損壞，在閥座上有2條O型橡膠密封圈，在試驗(yàn)時(shí)起到閥座與閥體密封作用，如密封圈損壞，可導(dǎo)致閥門(mén)的壓降超標(biāo)（圖8）。

圖8 閥座劃痕

2.2.3 波簧強(qiáng)度不夠

閥座密封時(shí)，在波簧的彈力作用下，浮動(dòng)閘板和閥座能保證密封面緊密貼合，從而使閥座與閘板之間起到較好的密封性，如果波簧強(qiáng)度差，受壓后產(chǎn)生塑性變形，不能回彈至原型，無(wú)法起到較好的密封力，導(dǎo)致試壓時(shí)密封性下降而泄漏（圖9、圖10）。

圖9 波簧

圖10 波簧安裝位置

2.2.4 加工誤差超標(biāo)

閥門(mén)內(nèi)腔閥座之間加工尺寸誤差過(guò)大，造成閘板兩端閥座安裝后間距過(guò)大，閘板與閥座之間無(wú)法緊密貼合，在進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)，無(wú)法起到較好的密封性，從而壓降超標(biāo)。如果加工尺寸過(guò)大，只能在加工閥座時(shí)，將閥座厚度加厚，彌補(bǔ)閥座與閘板之間的間隙。

2.3 閥門(mén)材質(zhì)問(wèn)題

在進(jìn)行閥門(mén)試壓檢驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分閥門(mén)的閘板及閥座材質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)要求不同。根據(jù)目前檢驗(yàn)的閥門(mén)材料類(lèi)別均為EE級(jí)（酸性環(huán)境），標(biāo)準(zhǔn)要求閥門(mén)閥桿、閘板及閥座為不銹鋼。 但檢驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)閘板、閥座材料為低合金鋼35CrMo，通過(guò)對(duì)不銹鋼和低合金鋼2種材料的化學(xué)成分對(duì)比可知不銹鋼中元素Cr含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低合金鋼，含Cr量的增加，大大的提高了不銹鋼的耐腐蝕性能。因此從使用環(huán)境方面（酸性）要求，低合金鋼是不能代替不銹鋼的，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。

3 結(jié)論及建議

1）通過(guò)以上的分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)有質(zhì)量問(wèn)題閥門(mén)是安裝時(shí)的預(yù)緊力不夠、安裝不到位及零件損傷導(dǎo)致靜水壓試驗(yàn)不合格，這些問(wèn)題都是完全可以避免的。因此建議廠(chǎng)家在閥門(mén)的制造過(guò)程中要嚴(yán)格要求員工，加強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格控制和執(zhí)行好產(chǎn)品的制造流程，不斷提高閥門(mén)生產(chǎn)質(zhì)量；在閥門(mén)加工裝配過(guò)程中嚴(yán)格控制閥體及密封副之間的位置公差,保證其加工精度和研磨精度，并嚴(yán)格要求裝配精度，以提高閥門(mén)的密封性；同時(shí)加強(qiáng)成品及閥門(mén)零部件的保護(hù)意識(shí)，避免閥門(mén)零部件及成品的損傷，從而不斷提高閥門(mén)的質(zhì)量。

2）通過(guò)對(duì)高壓井口閥門(mén)的質(zhì)量入庫(kù)檢驗(yàn)，高壓井口閥門(mén)一次檢驗(yàn)合格率由82%上升至90%以上，高壓井口閥門(mén)的質(zhì)量有了明顯提升。2014年以前，高壓井口閥門(mén)的檢驗(yàn)為駐廠(chǎng)檢驗(yàn)。2014年9月，對(duì)高壓井口閥門(mén)進(jìn)行了質(zhì)量入庫(kù)檢驗(yàn)，一次檢驗(yàn)不合格率超過(guò)18%，甚至個(gè)別批次閥門(mén)一次不合格率達(dá)到50%。通過(guò)對(duì)閥門(mén)質(zhì)量問(wèn)題的總結(jié)分析反饋，廠(chǎng)家的整改，2015年送檢的高壓井口閥門(mén)質(zhì)量有了很大提高，一次合格率達(dá)到90%以上。下步對(duì)高壓井口閥門(mén)檢驗(yàn)，將進(jìn)行全性能分析，對(duì)閥門(mén)關(guān)鍵部件的化學(xué)元素、力學(xué)性能等進(jìn)行深入透徹分析，以不斷提高閥門(mén)質(zhì)量。

[1]GB/T 22513-2013石油天然氣 鉆井和采油設(shè)備 井口裝置和采油樹(shù)[S].

[2]API Spec 6A-2010井口裝置和采油樹(shù)設(shè)備規(guī)范[S].

[3]裴潤(rùn)有，白金亮.油氣田入庫(kù)閥門(mén)存在的質(zhì)量問(wèn)題及防范措施.閥門(mén),2012(5):43-45.

[4]李忠國(guó).供水閥門(mén)檢測(cè)及故障處理.閥門(mén),2005(6):39-40.

[5]李振國(guó)，俞濤，李祚.閥門(mén)質(zhì)量檢驗(yàn)問(wèn)題分析與建議.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2014，30(8)：41-43.