石油化工裝置閥門密封及泄漏問題研究

蘇祥　李強　郭金

摘 要：作為是由化工管道系統中必不可少的控制元件，閥門主要用來保護管路、實現裝置安全有效運行。它在石化煉油裝置中的安全正常運行十分重要。判斷閥門密封好壞是判斷其性能的重要標準。本文對閥門的密封原理進行相應的分析，并對閥門填料和泄漏的原因進行闡述，并在此基礎上提出改善的方法。

關鍵詞：密封；泄漏；填料

中圖分類號：TU276.7 文獻標識碼：A

閥門是石油化工管道系統中必要的控制元件，同時還是保護管路、實現裝置安全有效運行的重要管路元件，在石油管線中主要用來開啟或是關閉管路以及對流體流量進行調節。在石油化工生產中各種介質主要是腐蝕性強、有毒以及易燃易爆的物體，一旦出現閥門泄漏的狀況不僅會造成嚴重的原料和產品的浪費，還會對周圍環境造成嚴重的破壞，嚴重甚至會導致安全事故的發生。因此為了確保安全生產必須保證閥門的安全運行。從環保角度上看，閥門泄漏直接造成的環境污染也需要人們對其進行重視。

1 閥門的密封性

閥門的密封性主要指的是閥門各個密封部位組織介質泄漏的能力，它是評價閥門質量好壞最重要的技術性能指標。閥門密封性主要關于兩個方面：閥門的內漏和外漏。因此閥門的密封主要分為兩部分。（1）閥座和關閉元件相互接觸關閉的部分，也就是所謂的閥門密封副，該部位密封失效的話會導致閥門的內泄漏。造成內泄漏的原因主要有制造工藝不良、密封面發生形變、介質內雜質和介質的腐蝕等。（2）閥桿和填料函以及閥體和閥蓋的連接部位，這兩個部位容易導致閥門的外泄漏，閥門的外泄樓除了會造稱原材料的浪費還會導致環境污染，甚至會引起安全事故的發生。

2 閥門外漏的主要原因和解決辦法

導致閥門外漏的主要情況有閥桿填料部位的泄漏、中法蘭墊片部位的泄漏和閥體由于鑄件中缺陷造成的泄漏。

2.1 閥桿泄漏的主要原因和解決辦法

閥桿是帶動啟閉元件調節閥門開啟和關閉的重要受力部件，它的表面的耐磨程度直接影響到發閥桿部位的密封性。同閥桿接觸的密封材料主要為非金屬材料，對接觸面的微小孔隙十分容易實現填充，但是閥桿在整個系統的運行中是要經常發生運動的，這樣就會造成閥桿出現不均勻的磨損情況，最終導致泄漏。閥桿的材料選擇的決定性因素是介質，閥桿材料的耐磨性會受到一定的影響，但是可以選擇表面處理來提升閥桿的耐磨性，在加工中常見的做法是通過表面熱處理或是在表面即興鍍金等。以上方法可以有效增加閥桿的耐磨度，但是會增加一定的成本。需要結合介質條件進行選擇。當前閥桿的密封性可以從以下幾個方面進行改進：（1）提升密封中零件的加工精度；（2）增加閥桿密封的耐磨度；（3）填料形狀和組合要適當；（4）填料預壓力的選擇要合理。

2.2 填料函泄漏的主要原因和解決辦法

填料函主要由填料箱、填料、填料墊等組成，填料箱位于閥體和閥蓋上，作用是容納填料。填料墊在填料箱的底部，用來支撐填料。密封填料處的介質泄漏原因主要是由于填料蓋松動、密封填料密封度不夠、填料的質量和品種不合理、填料老化或是閥桿表面磨損嚴重及填料裝置的損壞等。對于DN≥50mm的閥閘和截止閥，多數生產制造商采用的生產方法是在閥桿密封處使用柔性石墨環和柔性石墨編織填料的做法，在填料的最上圈和最下圈采用柔性石墨編織，充分利用其強度大的特點對石墨被擠出閥內外進行阻止。中間主要采用的是模壓石墨環。填料函尺寸比較小的閥門主要使用柔性石墨編織填料。填料在裝填的過程中要預先壓縮保證良好的密封性能，國內的閥門在填料裝填中通常使用壓實填料，因此密封性隨著使用時間的增加逐漸變差。國外在加氫裂化閥門產品填料中，采用31MPa的高壓對盤根環進行預壓，具有密封性保持時間較長的優點。還有一些防止外漏的措施例如在填料壓蓋出采用蝶形彈簧活載結構也就是在填料塔該的螺栓上增加碟簧，由于柔性石墨填料會在磨損和熱燒損的情況下出現應力松弛的現象，因此這種碟簧活載結構會使填料壓蓋保持在填料上較大的壓力，進而防止壓蓋螺栓松弛現象以及填料松弛導致的外漏。目前國內外閥門盤根壓蓋一般為均勻分體式，可以分為壓蓋和壓蓋圈，這樣方便壓圈自動對中，螺栓在壓蓋、壓圈的壓力下在填料盤根上均勻分布，更易保持填料的良好密封性。填料函加工的精度對閥門的密封性有著直接的影響，國外在閥門生產中主要按照API600的要求進行生產，填料函表面的粗糙度Ra控制在3.210-3mm。

2.3 閥蓋處泄漏的主要原因和解決辦法

閥蓋處的密封是靜密封結構，通常選擇法蘭密封連接，當閥門公稱直徑比較小的時候用螺紋連接密封。墊片的類型、材料或是尺寸不符和要求、法蘭密封面的加工質量差、螺栓連接不緊固、管道配置不合理以及在連接處產生的附加載固負荷等原因都會引起閥體連接部位的泄漏。采用墊片類型的密封副，使密封副的加工更加緊密是更好的實現密封性的重要手段，通常情況下，密封面的精確度在加工過程中最好在1.6μm～3.2μm但是在加工過程中需要特別注意的是，密封面上一定不能夠出現徑向的加工缺陷或者是劃痕，因為即便是很小的劃痕也會造成泄漏量的增加。此外，高壓閥門在閥蓋和閥體連接處要采用壓力自密封結構，這種自緊密封結構是通過閥門內流體壓力實現閥體和閥蓋間的緊密密封。壓力自密封主要使用的是金屬和柔性石墨復合墊。部分廠家在生產中采用整體鍍銀處理，利用銀塑性好的特點，容易對填充密封面上的微觀孔隙進行填充，進而確保了高壓閥蓋墊片的密封性。但是對于腐蝕性較強的介質我國主要采用柔性石墨復合墊。

結語

綜上可知，閥門發生泄漏的主要原因有許多種。主要包括了閥桿的磨損、填料選型和材質的不適合等。針對閥門泄漏的主要原因文中提出了加強生產工藝和結合閥門部件的工作特點及介質的成分特點進行分析，有效的保證了閥門的密封性。

參考文獻

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