石化工程常用閥門的選用及故障分析

周厚谷

摘 要：大型管道系統中重要的裝置種類非常多，其中起到關閉、開合作用的部件就是閥門。閥門這種部件本身有很多品種和規格，并且用途十分廣泛，在每一個大型裝置中使用量都非常大。所以設備選型是非常重要的問題，閥門質量如果不過關也會造成嚴重的泄露事件，這不僅僅會給企業帶來嚴重的經濟效益損失，甚至還可能會危害人們的生命財產安全。本文針對設備選型的問題以及可能會出現的故障進行分析，希望可以給相關工作提供一些參考。

關鍵詞：閥門；選用；故障分析

在石油化工的領域，其大型裝置和管道系統中非常廣泛地應用到閥門這個部件，閥門通過其開閉，可以實現減壓增壓，還能改變介質的流向。石油化工行業本身具有一定的特殊性，在操作過程中經常承受高溫高壓，并且有毒有害氣體和易燃易爆物質非常多見，為了維持生產的連續性，這也給閥門自身的質量提出了較高的要求。閥門使用量非常大，在具體工作中耗損情況是十分嚴重，所以閥門類型的選擇和質量的控制都是非常重要的內容。

1 閥門設備選型的依據

由于生產工藝各有不同，并且管道系統對于閥門的具體要求也不一樣，所以閥門在種類和結構形式上是多種多樣的，設備選型一直是工程設計中非常重要的一項內容。選用最為合適的閥門設備，可以延長使用壽命，對于設備的長期穩定運行來說作用非常明顯。

1.1 閥門的溫度和壓力

在一定溫度下，能夠承擔的最大壓力就是閥門的壓力-溫度的額定數值，溫度升高的話，其壓力閾值也會有所降低，這項內容也是閥門設備選擇的主要依據。很多國家都針對閥門和法蘭管件分別制定了壓力-溫度的額定閾值，部分廠商直接將二者采用統一的標準。

1.2 關于閥門材料

對于一個閥門部件來說，其選擇除了溫度和壓力之外，質量往往直接決定可靠性和使用壽命的重要因素，并且也對其耐腐蝕性有一定的影響。閥門會隨著其型號和用途不同，而在材料上也產生一定區別，所以不同的閥門，對于其材料的要求有所不同，除此之外也應該考慮到此種材料的耐熱性能和抗腐蝕性能。

1.3 閥門部件的密閉性

密閉性也是一個閥門質量的重要衡量因素，一個閥門中的密封部位包括以下幾種：啟閉件、閥體閥蓋之間的連接部位、閥門管道之間的連接、填料和閥桿之間等等。其中啟閉件出現泄漏情況即為內漏、不容易被發現，其余則為外漏。密閉性也是閥門管件質量的主要影響因素，是閥門選用的一項重要參數。

1.4 消防安全問題

在火災發生之后，閥門如果成為整個管道系統的破壞點，將會給整個管道造成很大破壞，有其是軟密封閥門，其使用的材料強度遠遠低于閥體金屬，并且隨著閥門周圍溫度上升，軟密封結構很有可能成為破壞點，直接加重火災所造成的破壞。很多軟密封閥門雖然密閉性較好，但如果應用的管道用于輸送易燃易爆物品，則應該重視防火設計工作。

2 工程應用中常見故障分析

2.1 閥門選型不當

閥門事故的主要原因是選型不當引起的。

2.1.1 球閥在常閉狀態下長期使用后，水垢等介質雜質易附著在閥瓣球體表面，使閥門開啟時所需力矩增加，造成閥門開啟不靈。因此，選用時，常閉的場合宜選用蝶閥，常開的場合宜選用球閥。因為蝶閥處于全閉位置時，閥座密封面與閥瓣接觸，雜質不容易粘著，球閥全開時情況相同。

2.1.2 對于像閘閥和球閥等具有雙密封閥座的閥門，中腔內部容易滯留流體介質，當受外部環境溫度升高或系統升溫等影響，滯留的流體介質易膨脹或蒸發，使閥體內產生過高的壓力，導致密封圈變形或破壞，引起泄漏。此時，應采用具有泄壓結構的閥門。

2.1.3 用于蒸汽鍋爐等排污管道的小口徑閘閥，蒸汽通過時閥門被加熱，關閉冷卻后，閘板易楔死，造成再次開啟困難。此時，選用的閘閥應考慮設置旁通或全關閉后再倒回半圈，作為閥門的關閉位置或改選截止閥等。

2.1.4 在緊鄰彎道處設置旋啟式止回閥時，由于渦流的作用會引起閥瓣的旋轉，使閥瓣和閥銷產生振顫和磨損，甚至脫落。此時宜考慮在止回閥前后設計有一定長度的直管段，或選用有阻止閥瓣回轉的止回閥結構閣。

2.2 流體介質的速度

2.2.1 流速過大

截止閥在部分開啟位置使用時，高速流體的沖擊力作用在閥瓣上引起閥瓣回轉，閥瓣和閥桿連接部位磨損、脫落。此時，宜考慮帶波紋管的截止閥，阻止閥瓣回轉。旋啟式止回閥的流體流速過大，則閥瓣處于全開位置附近懸浮在流體中，易產生顫振。

2.2.2 流速過低

旋啟式止回閥在低壓、低流速條件下使用時（閥瓣開啟高度大約10°），閥瓣處于接近全閉位置，易產生顫動，與閥座拍打，發出“咔嗒咔嗒”的聲音，閥瓣緊固件被撞擊易松動，破壞閥瓣連接部位，最終將損害其密封表面。

2.3 止回閥

止回閥對于使用條件（有無脈動、水錘現象等）較敏感，使用中發生故障的情況比較多。選用時應考慮最大和最小使用流量、壓力波動情況、止回閥適用的最低流速及尺寸等因素，根據閥門前后壓力差，確定閥門的開啟高度。

2.3.1 旋啟式閥門在低壓、低流速時使用，閥瓣易產生顫動，此時閥門只能部分打開，閥瓣不斷開關持續顫動。防止顫動可以從閥門結構上（如采用均重桿輔助閥瓣關閉的結構）和配管上（如提高流速或將止回閥下游的閥門關小，減小止回閥下游流速的波動）進行考慮。

2.3.2 當流體的流動方向突然變化時，止回閥的閥瓣會猛烈關閉在閥座上，引起閥座很大的磨損，并沿管道產生水錘。工程選用中，應從閥的結構（如閥瓣上安裝阻尼裝置或使用金屬閥座）、開關速度、緩沖儲罐設置等方面充分考慮。

結束語

閥門的種類繁多，使用量大，但是質量參差不齊，所以由閥門選用不當或者質量不合格導致的事故一直是石化行業面臨的一個難題。除此之外，在實際使用中操作方式不當，或者部件老化、閥門出現泄漏等等都是非常常見的情況，應該予以注意。本文首先介紹了閥門類型，并對其選用情況就行了一些說明，在使用過程中，工作人員應該對閥門的結構心中有數，并且重視新技術和新材料的動態。閥門在石化行業中屬于關鍵部件，只有提高對其的重視程度，才能讓石化工業在運行中保證安全穩定，為我國經濟發展做出貢獻。

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