高壓閥門自密封泄漏原因分析及處理措施

肖惠敏，王黎黎，汪 超

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

2018年8月27日，中國石油寧夏石化公司化肥一廠合成氨裝置氣化工段鍋爐給水加器（4114-E4）入口閥自密封處發生泄漏，介質為鍋爐給水，壓力為12.2 MPa，介質溫度為195℃，閥門型號250GT357，隨著時間的推移泄漏量逐漸增大，若泄漏情況得不到處理，會導致2號鍋爐停爐，合成氨裝置停車事故?；室粡S立即聯系專業堵漏公司作業人員，采取向閥門密封環處打孔注劑的方案，通過在閥體自密封處不同位置，逐步打孔8個并緩慢注入密封劑（見圖1），由于密封環處泄漏位置不易找準，密封劑很難進入到泄漏部位，經過兩天連續作業，泄漏量未見減小，并且出現增大的跡象，最終此方案未能封堵成功。針對這種情況，化肥一廠設備科安排本單位安檢公司進行帶壓堵漏處理，安檢公司操作人員總結以往堵漏經驗，決定采用將閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固，在閥體檢漏孔處焊接密封劑注入螺母并注入密封劑的處理措施，耗時5 h，最終將漏點成功封堵且不影響閥門正常操作[1-3]。

1 閥門結構

該閥門為日本進口閥門，閥蓋與閥體之間采用楔形密封環（304）進行密封，已投入裝置中連續運行三十多年，閥門介質參數（見表1），閥門泄漏部位原始圖紙（見圖2），局部視圖（見圖3）。通過旋緊拉伸螺栓使閥蓋上升，閥蓋與楔形密封環、閥體與楔形密封環之間形成初始密封，當閥體內壓力上升時，閥蓋受介質壓力作用向上移動，使閥蓋與楔形密封環、閥體與楔形密封環之間的密封比壓隨著閥體內壓力的增加而逐漸增大，從而形成良好的密封效果。

圖1 密封環打孔

表1 閥門介質參數

圖2 閥門泄漏部位原始圖紙

圖3 局部3D視圖

2 泄漏原因分析

2.1 楔形密封環加工精度不高

該閥門為高壓焊接閥門，每個大修周期都進行在線維修，對楔形密封環進行檢查及更換，由于高溫高壓自緊密封閥門楔形密封環一般有硬密封和軟密封兩種，硬密封為金屬楔形環，軟密封為復合石墨楔形環，楔形密封環錐度為30°～35°，與閥體配合間隙0 mm～0.1 mm，若加工精度不高，導致楔形密封環錐度與閥蓋錐度不能完全貼合而發生泄漏。

2.2 運行介質壓力、溫度大幅波動

生產操作工況不平穩，壓力、溫度發生大幅度波動，對密封環產生沖擊、擠壓及沖刷，頻繁發生的生產工況波動造成密封環與閥體間存在間隙，出現泄漏。

2.3 閥門檢修存在質量問題

閥門拆開檢修時，楔形密封環在安裝過程中未將密封面清理干凈，存在細小顆粒物雜質或檢修過程中留有縱向的劃痕，在長時間的運行中出現泄漏。

2.4 介質對楔形密封環腐蝕

楔形密封環的設計不僅要求保證一定的強度與耐腐蝕性，而且其表面硬度應低于閥蓋密封層硬度并且在外力作用下要有一定的塑性變形，水質處理不當，在長時間運行中對密封環產生一定的腐蝕，造成泄漏。

3 處理措施

3.1 通過緊固閥體壓板提升螺栓，增大壓板與楔形密封環間預緊力

閥門自密封處發生泄漏跡象或發生少量泄漏時，首先通過緊固閥體壓板提升螺栓來增大壓板與楔形密封環間的預緊力，使密封環通過塑性變形來進一步減少閥體、壓板、密封環間的間隙來消除泄漏問題，若在螺栓緊固的過程當中，泄漏量仍然沒有減少或消除，則停止緊固，需采用其他處理措施。

3.2 閥體外打孔注入密封劑進行封堵

觀察泄漏點的具體位置，通過查找閥門的裝配圖紙并在泄漏部位測量出楔形密封的實際高度，在楔形密封環的錐形中間處的閥體外部進行打孔，孔的直徑選擇8 mm～10 mm，深度和該處閥體壁厚相等（見圖4）。安裝密封劑注入閥后進行注劑封堵，此種措施針對軟密封楔形環比較有效，對硬密封金屬環由于間隙太小，密封劑一般無法注入，同時在閥體外楔形密封環泄漏部位不易找準。因此，據以往實踐堵漏情況來說，針對硬密封閥門此方案起到的效果甚微。

圖4 打孔部位

3.3 閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固帶壓封堵

3.3.1 拆除閥門手輪、閥架 協調工藝人員調整好工況，并將閥門全開后，將閥門支架的固定螺栓拆除，旋轉閥架確認閥桿沒有升、降變化后，拆掉閥架。

3.3.2 閥體、壓板及填料函進行密封焊接 閥架拆除后，閥門壓板一部分露出閥體，將壓板與閥體之間的縫隙進行密封焊接，為了不影響堵漏后閥架的回裝，焊縫寬度保持5 mm～8 mm，焊肉與壓板呈45°狀態（見圖5）。

圖5

3.3.3 閥體檢漏孔處焊接密封劑注入螺母 閥體檢漏孔處，焊接M20螺母，焊接過程中確保沒有夾渣氣孔后，安裝密封劑注入閥。

3.3.4 在壓板頂絲孔安裝密封劑注入閥 疏通壓板頂絲孔，頂絲孔徑一般為M12的內螺紋，在壓板的頂絲孔處安裝密封劑注入閥。

3.3.5 注密封劑封堵泄漏 先從壓板頂絲孔處注入密封劑，直至一側范圍內沒有水、汽噴出時，換另一側進行注入；當填料函周圍無泄漏時，再從檢漏孔處注入密封劑，操作過程中注意密封劑流入速度及升壓不要過快。當泄漏量逐漸減小時，密封劑注入速度隨之變緩，直至泄漏消失后，進行閥架回裝。

4 結語

（1）閥門泄漏的在線帶壓封堵，雖然能確?；ぱb置的連續生產，避免了非計劃停工檢修，但帶壓封堵只是一種搶修性的緊急處理措施，具有一定的局限性與很高的安全風險。

（2）帶壓封堵必須經過專業培訓合格后的人員方可進行操作，作業前要充分考慮介質特性并落實好安全措施。

（3）本項措施利用壓板與閥體內的空間，將閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固帶壓封堵，不僅能夠保證強度，而且避免了制作堵漏胎具，節約了成本，縮短了堵漏時間，向同類閥門泄漏的封堵提供一定的借鑒。

環境友好 成本降低 國內首例鹽穴氮氣阻溶造腔現場試驗成功

8月15日，華北油田江蘇儲氣庫分公司完成的JK7-1鹽穴儲氣井聲吶測腔資料分析解釋結果顯示，這口井各項技術指標均達到設計要求，標志著國內鹽穴儲氣庫首例氮氣阻溶造腔現場試驗取得成功，為全面推廣應用氮氣阻溶造腔奠定了技術基礎。

氮氣阻溶造腔試驗是中國石油重大專項技術課題。此前，國內鹽穴儲氣庫造腔普遍使用柴油作為阻溶劑，不僅成本高、油鹵分離處理難度大，而且存在環境污染的風險。氮氣阻溶造腔工藝最大優點是環境友好，可降低造腔成本。

氮氣阻溶造腔阻溶劑由柴油替換成氮氣，因氮氣可壓縮性強，造腔時氣水界面監測困難；同時造腔時阻溶劑井口壓力可達約13兆帕，對井口及井下管柱氣密性要求很高。江蘇儲氣庫分公司技術人員對試驗井井口密封件和井下管柱進行更換，在管柱下入過程中認真檢查和擦拭每根管柱密封絲扣，并采用扭矩儀全程監控套管扭矩；井下下入永久式光纖界面儀，氣鹵界面采用光纖界面儀與中子測井相結合的方式監測。以上措施有效解決了試驗井井下密封性和氣水界面監測等關鍵難題。

試驗期間，現場監控各項關鍵造腔參數均正常，氮氣—鹵水界面控制、腔體形狀發展等均達到設計要求。通過本次現場試驗，現場已形成鹽穴儲氣庫氮氣阻溶造腔井口安裝工藝、造腔管柱下入工藝、光纖界面檢測儀安裝及測試工藝、氣水界面監測與控制、現場配套注氮工藝等配套關鍵技術。下一步，待驗收完成后將在新建鹽穴儲氣井全面推廣。

（摘自中國石油報第7168期）