石油化工裝置閥門密封原理與發(fā)生泄漏的原因分析

陳國(guó)順鄭 淵陳素婷

1.永嘉縣泵閥科技創(chuàng)新服務(wù)中心 浙江永嘉 325105；2.特技閥門集團(tuán)有限公司 浙江永嘉 325100

1 石化裝置閥門的密封原理探討

石油化工裝置中，閥門的密封主要分為兩種，一種是內(nèi)部密封，另一種是外部密封，兩種密封方式的應(yīng)用原理主要如下。

1.1 閥門內(nèi)部密封原理

內(nèi)密封的處理位置，主要是指與閥門與石油化工專職啟閉元件相連接的位置，此位置經(jīng)常會(huì)遭受石油化工殘留產(chǎn)品中各類介質(zhì)的腐蝕。同時(shí)，當(dāng)裝置的啟閉元件，運(yùn)行時(shí)，閥門也會(huì)隨之不斷被磨損，一旦磨損達(dá)到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)泄漏問題[1]。相對(duì)來講，閥門的功能主要體現(xiàn)在可以將管道中的石油化工產(chǎn)品介質(zhì)流動(dòng)空間切斷方面，使得管道內(nèi)流動(dòng)的液體產(chǎn)品滲透量或是泄漏量維持在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。面對(duì)不同的石油化工產(chǎn)品，閥門所采用的內(nèi)密封形式并不相同，而是結(jié)合密封面的具體情況而作出選擇，常見的密封面形式主要包括錐面、平面以及球面這三種類型[2]。石油化工裝置閥門錐面密封如圖1 所示，為石油裝置閥門做了錐面密封處理后的效果，此種密封方式下，閥門與裝置中相關(guān)元件的銜接面積以及銜接部位均比較小，因此密封難度比較低，防泄漏的效果也比較突出，不足之處體現(xiàn)在閥門底座位置的磨損度相對(duì)比大，所以需要適當(dāng)提升其底座的硬度[3]。

圖1 石油化工裝置閥門錐面密封圖

1.2 閥門外部密封原理

外密封的處理位置，主要是指石油化工裝置之上，閥門、閥蓋兩者的連接處所進(jìn)行的密封處理，同時(shí)外密封處理中，還囊括了閥桿與填料函兩者之間的密封處理[4]。一般而言，密封的連接處，主要服務(wù)于閥蓋的正常使用，因此在密封條件處理上，必須確認(rèn)密封后的閥蓋可以同時(shí)滿足石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)的壓力和溫度條件。其次，閥門外部密封處理后，可以結(jié)合具體的石油化工生產(chǎn)需求進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆卸處理，且不會(huì)對(duì)其他的元部件構(gòu)成損傷或損害。

閥桿的密封填料，主要包括波紋管材料和膜片的密封，填料式的密封又分為軟填料（主要通過壓蓋產(chǎn)生填料的軸向力）和成型的填料（常用的材料包括石墨、塑料、金屬及碳纖維）[5]。其密封的形式主要有外部、內(nèi)部和雙向壓緊軟填料等三種結(jié)構(gòu)。

2 石油化工裝置閥門密封發(fā)生泄漏的原因

石油化工裝置運(yùn)行中出現(xiàn)閥門泄漏問題，一般會(huì)體現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是內(nèi)部泄漏和外部泄漏。常規(guī)情況下，外部泄漏的影響以及危害性更大，極易誘發(fā)燃燒和爆炸，且泄漏擴(kuò)散后還會(huì)對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成極大的污染[6]。對(duì)此，進(jìn)行石油化工裝置閥門的密封泄漏發(fā)生原因進(jìn)行分析，就需要從下述兩方面著手：

2.1 閥門外部泄漏原因

當(dāng)閥門外部出現(xiàn)泄漏問題，分析問題出現(xiàn)的原因時(shí)，需要從裝置各個(gè)部門的密封處進(jìn)行調(diào)查分析，具體從下述幾方面著手展開調(diào)查。

（1）閥體出現(xiàn)泄漏。此類泄漏，主要表現(xiàn)在閥體表面的滲漏，整體泄漏量并不高[7]。

（2）閥桿處出現(xiàn)泄漏。該類泄漏的原因，主要是由于閥門落下之時(shí)與下方接觸面之間得到控制過大，也有部分泄漏問題是因?yàn)殚y門關(guān)閉異常或是閥桿被卡[8]。上述幾種泄漏問題的出現(xiàn)，石油化工裝置的產(chǎn)品會(huì)大量流失，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

（3）閥體連接部位出現(xiàn)泄漏問題。此類泄漏狀況的出現(xiàn)，原因主要在于密封構(gòu)件的類型與密封的要求不相符，且構(gòu)件的尺寸也有問題。另外當(dāng)密封面的材料存在質(zhì)量問題以及管道配置不合理，也會(huì)導(dǎo)致閥門外部泄漏問題產(chǎn)生。

2.2 閥門內(nèi)部泄漏原因

首先是在閥門的設(shè)計(jì)和制造上，出現(xiàn)閥門設(shè)計(jì)與實(shí)際要求存在差距，導(dǎo)致介質(zhì)的滲漏；在制造質(zhì)量和工藝上出現(xiàn)問題，在使用過程中出現(xiàn)了變形，在嚴(yán)密性上出現(xiàn)較大的問題，與閥門之間出現(xiàn)了空隙，使得石化產(chǎn)品從空隙中發(fā)生滲漏[9]；閥門在完成制造進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中受到損傷，或在安裝和使用的時(shí)候出現(xiàn)密封問題，石化裝置中介質(zhì)的滲漏和流失就會(huì)出現(xiàn)；最后是石化產(chǎn)品的問題，主要表現(xiàn)為介質(zhì)中的固體成分堵塞在閥門和接觸面之間，使閥門出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)實(shí)的問題，造成泄露。石化產(chǎn)品的泄漏，會(huì)以介質(zhì)的形態(tài)造成不同的影響。如果相關(guān)的介質(zhì)是處于液態(tài)，就會(huì)通過滲漏或流失進(jìn)入土地或河流，造成土地污染和河流水源污染，對(duì)附近居民的身體健康會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的威脅[10]；如果為氣態(tài)介質(zhì)，就會(huì)隨著空氣的流通傳播開來，會(huì)對(duì)某一地區(qū)的降水、生活用水及土地造成嚴(yán)重的污染。

3 石油化工裝置閥門密封泄漏處理方案探討

3.1 針對(duì)閥門性能加以優(yōu)化

石油化工裝置運(yùn)行中，針對(duì)閥門密封進(jìn)行防泄漏處理時(shí)，首要應(yīng)該做好的工作就是針對(duì)閥門的使用性能做好優(yōu)化工作。結(jié)合石油化工裝置的適配性，優(yōu)化閥門性能時(shí)，重點(diǎn)主要包括四個(gè)方面，包括閥門的制造、設(shè)計(jì)、材料以及選型四種。具體而言，在進(jìn)行石油化工裝置閥門的性能優(yōu)化期間，需要著重做好下述工作內(nèi)容。

（1）進(jìn)行閥門選型時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該將目光集中在閥門的設(shè)計(jì)規(guī)范性方面，且對(duì)于閥門的設(shè)計(jì)也需要加以關(guān)注。同時(shí)，對(duì)于石油化工生產(chǎn)產(chǎn)品本身的壓力、溫度以及腐蝕性也需要加以分析，才能得出最佳的閥門材料選用方案。當(dāng)選型以及選材兩項(xiàng)工作做到位之后，才能為閥門的性能最優(yōu)化提供支持，確保閥門應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)之后，符合各環(huán)節(jié)生產(chǎn)需求，且閥門的具體操作上，也應(yīng)該充分與各項(xiàng)操作規(guī)范相匹配。

（2）為了進(jìn)一步提升閥門的使用性能，做好閥門形式的選擇工作也至關(guān)重要。在此過程中，需要充分結(jié)合石油化工產(chǎn)品的不同變化形態(tài)，去選配對(duì)應(yīng)的閥門密封形式，比較常見的產(chǎn)品形式包括三種，分別是液體介質(zhì)形式、氣態(tài)介質(zhì)形式，在不同的產(chǎn)品形態(tài)下，需按照對(duì)應(yīng)的條件去選擇具體的閥門形式。液態(tài)介質(zhì)比較常見，因此其閥門形式選擇最常用的平面閥門或是針型閥門即可。但與液態(tài)介質(zhì)產(chǎn)品相比，部分石油化工產(chǎn)品呈現(xiàn)形式會(huì)以氣態(tài)形式位置，當(dāng)氣態(tài)產(chǎn)品在管道中流通時(shí)，以往用于阻斷液態(tài)石油化工產(chǎn)品的閥門效用將會(huì)大幅度降低，包括防泄漏的效果方面，也不夠理想。因此，在進(jìn)行氣態(tài)介質(zhì)流通管道中的閥門形式選擇時(shí)，就必須深入探究。與平面或是針型閥門相比，球形閥門的阻斷效果明顯更突出，不僅氣密性更佳，閥門的啟動(dòng)和關(guān)閉速度明顯也更快，但球形閥門也存在一定的不足之處，就是使用時(shí)的溫度范圍控制比較嚴(yán)格，因此在進(jìn)行不同形態(tài)的石油化工產(chǎn)品閥門選擇時(shí)，需要結(jié)合不同需求采用不同閥門方案，才能更好的阻隔泄漏。

3.2 做好閥桿防漏處理

石油化工的煉油生產(chǎn)過程中，還會(huì)在閥桿位置出現(xiàn)泄漏類問題。經(jīng)過多方面評(píng)估后可發(fā)現(xiàn)，材料選擇工作開展的質(zhì)量將會(huì)直接影響到閥桿的泄漏問題。從功能上來講，閥桿主要被應(yīng)用在閥門開啟、關(guān)閉的兩項(xiàng)控制處理中，隨著啟閉次數(shù)的增加，閥桿所經(jīng)受的磨損量必然也隨著啟閉次數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，當(dāng)磨損量到一定程度時(shí)，閥桿處就會(huì)開始出現(xiàn)滲漏等問題。當(dāng)所選擇的閥桿本身的材料質(zhì)量不高，當(dāng)閥桿經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的啟閉使用背后，磨損情況將會(huì)更加嚴(yán)重，甚至直接出現(xiàn)介質(zhì)滲漏類問題，當(dāng)介質(zhì)的滲漏量過高時(shí)，就會(huì)對(duì)閥桿的正常啟閉運(yùn)行產(chǎn)生影響，繼而陷入惡性循環(huán)，導(dǎo)致介質(zhì)出現(xiàn)更大范圍地流失問題。結(jié)合上述所出現(xiàn)的問題，進(jìn)行閥桿防泄漏處理時(shí)，就需要重點(diǎn)針對(duì)介質(zhì)的腐蝕程度以及腐蝕特性出發(fā)去解決問題。對(duì)于不同的介質(zhì)而言，需要匹配不同的材料構(gòu)成的閥桿，并針對(duì)閥桿材料的表面做好技術(shù)處理。一般情況下，會(huì)在閥桿表面完成熱處理工作，為了避免閥桿出現(xiàn)腐蝕類問題，也可以在表面之上做附近處理，應(yīng)用鍍金處理方案時(shí)需要注意，雖然可以顯著將閥桿耐磨度提升，但是在成本支出方面相對(duì)比較高，因此需要綜合考量多方面因素選擇更適宜的閥桿防泄漏處理方案。

3.3 閥蓋連接防泄漏處理方案

石油化工煉油生產(chǎn)中，想要全面預(yù)防出現(xiàn)閥蓋連接泄漏等問題，需要重點(diǎn)針對(duì)密封構(gòu)件的尺寸做好定期檢測(cè)工作。具體而言，應(yīng)該按照下述處理方案推進(jìn)。

（1）分析泄漏原因可以發(fā)現(xiàn)，部分閥蓋在安裝時(shí)，與其相連接的管道在配置上缺乏合理性，不僅是密封構(gòu)件的尺寸、選擇的類型與煉油生產(chǎn)的密封要求不一致，還有很大概率是問題出現(xiàn)在管道本身并不匹配要求，此外螺栓或是墊片的選擇缺乏規(guī)范性，也會(huì)導(dǎo)致泄漏問題隨之生成。

（2）進(jìn)行閥門蓋密封處理時(shí)，需要重點(diǎn)針對(duì)閥蓋的類型以及尺寸做好技術(shù)把控工作，從材料選擇的角度促進(jìn)閥蓋連接的密封性就此提升。另外，在密封滿的處理之時(shí)，也應(yīng)該最大限度預(yù)防生產(chǎn)表現(xiàn)缺陷或是劃痕一類問題，以此確保閥蓋表面的平整性不會(huì)影響煉油連接密封性，同時(shí)也可以預(yù)防密封面出現(xiàn)介質(zhì)泄漏一類問題。

（3）針對(duì)閥蓋進(jìn)行密封處理時(shí)，為了提升密封效果，技術(shù)人員在篩選材料至?xí)r，需要重點(diǎn)針對(duì)軟填料做好篩選工作，目的在于確保閥蓋外部區(qū)域的連接位置的密封性更強(qiáng)，提升對(duì)于介質(zhì)泄漏密封管控成效。

4 結(jié)語

綜上所述，在石油化工生產(chǎn)中，想要進(jìn)一步避免石油化工泄漏問題，技術(shù)人員首先需要了解閥門的密封原理，且需要從兩方面著手分析，包括內(nèi)部密封和外部密封。在掌握密封原理的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員在面對(duì)閥門泄漏問題時(shí)，就應(yīng)該從閥門的內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面去尋找并定位泄漏點(diǎn)，以此提升閥門泄漏處理效率。