空分裝置中控制閥的內漏測試

摘 要：空分裝置中控制閥在使用中內漏時有發生，它直接影響閥門截斷介質的能力和設備的正常運行，文章從常用的測試標準來分析內漏測試。

關鍵詞：空分裝置；控制閥；內漏測試

空分裝置中常用的控制閥有常溫閥（主要應用在冷箱外），低溫閥（主要應用在冷箱內及冷箱外低溫液體管道），高溫閥（主要應用在汽化器、汽輪機、蒸汽噴射器入口的蒸汽閥），儀表工程師根據工藝要求的密封等級選擇合理的密封方式，在許多現場，控制閥出現內漏，內漏是指啟閉件與閥座密封面的接觸處泄漏，也就是我們常說的關不嚴，泄漏量是指在規定的試驗條件下和閥門關閉情況下，流過閥門的流體流量。泄漏量是衡量閥門內漏的指標，內漏的主要原因大多有以下幾種：

（1）設計時：執行機構扭矩/推力太小、選用的墊片不合適；密封件受溫變形；閥門長時間在小開度下工作，流速過高導致閥內件損壞。

（2）組裝時：閥座密封面未要求裝配；閥座松動。

（3）安裝調試時：閥門在安裝焊接時造成軟密封面的燙傷；管道中的雜質在吹掃時附著在閥座的密封面上，使得密封面不光潔；或密封面被雜質刮傷引起密封面凹陷。

（4）運行時：密封面磨損或腐蝕；軟密封材料長期使用后硬化；小開度時被高速流體沖壞。

盡管內漏原因很多，但在使用調節閥時原則上應避免內漏，希望閥門在關閉時，閥芯和閥座之間的密封面的泄漏量越小越好，有的工藝條件甚至要求調節閥不能泄漏。我們在設計、選型、制造、安裝、調試過程中應盡可能避免以上可能性的發生，當閥門在調試運行后才發現閥門內漏，不僅耗費人力去拆卸和維修，還影響項目進度，所以盡可能在工廠發貨前就能發現問題所在。涉及到閥門內漏且我們常用的標準有：

1 IEC60534-4（Industrial-process control valve-inspection and routine testing）

由國際電工委員會制定；定義了兩種測試程序：

試驗程序1：試驗介質壓力為3barg～4barg，如果測試壓力低于3.5barg，那么應在買方規定的最大工作差壓±5%內。

試驗程序2：試驗差壓在買方規定的控制閥前后的最大工作差壓±5%內。

2 FCI 70-2（Fluid controls institute standard control valve seat leakage）

由美國流體控制學會制定；定義了四種測試程序：

試驗方法1：試驗介質為溫度10～51℃的干凈空氣或水，試驗壓力為3～4barg，或者最大工作差壓的±5%。

試驗方法2：試驗介質為溫度10～52℃的干凈的水，試驗壓力為最大工作差壓的±5%之內，在室溫下不超過ANSIB16.1、B16.5或B16.34所規定的最大工作壓力，或者根據個別協定的某些較低壓力。

試驗方法3：試驗介質為溫度10～52℃的干凈空氣或氮氣，試驗壓力為3.5barg，或者最大工作差壓的±5%。

試驗方法4：試驗介質為溫度10～52℃的干凈空氣或氮氣，試驗壓力閥門最大關閉壓差或3.5barg，選擇較小的數值。

從上述的IEC60534-4和FCI 70-2的標準中，我們可以看到有低壓測試（3～4bar）和高壓測試（最大閥門關閉壓力），通常買方購買時如果沒有特殊定義，閥門供應商出于成本及試驗安全考慮，會按照3.5bar對閥門進行內漏測試。但實際應用中，介質壓力可能遠遠大于測試所用的3.5bar，對于大部分閥門（除上進底出的閥門外）來說，隨著壓力升高，泄漏量肯定增大，那么我們可以根據IEC60534-4中的備注3計算泄露量做參考，和實際工況下的泄漏量來做比較。

考慮到調節閥泄漏量標準IEC60534-4&FCI 70-2只是對調節閥在常溫下的密封性能要求，常溫下即使閥門密封性能良好，但是并不能保證在低溫下的密封性能，可根據工藝使用特點要求供應商做低溫測試，目的是檢查閥門在低溫下的密封性能，低溫測試用的是-196℃液氮，通入氦氣做測試，常用的低溫泄露測試標準有：BS6364（英國閥門標準）；EN1626（Cryogenic vessels-valves for cryogenic service）；EN12567（Isolating valves for LNG）；JB/T 7749 （低溫閥門技術條件）。

3 BS6364（英國閥門標準）

標準中定義：閥座密封試驗應當閥體和閥蓋的溫度到達-196℃，用氦氣在滿載密封封頂額定壓力（1.1*PS）下進行，測試時按要求增壓，對于金屬密封控制閥，最大允許泄漏量應為100mm3/s*DN；對于軟密封閥門，在試驗持續時間內應無可見泄露。但標準中沒有對泄露等級進行定義。

4 EN12567（Isolating valves for LNG）

雖然是液化天然氣的隔斷閥的測試要求，但其中的低溫內漏測試標準可以拿來借鑒。在閥體和閥蓋的溫度到達-196℃和1.1*PS的試驗壓力下用氦氣做測試，泄露量不超過表1中數值的兩倍。

Lmax是在試驗壓力和溫度的條件下的最大液體泄漏量mm3/min，折算成氣體就是：

QG：氣體泄漏量（標況下），單位mm3/min；

CEXP：膨脹系數（在標況下氣體體積與在試驗條件下液體體積的比率）

對于高溫閥門，因為測試條件所限，尚無標準描述高溫下的內漏測試條件和合格標準。實際應用中，判定閥門內漏的方法是：閥門關閉4-6小時后，用紅外線測溫儀表測量閥桿（靠近閥體）或閥體下游150mm處金屬溫度，如大于70℃，則認定為“內漏”。

為了避免內漏問題在現場發生，我們可以根據實際工況壓力要求供應商做壓力測試或低溫測試，但高壓測試和低溫測試費用往往昂貴，且影響交貨周期。筆者認為對于下列閥門內漏測試顯得尤為重要：

（1）冷熱隔絕的閥門：如果閥門關閉不嚴，損失冷量。

（2）涉及安全的六級密封閥門。

（3）產品放空的閥門：如果閥門關閉不嚴，裝置產品浪費，使得用戶蒙受經濟損失。

（4）需要經常檢修設備的前后閥門：設備檢修時需要將前后閥門密封關閉。

在進行檢測時，要在閥前保持一定的流體壓力，在閥后測量泄漏量，并且應注意以下幾點：

（1）利用輸入到閥前的帶壓力流體把閥座密封面上的贓物、塵土、油污沖刷掉。

（2）執行機構或閥門定位器通途試驗氣壓之后，使閥門動作數次，把閥門關閉。

（3）在閥前試驗壓力達到穩定后，才能測量泄漏量。

（4）空分裝置中的氧閥不能用水壓做內漏測試。

（5）考慮到試壓安全，內漏測試不要與功能測試一起做。

5 結束語

在不影響使用的情況下，對閥門的密封性能提出過高的要求是不必要的，導致提高成本，造成不必要的浪費。

作者簡介：張燕（1981-），女，工作于林德工程（杭州）有限公司。