石油化工裝置閥門密封原理及泄漏原因分析

賈華+劉艷玲+劉國富

摘 要：石油化工是我國的重要支柱產業，與國家的發展和人民群眾的生活有著密切的關系。石油化工企業是我國能源轉化生產的主要企業，對國家發展的作用不言而喻，所以石化的安全問題就引起全社會的高度關注。閥門是石化裝置不可或缺的構成部分，也是石化煉油裝置重要的組成單元，其密封性能直接影響著裝置的安全性，一旦出現泄漏就會產生嚴重的后果。文章對石化裝置閥門的密封進行詳細的了解和說明，對其產生泄漏的原因也進行了深入分析，并給出防止閥門泄漏的相關對策。

關鍵詞：石油化工裝置；閥門密封原理；泄漏原因

中圖分類號：TU276.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0183-02

引言

在石化裝置的整體結構中，閥門是其中最為關鍵單元之一，起到流體流量控制的作用，并擔負著保護管路、保證裝置安全的責任。在石化裝置的生產中，其產品大多具有毒性或腐蝕性，還存在爆炸危險，如果閥門的密封出現問題，就會出現產品泄漏的危險，對其周圍的環境還會造成較大的污染。石油化工企業，一直以來都在閥門的維修和更換方面投入大量的資金，力圖實現閥門的良好密封，延長閥門的使用壽命，所以閥門的選用就要慎之又慎。

1 石化裝置閥門的密封

1.1 內密封

閥門的內密封是指其與啟閉元件接觸的部位，這個部分經常會遭受殘留產品介質的腐蝕，同時還會受到啟閉元件運行的磨損，極易出現泄露的情況。內密封的主要作用就是切斷管道中石化產品介質的流動，保證其滲透泄漏的數量不超過標準。內密封的形式，主要是根據其密封面的情況決定的，其形式主要有平面、錐面、球面三種。

圖1是石化裝置閥門的錐面密封效果，其與相關元件的接觸部位較小，容易達到密封的效果，在防泄漏方面有很大優勢，但其對閥座部位會產生較大磨損，所以在施工時就要針對具體情況對閥座進行適當的處理，增強其硬度和壽命。其中a圖在常規的密封閥門使用，b圖的密封方式只適用于密封面為針形的閥門，c圖為錐面密封的效果。

1.2 外密封

外密封是指石化裝置閥門和閥蓋連接處的密封，還包括閥桿的位置與填料函之間的密封。連接處的密封主要在閥蓋處進行工作，應該滿足溫度和受壓力的變化條件；可以簡單的拆卸，不損壞其他元件，且對金屬材料的消耗應該盡量減少；最重要的還是要能承受介質（石化產品）的沖刷。

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）。其密封的形式主要有外部、內部和雙向壓緊軟填料等三種結構。

密封面的材料一般有非金屬材料、金屬類材料兩種，常用的材料有橡膠和塑料，還有具備良好耐磨耐腐蝕性的軸承合金，還有其他適用于石化產品的銅合金、鉻鎳不銹鋼等。

2 石化裝置閥門泄漏的原因

石化裝置中的閥門泄漏，分為內部和外部泄漏兩個方面。一般情況下，在石化裝置產生的泄漏中，外部泄漏會造成更為嚴重的影響，包括石化產品的燃燒及爆炸，以及擴散造成的環境污染，還會對附近居民的身體健康產生極大的危害。

2.1 閥門外部泄漏的原因

閥門在外部造成的泄漏，其主要原因在各部位的密封處。

首先是閥體出現的泄漏，其外在表現一般都是閥體出現滲漏，造成的泄漏較少；閥桿處主要是閥門落下時與接觸面有較大空隙，或閥桿被卡導致閥門關閉出現問題，此處的泄漏會造成大量石化產品的流失，對環境的污染也較為嚴重；在閥體連接的地方發現泄漏，主要是因為密封構件的尺寸或類型不符合密封要求，密封面的材料質量存在問題或管道的相關配置不合理。

2.2 內部泄露的原因

首先是在閥門的設計和制造上，出現閥門設計與實際要求存在差距，導致介質的滲漏；在制造質量和工藝上出現問題，在使用過程中出現了變形，在嚴密性上出現較大的問題，與閥門之間出現了空隙，使得石化產品從空隙中發生滲漏；閥門在完成制造進行運輸的過程中受到損傷，或在安裝和使用的時候出現密封問題，石化裝置中介質的滲漏和流失就會出現；最后是石化產品的問題，主要表現為介質中的固體成分堵塞在閥門和接觸面之間，使閥門出現關閉不嚴實的問題，造成泄露[2]。

石化產品的泄漏，會以介質的形態造成不同的影響。如果相關的介質是處于液態，就會通過滲漏或流失進入土地或河流，造成土地污染和河流水源污染，對附近居民的身體健康會產生極為嚴重的威脅；如果為氣態介質，就會隨著空氣的流通傳播開來，會對某一地區的降水、生活用水及土地造成嚴重的污染。

3 防止石化裝置閥門泄漏的對策

3.1 優化閥門性能

閥門性能的優化，涉及到閥門選型、設計和制造以及材料的選用。在閥門的選型上，要從制作的工藝和閥門的設計規范角度出發，綜合考慮石化產品的溫度、腐蝕性、壓力等要點，選擇符合要求的材料，實現閥門性能的最優化，滿足其使用的要求，使其與操作規范相適應。

另外，閥門形式的選擇也非常重要，要針對石化產品不同的形態選取適當的閥門。除常規的液體介質外，石化企業還會出產氣態的產品，其在管道的流通過程中，符合液態介質要求的閥門（如平面、針形的閥門）在阻斷方面的效果就大打折扣，在防泄漏的效果上就會變差。對氣態介質流通的管道來說，選擇相對應的閥門就相當重要，一般來說，球形閥門對氣態介質的阻斷效果較好，這是因為其氣密性較好，啟閉的速度也很快，但其適用的溫度范圍較小[3]。

3.2 閥桿防泄漏措施

閥桿處出現的泄漏，其主要原因在閥桿的材料選擇方面。閥桿的主要作用是控制閥門的啟閉，所以就會受到較多的磨損，這就會導致閥桿部位出現滲漏；如果其材料較差，在頻繁的使用過程中磨損情況就會十分嚴重，會導致介質滲漏，甚至會影響到閥門的啟閉，出現大范圍的介質流失。針對這種問題，就要從介質的腐蝕性出發，對不同的介質應用不同材質的閥桿材料，常用的方法有選擇合適的材料及進行表面處理，閥桿表面的處理一般都是進行表面熱處理，或直接在表面鍍金，這種方法雖然能較好的提高閥桿的耐磨度，但在成本上會超出預算。

3.3 閥蓋連接的防泄漏措施

閥蓋連接部分的泄漏，主要是密封構件的尺寸或類型不符合密封要求，還包括管道的配置不合理，以及墊片、螺栓的使用不規范等原因。對于這些方面出現的問題，首先要在施工過程中注意其尺寸和類型的要求，實現閥蓋連接良好的密封性，在密封面的處理方面，要避免出現劃痕或表面缺陷，保證其表面的平整，防止密封面出現介質泄漏。另外，在加強密封性時，對軟填料的材質進行嚴格篩選，確保連接處的密封性，防止介質泄漏[4]。

4 結束語

石化裝置對密封性能的要求非常嚴格，一旦出現密封問題導致介質泄漏，就會造成嚴重的后果。本文對閥門的密封進行了詳細的分析，分別從內部和外部的密封入手，深入分析總結介質泄露的原因，并針對出現密封問題的部分提出相關的防泄漏對策，旨在給石油化工裝置提供防泄漏的方法以及處理泄漏問題的措施。

參考文獻：

[1]張智.淺析石油化工裝置閥門密封原理及泄漏原因[J].廣東化工，2015，42（12）：179-180.

[2]蘇祥，李強，郭金.石油化工裝置閥門密封及泄漏問題研究[J].中國新技術新產品，2016（4）：186-186.

[3]紀曉山.石油化工裝置閥門密封原理及泄漏處理[J].化工設計通訊，2017，43（3）：67-67.

[4]吳鵬超.石化管道場站閥門泄漏原因分析與對策[J].工程技術：全文版，2016（5）：311-312.endprint