空分裝置高壓蒸汽閥門的結構形式及防泄漏管控措施

張曉偉

（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯分公司，內蒙古 鄂爾多斯017209）

鄂爾多斯分公司空分裝置高壓蒸汽系統工作壓力為9.0MPa，工作溫度在535℃。高壓蒸汽系統最主要的界區閥是使用美國太平洋閥門公司生產的平行閥瓣式閘閥。蒸汽閥密封如果發生泄漏，會直接影響人員和設備的安全，同時會造成后線裝置非計劃停工，經濟損失重大。因此，必須保證高壓蒸汽閥門在每次檢修周期，提高標準的進行全面檢驗、維修。并且在遇到泄漏情況時能夠準確判斷故障點，采取安全、可靠的應對措施。

1 高壓蒸汽閥門結構形式及密封特點

（1）平行閥瓣式閘閥，喉部采用全流量設計，相對束口型設計通徑要大得多，使介質通過閥體的壓力損失大大減少。閥瓣處有內襯英格耐爾600的高溫合金鋼彈簧，確保閥座在大幅度升溫升壓過程中自密封嚴密，保證密封性能的同時，增大了閥板彈性，有效避免了因熱膨脹而產生卡死現象。平行閥座閘閥的主要構成為全導向閥瓣托架、扣環銷釘，以及可互換彈簧負載閥瓣；定位閥座能使其中形成的應力與彎曲機率有效降低；而彈簧負載閥瓣在壓差低的情況，能提升其密封性。由于閥瓣并非是完全固定的，所以維護工作相對來講比較簡單，不必再為閥瓣進行閥座的特殊定制，與此同時，動力執行機構在實際運行的過程中，止動裝置會對其起到一定的保護作用，也有助于閥瓣定位。此結構主要以閥座扭矩低為優勢，在對執行機構整體要求較低的情況下，運行成本無需太高，由于閥座表面屬于硬面，因此即使壓差較高使用壽命相對來講仍很長。

（2）平行閥瓣式閘閥閥桿根部，通常情況下都會存在合金堆焊的密封層，若是出現盤根泄漏的情況，將閥門開至全開的狀態，使密封閥桿的作用充分發揮出來，就能夠有效解決這一問題，盤根更換工作可以等到停機或大修時再進行。閥門的支架基本上均為組合式專利結構，本身即可應用于閥蓋處密封圈的拆卸，這對于拆裝執行機構是非常有利的，且與其它拆卸工具相比較來講，閥門支架能夠最大程度上確保拆卸維護的過程中，受壓密封部位不會受損。

（3）高壓蒸汽閥門密封點有閥桿填料密封和閥蓋處的自密封兩部分。后者一般情況下以壓力自密封結構為主，且采取低碳鋼整體鍍銀的方式來處理密封圈，在所使用材料質量更好的基礎上，其抗汽蝕性也更強，對使用壽命的延長非常有幫助，進一步為高壓差環境中閥門密封的嚴密性提供保障。

2 高壓蒸汽閥門密封泄漏部位及原因

2.1 填料密封處泄漏的原因分析

密封填料裝入填料腔內，通過螺栓的預緊力作用在填料壓蓋上，使填料產生塑性變形與閥桿抱緊達到密封的目的。閥門在操作使用過程中，閥桿同填料之間是相對運動摩擦的。隨著開關次數的增多，密封填料磨損加劇，還有溫度、壓力的變化和蒸汽介質的沖刷作用，在導致填料預緊擠壓力呈下降趨勢的同時，形成老化、彈性下降等失效特征，這種情況下極易出現蒸汽泄漏問題，若未能得到及時處理，甚至會把填料部分沖出溝槽，進而造成泄漏情況愈發嚴重的后果。

2.2 閥蓋處自密封泄漏的原因分析

底座與坡形自密封環間的接觸呈傾斜狀態，閥蓋由預緊螺栓起拉起作用，導致使自密封環在受到斜向擠壓力影響的情況下，產生初始密封比壓，另外，在介質壓力影響閥門時，螺栓預緊力與壓力屬同向，在致使自密封環所受擠壓力越來越大的同時，密封效果也必然會隨之增強。也正是由于其內部介質壓力與閥蓋密封性是成正比的關系，所以其也被稱為自密封。但與此同時相關人員必須明確認識到，自密封環的彈性與高壓蒸汽等都是會對密封性產生影響的重要因素，下降或沖刷都可能導致自密封失效并泄漏。

3 高壓蒸汽閥門密封泄漏帶壓處理方法介紹

（1）開孔注膠法：簡單來講，即為將注膠旋塞閥安裝于泄漏處，通過對原密封部位的有效利用，使其與旋塞閥形成腔室，同時向腔室有效注滿密封膠，促使密封膠擠壓與泄漏蒸汽的壓力，處于一個相對平衡的良好狀態。塑性體注膠會在一定時間向彈性體轉變，形成一個彈性的新密封結構來堵塞泄漏孔隙，阻塞蒸汽的外泄。需要注意的是密封膠的耐溫性必須與蒸汽溫度相適應，并在短時間內變為彈性體，以達到快速密封的作用。使用注膠法處理自密封環泄漏的技術要求與處理填料泄漏時的要求基本相同，只是要在開孔時能夠準確的找準閥體上自密封環所在的位置。以此來進行下一步的鉆孔、注膠來構成新的密封腔。注膠法在國內化工、電力企業使用較為廣泛。如2009 年鄂爾多斯煤制油廠空分裝置109 單元109-1160.1 高壓蒸汽閥填料泄漏嚴重，在線帶壓堵漏，使用注膠法成功的消除了泄漏點。

（2）焊接封堵法：是采用手工電弧焊配合壓捻等方法，直接對泄漏的部位進行焊接，該方法適用于泄漏閥門無法隔離處理，并且泄漏蒸汽壓力不高，泄漏部位較小、便于焊接作業等部位。焊接材料的選擇應根據焊接部位的材質進行合理選用，焊接電流要適當的提高，來增強電弧吹力，提高金屬融合性。在焊接過程中，配合使用斬子、手錘壓捻泄漏部位，使金屬產生塑性變形，減少泄漏區域，便于安全、可靠的焊接補漏。

4 高壓蒸汽閥門檢修過程管控要點

（1）閥門解體后，檢查閥體內部有無裂紋、砂眼，在檢查高壓閥門的時候，檢查人員應將重點放在應力集中的部位，盡可能在發現裂紋缺陷的第一時間，采取有效措施修補。另外，閥桿彎曲與磨損問題也必須得到重視，需在對閥桿表面銹垢有效清理的基礎上，保證閥桿與填料相觸部分的光滑平直。

（2）展開對閥瓣與閥座間密封面的有效檢查，確保閥線并未出現被沖刷、擦傷或者是磨損的情況，但若是凹坑深度＞5mm，則必須通過對研磨技術的有效應用來處理。具體來講，如果在檢查過程中出現上述問題，技術人員應在堆焊后車削的基礎上再研磨處理。與此同時，技術人員應將密封面的受損情況作為根據，決定是否需要粗研；而在粗研后若仍存在較小的缺陷，再通過手工或機械研磨，稱為中研；細研則是閥門研磨的最終工序，更多時候會采取手工研磨的方式，其主要使用閥瓣研磨閥座，在適量研磨膏與機油的作用下，輕輕地反復研磨。相比較來講，這一方面需要經常檢查，且應注意研磨時間不要太長，細研后密封面能明顯觀察到凡爾線，最終再使用機油將光潔度研磨到最高點。

（3）經實踐證明，閥門密封性能會在極大程度上受到填料安裝順序的影響，首先應使用金屬環或者是石墨石棉合金，作為第一環的填料；其次是碳纖維成型填料；而石墨石棉合金編織填料則可安裝于最后一環。就摩擦力方面相比較而言，成型石墨環明顯會小很多，同時在填料以每兩環為單位安裝的情況下，壓蓋預壓措施是非常必要的，這也是填料、閥桿以及填料函間比壓的保障。在壓緊填料的過程中，技術人員還應注意壓蓋螺母扭矩，將閥門設計壓力、溫度作為根據以及廠家推薦值進行緊固。壓蓋螺栓擰緊后，壓蓋應保持平整，閥桿、壓蓋、填料室三者的間隙均勻，填料壓蓋壓入填料室應為其高度尺寸的1/3，且最小不小于3mm。安裝完成后手動旋轉閥桿，閥桿應操作零活，用力正常，無卡阻現象。

5 高壓蒸汽閥門運行管控措施

（1）高壓蒸汽閥門在泄漏之前一般會有征兆，這就需要外操人員將檢查融入巡檢過程中，一旦發現滲漏問題或者閥門聲音不正常，就必須及時聯系專業隊伍，由其檢查并加固閥門螺栓，泄漏問題必須在出現的第一時間被處理。

（2）若高溫高壓閥門已經有超過一個生產周期的持續運行，檢查人員在例行檢修的時候，無論閥門的自密封情況如何，都必須更換新的自密封環與密封填料，如果閥門的日常操作開關比較頻繁，則檢查與更換工作更加必要。另外，必須要結合實際情況，選擇材質最合適的自密封環與密封填料，以確保其能夠滿足長期持續運行的需求。

（3）在實際使用高壓閥門前，需對閥蓋預緊與填料壓蓋螺栓進全面檢查，確保其松緊程度不會對閥門產生影響。因為自密封結構具備較強的特殊性，導致在通入高壓蒸汽的情況下，降低閥蓋螺栓預緊力，基于此，在高壓閥門投入使用之后，實施對螺栓的全面熱緊非常關鍵，其能夠有效泄漏問題出現的機率。

6 結語

通過對空分裝置蒸汽系統平行閥瓣式閘閥的結構研究，結合以往填料密封泄漏情況的分析及應急在線處理過程，以及在檢修周期對高溫高壓閥門的維修，針對關鍵環節實施的管控措施，閥門泄漏問題得到了有效解決。