安全閥泄漏原因分析及對策

侯文峰

（煙臺市特種設備檢驗研究院，山東 煙臺 265508）

安全閥作為鍋爐、壓力容器和壓力管道等承壓類特種設備最重要的安全附件，在保證承壓類特種設備使用安全方面起著至關重要的作用。使用安全閥最大的危險點是設備超壓時安全閥失靈，也就是不起跳，以往承壓類特種設備事故許多都是因此而發生的，對此，使用者已給予了高度的重視，類似事故已非常少見。相對安全閥的失靈，安全閥泄漏卻非常多，總認為不關緊要，沒有引起使用者的足夠注意，因為泄漏大多不會直接引起事故，但卻為事故的發生埋下了諸多隱患，發現、處理不及時可能直接影響設備的正常運行，甚至導致發生嚴重的事故，例如，河南能源化工集團洛陽永龍能化有限公司安全閥泄漏中毒事故。

1 事故案例

2018年12月8日，河南能源化工集團洛陽永龍能化有限公司發生一起中毒事故，造成3 人死亡、1 人受傷，直接經濟損失約280 萬元。本次事故直接原因為：乙二醇廠亞硝酸甲酯制備裝置安全閥、爆破片出現泄漏，有毒氣體亞硝酸甲酯泄漏后進入正在作業人員的工作空間，導致中毒。間接原因為：特種設備（安全閥）校驗機構未盡責，在線校驗時只對安全閥進行了整定壓力校驗，未能進行密封性能試驗，未能正確判斷安全閥是否泄漏。所以安全閥的泄漏不可忽視，下面主要以帶提升裝置的彈簧式安全閥為例討論安全閥常見泄漏原因和對策。

2 泄漏原因及對策

2.1 安全閥運輸和存放

安全閥因運輸和存放不當，極易破壞密封面產生泄漏或對以后的使用埋下隱患。

（1）新出廠的安全閥應裝箱運輸，并在箱內固定牢固，搬運時，要輕拿輕放，避免劇烈震動，破壞密封面。

（2）對存入庫房的安全閥，入庫前要開箱檢查，重點檢查安全閥進出口保護裝置是否脫落，如果脫落，應仔細檢查是否有雜物進入安全閥進出口，確認進出口無雜物后重新將進出口封嚴；因為雜物可能導致密封面被擱置，造成泄漏。

（3）安全閥應豎直存放在干燥的室內，保證安全閥密封面免受外力沖擊。存放在庫內的安全閥，應調松壓緊彈簧的螺母，保護彈簧的彈性，使閥瓣處于卸載狀態，以保護安全閥密封面不受損傷。

2.2 安全閥離線校驗

根據《特種設備安全法》要求，特種設備的安全附件應進行定期校驗。安全閥校驗執行《安全閥安全技術監察規程》（TSG ZF001-2006），為保證安全閥密封效果好，超壓能及時起跳，校驗中各工序不得缺失，而且應嚴謹細致，以防對安全閥密封面造成損傷，產生泄漏。

（1）校驗前，應對安全閥解體，檢查各部件，在取出閥芯時一定要仔細，輕取輕放，當閥芯和閥座之間、閥芯和反沖盤之間、閥瓣與導向套之間出現銹蝕黏連時，要用去銹劑浸泡，直到能夠分開為止，切不可強行分離，或用硬器擊打，以免造成對密封面的破壞。閥芯取出后，一定要用軟布將閥芯和閥座的密封面保護起來，放置穩妥，以防外力對密封面造成損傷。

（2）當安全閥內零部件因銹蝕需要打磨時，必須注意打磨量，以清除浮銹，打磨平滑為好，因為閥瓣和導向套之間間隙必須保持適當，同時，要考慮到閥瓣外徑的大小和安全閥使用的環境溫度的不同，對間隙造成的影響；間隙過小，可能造成閥瓣和導向套之間移動受限，產生卡阻；間隙過大，又可能造成閥芯回座時閥芯和閥座偏移，損傷密封面，對密封產生不利影響；當閥桿的下部尖端發生銹蝕時，輕者可用細砂紙沾油輕輕磨光，重者應用機械修正，保證閥桿和閥桿下部尖端的同心度，切忌手工在砂輪上磨尖；一旦閥桿和閥桿下部尖端失去同心度，閥桿和閥瓣的軸線不重合，便可能閥芯受力不均，閥芯和閥座密封面接觸不良，造成泄漏。

（3）安全閥拆解后，要對密封面進行認真的檢查，檢查的方法通常有目視檢測法、藍油或紅丹試驗、光學檢查和密封試驗法。目視法最簡單，也最常用，但需要一定的經驗積累，方能掌握，做到熟練使用。

當發現密封面平面度和粗糙度存在問題時，便應該采取研磨的方法對密封面進行修復。當閥瓣或閥座密封面上有明顯壓痕，此時，不能簡單采取研磨處理，而應該分析產生的原因：如果是密封比壓已經超過該閥門密封面最大密封比壓，就說明此安全閥不適合其所安裝的設備，應該進行更換；密封比壓指密封面貼合面上的壓強，提高密封比壓有利于提高密封性，但應該考慮密封面材料的強度極限。如果是因為安全閥經多次維修，密封面因研磨硬質堆焊層金屬厚度減薄，強度降低而形成壓痕，則應通過堆焊、研磨等方法修復密封面，如果不能修復，則更換同樣型號種類的安全閥。

研磨的方法分為手工研磨和機械研磨，具體采取哪一種方法，應根據研磨設備、人員技能、磨削量等情況而定，但研磨前一定要清楚需要研磨的量，研磨中一定要勤檢查，以防研磨過量。閥芯和閥座密封面必須分別進行研磨，嚴謹對磨，因為對磨極易在密封面上形成溝槽；安全閥經校驗維修，閥芯和閥座保持良好的密封面，是保證安全閥不泄漏最基本的條件。

（4）安全閥的組裝，當安全閥的全部零部件修復完畢、清洗干凈后，按拆解順序相反的順序，保持零部件間原有的相對位置組裝安全閥。組裝過程中，嚴禁零部件之間發生碰撞，特別應注意不得損傷密封面；需要固定的部件，給力一定要均勻，防止產生不應有的應力導致密封面損傷，破壞密封造成泄漏。

（5）計算安全閥在非工作狀態下密封面的受力情況。舉例：以公稱通徑50m、流道直徑32mm、壓力等級為0.8 ～1.0MPa 的安全閥為例，計算當整定壓力為0.9MPa，介質壓力為常壓時，安全閥密封面所承受的壓力。經實際測量，閥芯密封面面積小于閥座密封面面積，故以閥芯密封面面積進行計算，測得閥芯圓形密封面內徑為：33.9mm,外徑為39.1mm。

當安全閥校驗合格，介質壓強為0.9 MPa時，密封面受力為0，此時，得彈簧力為：

當安全閥非運行狀態時，P1=0，得：

非運行狀態時，由式（1）（2）得：

經計算得：P2=2.7MPa

式中，F 為彈簧預緊力；P1為安全閥入口介質壓強；S1為介質壓力作用在閥芯上的面積；P2為密封面壓強；S2為密封面有效面積。

在非運行、靜置狀態下，此安全閥密封面最大需承受約80kg 的壓力。

（6）安全閥離線校驗，通常是在試驗臺上進行的，氣源通常來源于空氣壓縮機、氣瓶組或其他固定氣源；《安全閥安全技術監察規程》（TSG ZF001-2006）要求配備一定容積的儲氣罐，儲氣罐的容積應當與校驗安全閥的用氣量相適應，應當不小于1m3，校驗臺要配有足夠容積的試驗容器，以保證在校驗安全閥時氣源穩定、流量足夠，接近于實際情況。

現實中的試驗臺往往缺少試驗容器，氣源經過或不經過儲氣罐，通過一條管道直接連到被試驗的安全閥入口，安全閥在一定的試驗壓力開啟后，由于安全閥流道直徑大多要遠遠大于氣源管道直徑，受氣源管道直徑的限制，調試介質流量不足，閥芯與閥座之間介質壓力迅速減少，雖然安全閥在試驗臺校驗時，閥芯開啟高度達不到設計要求，只能是微啟，但由于彈簧壓力較大，特別是壓力等級較高的安全閥，當安全閥起跳，閥芯離開閥座一定高度，在彈簧力作用下，回座時，閥芯與閥座密封面迅速接觸時，將產生巨大的沖擊，上述例中密封面會承受遠遠高于80kg 的壓力，整定壓力更高就需要承受更大的沖擊力。《安全閥安全技術監察規程》（TSG ZF001-2006）要求每只安全閥校驗時，要進行3 次試驗，極易造成密封面損傷，造成泄漏。所以，校驗臺一定要配置足夠容積的試驗容器，氣源來自儲氣罐；在校驗超過現有氣源壓力或壓力較高的安全閥時，可借助安全閥在線校驗裝置對高壓安全閥進行整定，有助于保護安全閥密封面，防止泄漏。

（7）安全閥校驗過程中，當需要旋轉調整螺桿改變彈簧預緊壓縮量對整定壓力進行調整時，必須是在介質壓力小于整定壓力的90%以下時，才能進行，防止在調整過程中，閥瓣跟隨閥桿旋轉，損傷密封面，造成泄漏。

2.3 安全閥選型

安全閥的選用一般是由設備或成套裝置設計時，配套選定的，問題不多，但當設備或成套裝備改造或改變使用用途時，往往需要重新配置安全閥，極易出現選型錯誤。

（1）安全閥的流通直徑是根據設備或成套裝置安全泄放量來確定的，當選擇過大的排放量時，就會出現頻跳，即安全閥閥瓣快速異常地來回運動，運動中閥芯接觸閥座，極易造成對密封面的損傷，造成安全閥正常使用時泄漏。

（2）安全閥工作壓力等級是根據彈簧而定的，當選擇相對開啟壓力過大的安全閥等級時，有時雖然安全閥在調試時可以按要求調好，但當正常使用時，由于壓力不在彈簧有效使用范圍內，起跳壓力會出現波動，極易出現頻跳現象。

（3）背壓對安全閥的選擇至關重要，當排放背壓力＞10%整定壓力時，不能選擇常規的安全閥，應選擇受背壓影響較小的安全閥，當選擇不當時，在過大背壓影響下，也極易出現頻跳現象。

2.4 安全閥安裝

（1）安全閥必須垂直安裝，并且最好直接安裝在容器或管道上，當必須裝設進口管時，進口管內徑應不小于安全閥的進口通徑，管長盡量縮短，入口管道壓力降不大于安全閥設定壓力（表壓）的3%，防止造成安全閥頻跳。

（2）對安裝有安全閥的設備，應盡量減少震動，使安全閥始終處于平穩的狀態，減少安全閥的誤啟、頻跳。

（3）安全閥排放管上安裝消音器時，應適當加大排放管口徑，避免安全閥排放背壓增大，造成安全閥頻跳。

（4）與安全閥鏈接的所有管道都應避免對安全閥產生過大的應力，防止造成安全閥變形，密封面錯位，造成泄漏。

（5）安全閥出口排放管道的安裝應牢固，不因外力或排放介質產生的反作用力，對安全閥造成損傷；排放管出口端要低于安全閥出口，并保證管道內不存水；當排放管某處出現凹點時，在管道的下部應加裝疏水管，確保安全閥排放管道內不儲水，以免造成安全閥內部泄放介質中及外來的雜物堆積，腐蝕閥瓣和閥座，損傷密封面。

2.5 安全閥使用

（1）安全閥使用前要經過校驗，要通過信息確認，明確安全閥所對應的設備，避免安裝錯誤。安全閥經校驗后首次使用，要驗證安全閥起跳壓力、回座壓力是否符合要求，密封性是否良好。

（2）要經常檢查安全閥使用是否出現異常，特別是是否發生泄漏，當發生泄漏時，應對安全閥進行沖洗，沖洗時，建議參照《鍋爐定期檢驗規則》（TSG G7002-2015）要求，使安全閥保持在工作壓力的75%以上進行，防止壓力過低，安全閥回座時，對密封面產生損傷。當安全閥經過反復沖洗仍泄漏時，應擇機更換、維修，防止發生更嚴重的損壞。

（3）使用在可能導致閥瓣與閥座腐蝕、黏連的介質中的安全閥，應定期進行手動試驗，手動試驗時，使安全閥保持在安全閥開啟壓力的75%以上進行。

（4）不得無故操作安全閥的提升裝置，特別是在安全閥非工作狀態下，嚴禁操作安全閥的提升裝置，造成閥瓣離開閥座，回座造成對密封面的損傷。

3 結語

安全閥的泄漏大多是可控的，只要正確選擇、精心校驗、合理安裝、科學使用，就能減少安全閥的泄漏，避免因安全閥泄漏引起的事故。