淺談防止低壓鍋爐安全閥銹死失靈的五個環節

許之波

（煙臺市特種設備檢驗研究院，山東 煙臺 265508）

鍋爐各類爆炸事故中，超壓爆炸占有較大比例，而超壓爆炸往往與安全閥不動作有關。安全閥不動作的原因在排除人為過度擰緊安全閥調整螺桿外，主要就是安全閥銹死失靈造成的。

安全閥在使用中常見的故障有漏汽、不到規定的壓力就開啟以及排汽后閥瓣不回座等，而安全閥對鍋爐安全危害最大的故障是超壓不動作。導致安全閥超壓不動作的原因是閥內運動部件受到固定部件卡阻或相互黏連引起的,如閥瓣與閥座、閥桿與調節螺桿或彈簧墊、反沖盤短軸與導向套、閥瓣導向筋與閥座內孔表面，其中反沖盤短軸與導向套黏連銹死是導致鍋爐常用的A48、A47系列安全閥失靈的最主要的原因。

1 安全閥工作原理

鍋內蒸汽壓力大于彈簧作用于閥瓣的壓緊力時，閥瓣帶動反沖盤一同被頂起，安全閥開啟泄壓。此時，反沖盤短軸沿著導向套向上移動。當鍋內蒸汽壓力降至一定值時，閥瓣又自動回座，安全閥自行關閉。導向套通過反沖盤短軸對閥瓣定位（導向套間隙必須控制在一定范圍內，太小受熱容易卡住，太大則回座會產生側偏，影響密封）。一旦反沖盤短軸被導向套卡住后，即使鍋爐壓力遠遠超過彈簧壓緊力，安全閥仍然不能正常起跳，以致失去保護作用，嚴重者導致鍋爐超壓爆炸。

2 安全閥銹蝕的機理

安全閥內件材料易發生銹蝕與其所處環境和結構設計密切相關。閥瓣和閥座密封面因各種原因發生滲漏時，閥腔和排汽管道內會積存蒸汽冷凝水，冷凝水因溶有二氧化碳略帶酸性。當晚上壓火停爐或經常間歇時停爐時，冷凝水蒸發會在導向套和反沖盤表面上凝結，凝結水又吸附了空氣中的氧，在水和溶解在其中的氧和二氧化碳聯合作用下，導向套和反沖盤接觸表面局部活性區域發生電化學腐蝕，呈點狀腐蝕。點蝕部位更易吸收水份，使腐蝕加速進行，膨脹的銹蝕物堆積在導向套和反沖盤狹小間隙內（通常導向套和反沖盤的徑向間隙低于1mm），使反沖盤短軸滑動受阻，從而導致閥瓣在鍋爐超壓時無法起跳。

3 安全閥失靈的常見原因

3.1 材質選用不當

安全閥銹死的根本原因是其內部導向零件（導向套、反沖盤）材質耐環境腐蝕差造成的。正常情況下，導向零件應選用耐蝕性較強不銹鋼2Cr13，其在工作環境中表面會生成一層致密三氧化二鉻保護膜。當材質選用不當時，會生成疏松的附著性差的銹蝕物（以三氧化二鐵為主），加上導向套本身間隙較小，導致銹死。

3.2 粉塵導致安全閥卡死

粉塵卡死也是安全閥超壓不動作的一個重要原因。在某些通風較差的鍋爐房內，粉塵穿過安全閥散熱窗，落在導向套和反沖盤短軸狹小的間隙內，越積越多，使反沖盤向上滑動受阻，加上鍋爐工長期不進行手動排放試驗，導致了安全閥失靈。

3.3 安全閥銹死的主要原因

安全閥長期泄露是導致安全閥銹死的主要原因，泄露的蒸汽在導向套和反沖盤短軸接觸面上凝結，加上空氣和灰塵的協同作用導致導向套與反沖盤接觸面銹死。

4 從五個方面采取措施防止安全閥銹死

依據安全閥銹蝕機理，應從設計制造、選購、校驗、安裝和使用維護等方面采取措施防止安全閥銹蝕失靈。

4.1 在設計制造方面把關

（1）選擇合適的內件材料。在材料方面，由于鍋爐安全閥內件(閥瓣、閥座、反沖盤、導向套、調節圈）經常處于潮濕的環境中，必須選用耐銹蝕材料。制造單位從材料的工藝性、經濟性、耐腐蝕性等方面綜合考慮通常選用馬氏體不銹鋼2Cr13作為內件材料，但在使用一段時間后（短則數周），安全閥內件特別是導向套和反沖盤短軸組合體會產生銹蝕黏連現象，是鍋爐安全閥失靈的主要原因。制造單位應從化學成分、金屬組織、熱處理工藝和表面處理等方面提高內件材料（材質為2Cr13）耐蝕性。

（2）設計和制造工藝。安全閥的結構能夠防止排出的蒸汽介質直接沖蝕彈簧。閥瓣和閥座的密封面加工時，必須保證足夠高的精度才能達到良好的密封性能。要保證閥瓣和閥座內徑的同軸度，否則，局部密封面的寬度會變小，影響了密封面的強度、密封性和使用壽命。導向套和反沖盤短軸的徑向間隙對安全閥的動作有很大影響，應控制在一定的范圍內。

4.2 從選購方面把關

（1）制造許可。安全閥已列入特種設備目錄，屬于特種設備安全附件，安全閥制造單位應取得特種設備制造許可證。

（2）安全閥選型。蒸汽鍋爐應選用開放式帶扳手全啟式安全閥，如A48型。全啟式安全閥其閥芯帶有反沖盤，能使閥芯迅速地開啟達到規定的高度，其排放量大，且回座迅速，故適用于蒸汽鍋爐。熱水鍋爐一般選用開放式帶扳手微啟式安全閥，如A47型。微啟式安全閥的閥瓣外徑與閥座密封面外徑一致或略大。當介質流出時，閥瓣受到向上托力升高的高度較小，其啟閉動作比較迅速，一般適用于液體介質的泄壓。全啟式安全閥排放量遠大于微啟式安全閥，微啟式安全閥不能用于蒸汽鍋爐，而全啟式安全閥既可用于蒸汽鍋爐，也可用于熱水鍋爐。應選用開放式安全閥，其閥蓋兩側設計有散熱窗，空氣在散熱窗兩側形成對流，可降低彈簧溫度，防止彈簧超溫變軟，同時透過散熱窗能把從導向套與反沖盤間隙內逃逸出的蒸汽排出閥外。

（3）彈簧壓力等級。選配的安全閥其彈簧壓力等級應與安全閥實際整定壓力相符合。每根彈簧都只能在一定的開啟壓力范圍內工作，選用高壓力等級或低壓力等級的彈簧，都會影響安全閥的工作特性，導致安全閥不能正常啟閉，排放量也將受到影響。

4.3 從校驗方面把關

（1）校驗目的。安全閥校驗的目的是整定安全閥開啟壓力，同時測試安全閥的密封性。校驗前，應對安全閥進行解體、清洗、檢查和維修。

（2）確定整定壓力。校驗安全閥之前，校驗人員應仔細核對使用單位提供的校驗信息，防止安全閥整定后的壓力值偏大或偏小。以WNS4-1.25-Q燃氣鍋爐為例，依據TSGG0001《鍋爐安全技術監察規程》其最大整定壓力值為：1.25×1.06=1.325MPa。設定鍋爐自動停爐壓力為0.80MPa，超壓停爐壓力為0.85MPa，則安全閥整定壓力一般應控制在在0.90～1.325MPa。如果安全閥整定壓力接近于鍋爐工作壓力，則安全閥會始終處于前泄狀態，最終會縮短安全閥的使用壽命。為防止安全閥泄漏，應增大安全閥密封比壓，即適度增大安全閥整定壓力和鍋爐工作壓力的差值。

（3）清洗、維修和報廢。鍋爐安全閥在校驗前，應解體清洗檢查。應清除透過安全閥散熱窗進入安全閥內腔的灰塵、密封面上的臟物和反沖盤組合件上的鐵銹。檢查閥瓣和閥座密封面有無沖蝕磨損，如果有溝槽，應采用研磨或車削后研磨的方法進行修復。當解體檢查發現安全閥存在以下情況時，應停止使用并更換：閥瓣或閥座密封面損壞嚴重；導向零件或調節圈銹蝕嚴重；彈簧腐蝕嚴重；選型不當。

4.4 在安裝方面把關

（1）殼體底部排泄孔上安裝疏水管。在確保排汽安全的前提下，建議在安全閥閥體底部的排泄孔上安裝通至安全地點的疏水管。安全閥閥腔內積水，其內部零件長期處在潮濕的環境下，導向套和反沖盤短軸接觸部位很容易發生電化學腐蝕。為防止安全閥閥腔積水，可在安全閥閥體底部的排泄孔上安裝通至安全地點的疏水管。疏水管與閥體螺孔應可靠地連接，密封良好，并能承受安全閥自動排汽時閥腔內的壓力。疏水管應固定牢靠，防止疏水管的重量和排汽時的反力施加在與閥體連接的接頭上。疏水管依靠重力自動排出閥體內的冷凝水，同時，提示操作人員安全閥發生了泄漏。

（2）排汽管底部安裝疏水管。安全閥排汽管安裝不當也是安全閥閥腔積水的原因之一。排汽管與安全閥連接法蘭采用非標準法蘭，因法蘭內徑偏小，閥腔內積水不能自動流到排汽管內。排氣管應水平布置或向排汽方向向下傾斜一定角度，避免管道布置前低后高，否則，手動排汽或自動排汽后管道內冷凝水會返流到安全閥閥腔內。安全閥排汽管道疏水管安裝應合理：一是疏水管應安裝在排汽管道易積存水的部位；二是疏水管入口管端應低于排汽管底部內表面；三是疏水管上不允許安裝閥門。如果排汽管道較長，可安裝兩根以上疏水管。鍋爐節能器安全閥排放管嚴禁接到排污管道上，以防止排污水回流到安全閥內腔。

4.5 從使用維護方面把關

（1）手動排放試驗。鍋爐操作人員應了解安全閥的工作原理，熟悉安全閥的使用維護知識。當發現安全閥手動不排汽或安全閥滲漏嚴重時，應及時更換。應定期對安全閥進行手動排放試驗，作用有二：一是檢查安全閥活動部件（閥桿和反沖盤）的靈活性，有無卡阻現象；二是通過運動部件反沖盤短軸上下移動，可使反沖盤短軸和導向套間隙內的銹蝕物和粉塵松動脫落，從而達到防止反沖盤短軸和導向套黏連銹死的目的。手動排放試驗也不可過于頻繁，頻繁起跳會破壞密封面已經形成的良好密封狀態，同時閥瓣對閥座密封面會造成沖擊而使密封面產生損傷，影響密封性。

（2）安全閥泄漏原因。鍋爐運行中，應經常檢查安全閥排汽管及其疏水管有無漏汽漏水，當發現安全閥出現漏汽現象，應查找原因并采取相應措施。通常原因有以下幾種：一是工作壓力接近安全閥整定壓力，安全閥處于前泄狀態；二是閥瓣和閥座密封之間有夾雜物；三是閥瓣和閥座密封面因長期泄漏受沖刷產生溝槽；四是安全閥手動排放試驗或超壓自動起跳后，閥桿或彈簧發生偏移，局部密封面比壓力減小導致滲漏；五是安全閥下調節圈調節不當，與反沖盤相接觸并支撐反沖盤，導致密封面比壓力降低而發生泄漏；六是彈簧松馳而使整定壓力降低并引起閥門泄漏；七是閥桿上的提升螺母調整偏低，手柄通過提升架支撐閥桿上部的提升螺母，彈簧受到一個向上的拉力，導致密封面比壓力降低而發生泄漏。

（3）泄漏后的處理方法。運行中發現安全閥泄漏，懷疑密封面有臟物或安全閥起跳后閥桿或彈簧發生偏移，可使用提升扳手將閥門開啟幾次，如仍有泄漏，只需輕輕敲擊彈簧的兩側，使閥桿回到原位泄漏即可停止。

（4）閥蓋上纏敷防塵網。燃煤鍋爐或燃生物質鍋爐當鍋爐房通風不暢灰塵較多時，應在安全閥閥蓋上纏敷多層50目的不銹鋼網，可起到減少灰塵落入的作用，又不影響彈簧的散熱。

5 結語

安全閥特殊的導向組合和所處的蒸汽潮濕環境為安全閥運動部件發生銹蝕卡阻提供了可能，這就要求安全閥內件材料必須采用耐蝕性的材料。采取措施防止安全閥長期漏汽，及時排出閥體內的凝結水，防止灰塵的侵入，按期進行手動排放試驗，定期校驗，是保證安全閥正常使用的基本要求。總之，為降低安全閥失效的概率，選用質量過硬的安全閥是根本，正確安裝是前提，合理使用維護是關鍵，定期校驗是保證。