新建催化裝置煙機入口蝶閥泄漏分析與處理

摘" 要：某企業新建的催化裂化裝置在正式開工前發現煙機入口2道蝶閥在安裝后發生內漏，影響裝置穩定和經濟運行。該文對煙機入口蝶閥內漏原因進行分析并處理。

關鍵詞：新建；催化；蝶閥；泄漏；原因分析

中圖分類號：TE966""""" 文獻標志碼：A""""""""" 文章編號：2095-2945（2025）04-0143-05

Abstract： Before the official start of a new catalytic cracking unit of a certain enterprise， it was discovered that the two butterfly valves at the inlet of the flue gas turbine had internal leakage after installation， which affected the stability and economic operation of the unit. The cause of internal leakage from the butterfly valves at the inlet of the flue gas turbine was analyzed and dealt with.

Keywords： new construction; catalysis; butterfly valve; leakage; cause analysis

某煉油廠新建一套280萬t/a的催化裂化聯合裝置，其中催化煙機入口設置2臺德國ADAMS公司制造相同型號高溫蝶閥，正常生產時一臺作為切斷碟閥使用，一臺作為調節蝶閥使用，具體如圖1所示，用以控制再生器壓力及調節煙機入口煙氣流量，并在煙機超速時兼作快速切斷用，以保護煙機主風機組。

2024年1月10日，催化裝置進入開車準備階段，開備用主風機進行反再、熱工系統吹掃氣密時，發現煙機出口水封罐D-117水封無法建立，現場從水封頂部有大量主風竄出（D-117水封罐設計壓力20 kPa，正常運行時煙機出口壓力小于11.2 kPa）。

排查流程后發現煙機出口壓力已經達到壓力變送器的滿量程15 kPa，降壓孔板D-120的末級孔板壓力3.5 kPa，此時備用主風機出口壓力為0.115 MPa。打開2道煙機入口蝶閥之間導淋、調節蝶閥后導淋、煙機機體導淋，均有大量主風排出，打開2臺蝶閥之間和調節碟閥后幾處導淋后，煙機入口、出口壓力明顯降低，降低至14 kPa時水封能夠正常建立溢流。綜上可以判斷水封罐水封無法建立的原因是煙機入口2臺蝶閥泄漏量較大，大量主風從煙機入口管線經過煙機，到達煙機出口水封罐，因主風壓力遠大于水封罐設計壓力，導致主風直接沖破水封，從溢流口以及水封頂部蓋板噴出，必須對此問題進行原因分析和處理。

1" 泄漏檢測

2臺蝶閥均采用三偏心金屬硬密封蝶閥，整閥由德國ADAMS公司制造，配套九江東升液壓執行機構，閥門結構如圖2所示。蝶閥公稱直徑1.5 m，公稱壓力5.0 MPa，閥體采用304H耐高溫不銹鋼焊接而成， 閥板為304H整板。閥體閥座兩側與介質接觸的內表面200～300 mm范圍內采用Stellite21堆焊，閥板密封面采用Stellite21加硬處理，閥門在現場的連接形式為焊接安裝，具體參數見表1。

為進一步查明閥門泄漏位置，經多方研討確定，決定拆除煙機入口短接，進入煙機入口煙道內部實測閥板與閥座密封面之間的間隙。

首先測量煙機入口ADAMS調節蝶閥閥板與閥座密封面間隙，發現閥板與閥座密封面間隙最大值達到0.9 mm，在閥座圓周面上6點到7點方向，其他部位圓周間隙值如圖3所示，有多處部位密封面間隙達到0.5 mm以上。

測量煙機入口ADAMS切斷蝶閥，發現閥板與閥座密封面間隙最大值為0.9 mm，在閥座圓周面上7點到8點方向，其他圓周部位間隙值如圖4所示，與調節蝶閥密封面間隙情況相似。從現場測量情況來看，2臺蝶閥閥座錐面在安裝就位后發生了微量變形，導致閥板與閥座之間密封面間隙增大，且呈現較為不規則形態，部分部位間隙接近1 mm，這是導致蝶閥內漏的根本原因。

2" 原因分析

2.1" 出廠情況

查閱蝶閥制造驗收情況，該2臺ADAMS閥門為德國進口，最終交付資料顯示，閥門制造質量控制點內有明確的閥體外殼強度試驗、閥座泄漏試驗和功能測試開關試驗。其中閥座泄漏試驗說明：在試驗壓力0.35 MPa，試驗介質空氣，保持3 min情況下，蝶閥允許泄漏指標為2 451氣泡/min，試驗記錄顯示2臺蝶閥出廠時泄漏量分別為301氣泡/min和103氣泡/min，符合技術參數要求。

閥門自德國ADAMS出廠到國內后，送至九江東升配套電液執行機構，在九江東升工廠完成了閥門開關試驗、快關試驗、遠傳就地調節等試驗，如圖5所示，試驗結果顯示均正常。2臺蝶閥在出廠時，泄漏等級滿足技術參數要求，而催化反再系統吹掃氣密為裝置開車前首次開機引風，可以推斷閥座的變形應當發生在投用前的設備運輸或安裝階段。

經確認，為有效防止在吊裝和運輸過程中蝶閥受到損傷，ADMS蝶閥出廠包裝時采用剛性支架固定，防止閥門傾倒，用方木固定閥板，防止閥板活動損傷密封面，至現場拆箱時閥門一直處于正確的平放狀態，由此可以推斷變形發生在設備安裝階段。

2.2" 安裝情況

2臺蝶閥自廠家試驗完成后送至現場安裝，安裝單位將閥門吊裝就位后，采用點焊和固定卡具的方式在煙道上對蝶閥進行了定位。第一次安裝時安裝單位錯誤地將本應按照轉軸方向水平安裝的蝶閥閥體旋轉90°后垂直點焊就位在煙機入口管道上，如圖6所示。業主單位發現蝶閥未按照廠家的安裝指導文件要求（圖7）水平安裝后，安裝單位重新調向改為水平定位，蝶閥豎直定位近3周時間。廠家安裝指導文件明確指出，軸向軸承不能用來承受閘板或軸的重量，閥軸必須水平安裝，垂直安裝導致閥板與閥座原貼合的密封面發生微量相對位移，密封面之間產生了間隙。

查閱蝶閥焊接過程，2道蝶閥與煙道連接共4道焊縫，每條環焊縫周長約4.7 m，檢查安裝記錄時，每條環焊縫僅記錄了一處管口錯變量及一處焊縫開口間隙，難以驗證蝶閥與管道組對焊接是否是無應力安裝，管系應力及扭力可能造成閥體受力、閥座密封面變形，造成閥座密封面與閥板密封面分離，引起泄漏。此外，查閱焊接記錄，從2023年11月19日至2023年12月19日完成焊接，4道焊縫中的2道焊縫首次焊接后檢測不合格，重新打磨補焊檢測合格，初步判斷在焊接過程中閥體與煙道焊接過程中產生焊接應力，而閥體本身結構強度無法承受額外的應力加持，閥座產生微量形變，導致密封面間隙增大。相關檢查檢測記錄如圖8—圖10所示。

基于垂直安裝原因造成的微量位移導致的泄漏，嘗試通過使用千斤頂頂住閥板使其復位，復位后復測發現2臺蝶閥密封面間隙有所減小，泄漏情況稍有好轉，但是距離出廠水平仍有較大的差距，結合同型號閥門在兄弟企業發生的類似問題，基本可以推斷在導致蝶閥閥座變形的因素中，焊接應力的存在占主導作用，而垂直安裝只起到輔助作用。

3" 問題處理

結合ADAMS三偏心蝶閥的加工難度、系統內無現場研磨修復經驗、重新切割管道安裝耗時及可恢復性等方面因素，同時綜合考慮閥座變形是由焊接應力所引起，擬定以下措施。

第一，在催化兩器烘襯過程中，引入550 ℃高溫煙氣，逐步加熱煙機入口管道及入口蝶閥，在熱態下反復進行蝶閥0%和100%的啟閉動作，使得密封面能夠自適應，減少密封面間隙。

第二，通過蝶閥反復啟閉仍未達到間隙值要求，對蝶閥閥體、煙機入口管道等存在應力部位進行電加熱處理，減少焊接應力引起的變形，恢復密封面密封性能至指標范圍內，具體熱處理措施如下。

熱處理范圍：閥體及閥體焊縫兩側1 m范圍內（閥體加熱帶貼合均勻）。

熱處理順序：先外側切斷閥，后內側調節閥。

處理溫度：模擬運行工況，恒溫670 ℃。

恒溫時間：240 min。

處理措施：恒溫670 ℃結束前，啟閉撞擊2次，時間間隔30 min。

升降溫速度：升溫至300 ℃后，加熱速度應按200 ℃/h。降溫速度：恒溫后的冷卻速度應按250 ℃/h。冷至300 ℃后可自然冷卻。

熱處理全部結束后對焊縫進行金相檢測，檢查焊縫組織。

第三，協同設計院，共同評估煙機入口切斷閥和調節蝶閥之間抽真空設施的可行性和必要性，確保裝置正常生產過程中，煙機能夠正常切出進行檢修。

第四，裝置開車后，煙機正常投用，在煙機入口管道預拉伸量補償到位，管道應力充分釋放后，重新檢測兩臺蝶閥內漏情況。

第五，按照以上思路，裝置繼續開展后續開工和處置工作，在兩器550 ℃恒溫烘襯過程中，由于煙機入口水平段管道溫升有限，蝶閥多次啟閉后，再次測量密封面間隙，效果不明顯。后繼續對蝶閥閥體及焊縫兩側進行熱處理，熱處理后調節蝶閥密封性能提升效果顯著，圓周方向密封面間隙顯著降低，間隙已降低至0.08～0.3 mm，平均間隙0.12 mm左右，切斷蝶閥間隙降低至0.1～0.7 mm，平均間隙0.35 mm左右。裝置進入正常開工流程，煙機入口管道操作溫度上升至620 ℃以上并恒定，煙機入口管道應力得到充分釋放，測試2道蝶閥中間導淋與調節蝶閥閥后導淋和煙機入口放空，煙氣泄漏量已大幅減少，水封罐D-117水封正常建立，煙機出入口壓力均正常，2臺蝶閥內漏隱患得以消除，裝置順利開車。

4" 結論

伴隨著煉油裝置大型化，新建催化裝置煙機入口ADAMS蝶閥安裝后由于焊接應力導致的變形問題頻發，為裝置開車后的穩定和經濟運行帶來巨大隱患，在今后的裝置建設中，需要嚴格按照廠家的安裝指導說明進行安裝，重點做好安裝過程質量檢查記錄，關鍵的安裝節點應多方聯合確認，全面、細致、規范全過程記錄。在設備選型時，廠家需充分考慮蝶閥閥體剛度及結構強度，研究安裝中附加應力對蝶閥密封性能的影響，提出改進措施。

參考文獻：

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