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阀门泄漏造成的影响和解决对策

作者: 来源: 发布于:2018-7-30 19:50:13
我国阀门产业正稳步提升,相对应的,北美和欧盟作为阀门产品的传统市场,虽然目前仍然占据了全球阀门市场的较大市场份额,但是在增速方面将趋于放缓。据分析报告预计,未来3年我国阀门主导产品出口增长速度平均在25%左右。企业要抓住这一历史机遇,实现跨越发展,助推我国阀门制造产业从制造大国迈向制造强国!

阀门泄漏造成的损失

  石化工业生产中阀门泄漏,所造成的经济损失和对环境的污染程度又因介质的特性的不同而有所不同。如果是气体介质,则很容易在空气中扩散传播,其污染半径就会较大。液体介质则会通过对地面的渗透产生污染,也可能通过明沟或暗沟流人排洪渠,污染江河湖泊及其他环境。1984年12月3日凌晨,印度博帕尔农药厂一个装有45t液态剧毒筒氛酸甲醋的储罐中的剧毒药液冲破阀门泄漏出来,倾刻间化为浓重的烟雾飘散在人口稠密的博帕尔市区,在短短几天里,毒气就夺走了2800人的生命,使52万多人受到不同程度的毒害,其中有10万多人终生残废。前苏联的切尔诺贝利核电站因为一个阀门的问题而酿成空前的灾难,不仅造成了重大的人员伤亡,所造成的直接和间接的经济损失及环境破坏也难以估量。统计数据表明,工业装置中约20%的阀门存在泄漏问题,所造成的直接经济损失约占总损失的5%0在石化行业中,以一套5000kt/a规模的常减压装置为例,一般情况下有5000个左右的阀门,由其中20%的阀门泄漏所造成的经济损失和对环境造成的污染的确不可小觑,如果从整个石化行业来看,情况就更严重了。

解决对策

 优化设计选型

  能否将阀门泄漏的程度降到最低、使用寿命达到最长,取决于阀门设计选型是否合理、密封形式的选用、阀门的产品质量、安装施工及生产操作是否合乎规范等,而且很大程度上是取决于阀门设计选型的优化。

  阀门设计选型的优化,牵涉到阀门形式的选择、阀门本身的设计及制造、阀门材料的选用等多方面的问题。选择阀门形式时,要从工艺条件的要求和设计规范的要求等角度进行全面优化考虑。阀门的用途、介质的温度、压力、流速、压降以及介质的腐蚀性等,都直接影响到阀门的选型,还要根据介质的温度和腐蚀性,选择制造阀门所使用的材料。根据施工和实际操作经验,阀门的选用除了满足有关工艺要求、设计规范外,还应充分考虑各种具体情况,使其尽可能与操作条件相匹配,最大限度地满足使用要求。
 
  对于液体、气体或两相流体,使用闸阀或截止阀与使用球阀相比,其效果会有明显的不同。球阀的气密性优于闸阀和截止阀,开启和关闭的速度也要迅速得多,但使用温度范围却大大小于闸阀和截止阀。一般情况下,大多数球阀都不能在高温下使用。而闸阀和截止阀在高温情况下的性能比较稳定。球阀的压力损失比闸阀和截止阀要小,相比之下截止阀的压力损失比闸阀的压力损失要大一些,这是由阀门内在的构造形式所决定的。对于不同的物料流速及调节流量的效果,使用不同类型的阀门其效果也会大不一样。高速流的情况下一般不宜使用截止阀,因为在高速流的情况下截止阀的压力损失最大,但截止阀对流量的调节作用却比闸阀和球阀要好得多。在选择阀门类型时,还要根据介质的温度和腐蚀性考虑制造阀门所使用的材料。阀门所使用的材料必须满足阀门工作点的工艺条件的要求。根据工作点的工艺要求,合理地选用阀芯和阀体的材料,可以延长阀门的使用寿命而不必大幅度增加费用。单纯地追求高等级的材质只会造成材料的无谓浪费。

 填料函泄漏对策

  由于阀门填料函密封的泄漏,以及阀体连接部位密封的泄漏,是造成阀门外漏的关键所在,所以需要特别重视。

  传统的软质填料密封,是靠填料压盖的轴向压力,使之在阀杆与填料以及填料与填料箱侧壁之间,产生一定的径向接触应力而达到密封的。因此,压盖的轴向力必须相当大,这就造成填料与阀杆之间摩擦转矩增大、磨损增加、软质密封填料磨损快,因而须经常拧紧压盖螺栓或更换填料,才能保证较好的密封效果。

  采用合适的填料密封及填料密封组合,可提高阀门使用的可靠性,延长使用寿命。如柔性石墨环填料的组合使用,比只用柔性石墨环填料的密封效果好。目前在国内采用单一柔性石墨环填料的情况比较多;而在国外,采用柔性石墨环填料组合的使用方法已开始流行,并且取得了良好的效果。

  消除阀体连接部位的泄漏

  阀体连接部位密封,就其密封性质而言属于静密封,其应满足下列要求:

   (1)能适应温度和压力的急剧变化;

   (2)多次拆卸而不损坏密封元件;

   (3)结构简单、紧凑,金属消耗量少;

   (4)对振动和冲击载荷不敏感;

   (5)能满足各种工作介质的使用要求。

  阀体的连接部位,通常采用桦槽式或凹凸式平垫片密封,近年来,“O”形密封圈密封,也获得了广泛的应用。

  禅槽式平垫片密封,是将平垫片安装在封闭槽中,这种结构在密封面上,可产生很高的密封比压,通常远远超过垫片材料的屈服极限,从而保证了可靠的密封性。其适用于压力大于等于4.OMPa的中高压阀门。这种密封结构的缺点是:当拆卸阀门时,垫片难于从密封槽中取出,如果硬性取出,往往会将垫片损坏。

凹凸式平垫片密封,是将平垫片安装在凹凸面法兰的密封面上,与樟槽式平垫片密封结构相比,具有以下优点:

   (1)拆卸阀门时,垫片容易取出;(2)由于密封槽呈阶梯状,因此加工工艺性能较好。

  平垫片的材料,根据工艺参数和流体性质,可选用铝、紫铜、1Cr18Ni9Ti和橡胶石棉板等。氟塑料也是常用的垫片密封材料,但由于其具有冷流性,如果密封结构设计不当,将导致不良后果。

  “O”形密封圈,其结构简单,制造方便,只要密封结构设计合理,装配后就能产生足够的径向挤压变形,可不必轴向加载即可达到密封,因此,将其用作法兰连接密封,可以减小法兰的结构尺寸,从而减轻阀门的重量。

  对于低压小通径阀门,为减小阀体结构尺寸和重量,阀体一般采用内螺纹连接,而连接处的密封元件也可采用平垫片或“O”形密封圈。

 阀杆泄漏对策

  阀杆是阀门中重要的受力零部件,阀杆材料必须具有足够的强度和韧性,能耐介质、大气及填料的腐蚀,耐擦伤,工艺性能好。为了提高阀杆表面耐腐蚀、耐磨损的性能,一般应对其表面进行强化处理。目前,制造阀杆的材料,国内大部分使用马氏体不锈钢,但这种不锈钢耐缝隙腐蚀能力较弱,这是由于酸性物质的作用,使阀杆表面的钝化膜破坏而产生的局部腐蚀,因此最好采用奥氏体-铁素体双相不锈钢,可以增强阀杆耐缝隙腐蚀的能力,从而使阀杆处的泄漏得到有效的控制。

  在石化工业生产中阀门的泄漏是不容忽视的问题,它对生产的经济性、安全性以及对环境都会带来重大的影响。消除阀门泄漏的关键在于优化阀门结构的设计,根据不同的工艺条件合理选择阀门的材料,提高阀门在生产过程中的质量控制水平,以及根据工艺操作系统优化阀门的选型。随着科学技术的进步,特别是新材料的出现,一些新结构的阀门已投入使用,它们性能好、寿命长,可满足生产发展的需要。


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