淺議影響彈簧式安全閥密封的主要原因

1、前言

　　安全閥是一種目前被石油、化工行業(yè)的在用鍋爐、壓力容器廣泛采用的安全泄壓裝置。而彈簧式安全閥是其中比較典型的一種。它是采用彈簧的壓力作用為加壓載荷，并通過調(diào)節(jié)彈簧壓力的大小來調(diào)整安全閥的開啟壓力。當(dāng)系統(tǒng)中壓力超過允許值后，它能夠自動(dòng)開啟并把過剩的系統(tǒng)介質(zhì)排到大氣或低壓系統(tǒng)中，從而達(dá)到泄壓的目的。當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，它又能自動(dòng)迅速關(guān)閉，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2、影響安全閥密封的原因分析

　　幾年來，作者通過對(duì)在用安全閥的使用、檢修和試驗(yàn)中，總結(jié)出在通常情況下，影響密封效果的原因主要有如下幾點(diǎn)：

2.1、安全閥關(guān)閉件的結(jié)構(gòu)形式

　　關(guān)閉件的結(jié)構(gòu)型式與應(yīng)用場合的溫度、力有關(guān)。因此，在更換安全閥關(guān)閉件時(shí)，不要隨意改變關(guān)閉件型式。對(duì)于檢修中更換了關(guān)閉件的閥，如果在常溫下已用標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)試驗(yàn)合格，而當(dāng)將其安裝在被保護(hù)系統(tǒng)的介質(zhì)壓力溫度下時(shí)，關(guān)閉件即發(fā)生早期泄漏，則應(yīng)考慮關(guān)閉件結(jié)構(gòu)是否合理。在檢修方法和介質(zhì)清潔度無誤時(shí)，關(guān)閉件結(jié)構(gòu)形式的不當(dāng)，有時(shí)也表現(xiàn)在發(fā)生初次起跳回座后的密封不良。

2.2、關(guān)閉件的材質(zhì)、硬度及設(shè)計(jì)尺寸方面的影響

　　在安全閥的設(shè)計(jì)中，對(duì)關(guān)閉件材料、密封表面硬度的考慮，在檢修和更換關(guān)閉件時(shí)，應(yīng)十分注意，不得任意改變。由于介質(zhì)對(duì)關(guān)閉件的腐蝕，造成密封不良的事例比較常見。例如，在更換尿素裝置中甲胺系統(tǒng)安全閥關(guān)閉件時(shí)，盡管選用了優(yōu)質(zhì)不銹鋼，卻因材料中含碳量超高而被甲胺腐蝕造成密封不良。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)無介質(zhì)壓力作用時(shí)，關(guān)閉件密封面要承受彈簧產(chǎn)生的壓力，若密封面沒有足夠的硬度時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生較大變形，導(dǎo)致密封不良，脆性材料可能有足夠的硬度，但在閥起跳時(shí)，由于密封面反復(fù)被碰撞，有可能造成密封面碎裂，導(dǎo)致閥的泄漏。另一方面，抗腐蝕性很好的材料，若表面硬度差，在高壓情況下，經(jīng)受不了介質(zhì)流對(duì)其表面的機(jī)械磨損，也會(huì)造成密封不良。

2.3、密封面的寬度和加工精度的影響

　　實(shí)際上，閥瓣與閥座密封面之間存在著毛細(xì)管作用。密封面的寬度決定了介質(zhì)通路的長度。因而，隨著密封面寬度的增加，介質(zhì)外漏時(shí)遇到的阻力以及對(duì)毛細(xì)管的堵塞作用隨之增加。為此，在檢修中隨意削窄密封面寬度的做法是不妥的。在同等條件下，削窄密封面的寬度能降低閥的開啟壓力值；盡管加寬密封面能增加密封性，但在安全閥關(guān)閉末了和開啟以前，受介質(zhì)壓力作用的閥瓣面積減小，從而也提高了安全閥的開啟壓力值。

　　當(dāng)設(shè)備長期停運(yùn)時(shí)，因安全閥中無介質(zhì)壓力，彈簧的全部力作用在密封面上，若密封面寬度過窄，在較大的比壓力作用下，可能造成密封面損傷，引起密封不良。實(shí)驗(yàn)證明，為了減少閥瓣、閥座互相壓出溝槽的可能性，把平面性密封的閥瓣、閥座密封面加工成同樣的寬度效果較好。

　　密封面表面質(zhì)量的好壞，直接影響關(guān)閉件密封性。密封面的幾何精度和表面光潔度與密封性有很大的關(guān)系。由于加工方法不當(dāng)，金屬密封面在加工中出現(xiàn)的微觀不平以及波紋都會(huì)影響密封效果。目前我們檢修時(shí)慣用回轉(zhuǎn)式研磨方法，使密封面邊緣低陷，密封性差。

2.4、裝配質(zhì)量方面的影響

　　安全閥解體后的再裝配，也會(huì)對(duì)密封面質(zhì)量產(chǎn)生影響。通常由于裝配不當(dāng)會(huì)破壞關(guān)閉件的同軸度，使密封面不平行，導(dǎo)致密封不良。閥瓣使用時(shí)間過久，導(dǎo)向部分磨損嚴(yán)重或更換閥瓣時(shí)，導(dǎo)向間隙選配過大，造成閥瓣在動(dòng)作中密封面歪斜。更換閥瓣時(shí)，導(dǎo)向間隙選用過小，生閥瓣動(dòng)作時(shí)的卡阻，使密封面不能正確完好的關(guān)閉，導(dǎo)致密封不良。由于彈簧變形或裝配位置不對(duì)，使彈簧在密封面四周的力分布不均勻，造成密封面比壓力不均，使密封面局部密封性差。

　　安裝或裝配的應(yīng)力會(huì)引起閥體的變形，使關(guān)閉件同軸度變動(dòng)，密封線偏移，破壞了密封面的平行度，造成密封不良。實(shí)踐證明，在這種情況下，密封面越寬，閥座直徑越小，工作壓力越高，密封面破壞的可能性就越大。

2.5、被保護(hù)系統(tǒng)工作介質(zhì)的影響

　　在同等壓力、溫度情況下，粘性大的介質(zhì)比粘性小的介質(zhì)泄漏量要小。液體介質(zhì)比氣體介質(zhì)易密封。因此要考慮到閥設(shè)計(jì)時(shí)的許用介質(zhì)。介質(zhì)溫度會(huì)引起密封面熱變形，在密封材料中會(huì)造成熱梯度，引起密封面翹曲。所以，這些安全閥在常溫介質(zhì)下，密封實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，而安裝在高溫介質(zhì)的設(shè)備上時(shí)，密封性則較差。為此，檢修后對(duì)安全閥進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)，要考慮到介質(zhì)的工作溫度。密封面的壽命還與介質(zhì)壓力的穩(wěn)定性有關(guān)，壓力波動(dòng)太大，會(huì)引起安全閥頻繁起跳，使密封面在較短的時(shí)期內(nèi)損壞。

3 、結(jié)束語

　　綜上所述，導(dǎo)致彈簧式安全閥密封不良的因素很多，而且這些因素之間的關(guān)系也很復(fù)雜，要想保證安全閥密封狀況良好，保障被保護(hù)系統(tǒng)的安全性，需要設(shè)計(jì)、安裝、使用、維護(hù)、校驗(yàn)等各方面人員認(rèn)真細(xì)致的做好各方面的工作。