石油化工装置阀门密封及泄漏问题

石油化工装置阀门密封及泄漏问题

李生龙

浙江永盛科技股份有限公司浙江杭州311407

摘要：在石化装置的整体结构中，阀门是其中最为关键单元之一，起到流体流量控制的作用，并担负着保护管路、保证装置安全的责任。在石化装置的生产中，其产品大多具有毒性或腐蚀性，还存在爆炸危险，如果阀门的密封出现问题，就会出现产品泄漏的危险，对其周围的环境还会造成较大的污染。石油化工企业，一直以来都在阀门的维修和更换方面投入大量的资金，力图实现阀门的良好密封，延长阀门的使用寿命，所以阀门的选用就要慎之又慎。

关键词：石油化工；装置阀门；密封；泄漏问题

1石化装置阀门的密封

1.1内密封

阀门的内密封是指其与启闭元件接触的部位，这个部分经常会遭受残留产品介质的腐蚀，同时还会受到启闭元件运行的磨损，极易出现泄露的情况。内密封的主要作用就是切断管道中石化产品介质的流动，保证其渗透泄漏的数量不超过标准。内密封的形式，主要是根据其密封面的情况决定的，其形式主要有平面、锥面、球面三种。其与相关元件的接触部位较小，容易达到密封的效果，在防泄漏方面有很大优势，但其对阀座部位会产生较大磨损，所以在施工时就要针对具体情况对阀座进行适当的处理，增强其硬度和寿命。

1.2外密封

外密封是指石化装置阀门和阀盖连接处的密封，还包括阀杆的位置与填料函之间的密封。连接处的密封主要在阀盖处进行工作，应该满足温度和受压力的变化条件；可以简单的拆卸，不损坏其他元件，且对金属材料的消耗应该尽量减少；最重要的还是要能承受介质（石化产品）的冲刷。阀杆的密封填料，主要包括波纹管材料和膜片的密封，填料式的密封又分为软填料（主要通过压盖产生填料的轴向力）和成型的填料（常用的材料包括石墨、塑料、金属及碳纤维）。其密封的形式主要有外部、内部和双向压紧软填料等三种结构。密封面的材料一般有非金属材料、金属类材料两种，常用的材料有橡胶和塑料，还有具备良好耐磨耐腐蚀性的轴承合金，还有其他适用于石化产品的铜合金、铬镍不锈钢等。

3阀门泄漏的主要原因

2.1阀座密封泄漏主要原因

阀门是在管路上主要切断、改变介质方向的原件，需要阀门频繁的开启和关闭，会出现不均匀磨损，使阀座和阀瓣不能很好的配合，最终导致泄漏。通常介质中会存在杂质，这些杂质伴随介质的流动会对阀座和阀瓣的密封面产生划痕，磕伤等现象，这些都是影响阀门密封的因素。材料的选择是一个关键因素，提高阀座和阀瓣表面的耐磨性，减少介质对密封面的影响。这种方法是比较常见的，可以通过表面热处理或表面堆焊耐磨金属改善这一问题。耐磨性提高，但增加成本。可以根据介质情况合理选择材料。

2.2填料和阀盖密封泄漏的主要原因

阀门中的填料是密封的主要部分，填料如果泄漏，会引起外漏造成环境污染和事故。填料泄漏的一个原因是填料使用周期过长，造成密封失效。填料的主要材质为柔性石墨，柔性石墨在长时间运行后，填料会随着阀门频繁的开关，造成磨损，即使填料有一定的压缩量，但是由于长时间的使用磨损量很大，依靠改变压缩量密封也会出现泄漏现象。另一个造成填料泄漏的原因为填料螺栓预紧力不够导致，特别是在高温高压的工况条件下，填料螺栓受温度和压力的影响长生松动，不能提供足够的预紧导致填料泄漏。

3防止石化装置阀门泄漏的对策

3.1优化阀门性能

阀门性能的优化，涉及到阀门选型、设计和制造以及材料的选用。在阀门的选型上，要从制作的工艺和阀门的设计规范角度出发，综合考虑石化产品的温度、腐蚀性、压力等要点，选择符合要求的材料，实现阀门性能的最优化，满足其使用的要求，使其与操作规范相适应。另外，阀门形式的选择也非常重要，要针对石化产品不同的形态选取适当的阀门。除常规的液体介质外，石化企业还会出产气态的产品，其在管道的流通过程中，符合液态介质要求的阀门（如平面、针形的阀门）在阻断方面的效果就大打折扣，在防泄漏的效果上就会变差。对气态介质流通的管道来说，选择相对应的阀门就相当重要，一般来说，球形阀门对气态介质的阻断效果较好，这是因为其气密性较好，启闭的速度也很快，但其适用的温度范围较小。

3.2阀杆防泄漏措施

阀杆处出现的泄漏，其主要原因在阀杆的材料选择方面。阀杆的主要作用是控制阀门的启闭，所以就会受到较多的磨损，这就会导致阀杆部位出现渗漏；如果其材料较差，在频繁的使用过程中磨损情况就会十分严重，会导致介质渗漏，甚至会影响到阀门的启闭，出现大范围的介质流失。针对这种问题，就要从介质的腐蚀性出发，对不同的介质应用不同材质的阀杆材料，常用的方法有选择合适的材料及进行表面处理，阀杆表面的处理一般都是进行表面热处理，或直接在表面镀金，这种方法虽然能较好的提高阀杆的耐磨度，但在成本上会超出预算。

3.3阀盖连接的防泄漏措施

阀盖连接部分的泄漏，主要是密封构件的尺寸或类型不符合密封要求，还包括管道的配置不合理，以及垫片、螺栓的使用不规范等原因。对于这些方面出现的问题，首先要在施工过程中注意其尺寸和类型的要求，实现阀盖连接良好的密封性，在密封面的处理方面，要避免出现划痕或表面缺陷，保证其表面的平整，防止密封面出现介质泄漏。另外，在加强密封性时，对软填料的材质进行严格筛选，确保连接处的密封性，防止介质泄漏。

3.4填料密封泄漏解决方案

阀门使用的填料一般都是柔性石墨压缩而成，填料主要与阀杆接触，产生摩擦。可以通过提高阀杆的光洁度，降低摩擦的同时较少对填料的磨损，提高使用寿命。阀门在长期使用过程中，由于管线振动、温度和压力波动等因素导致螺栓预紧力不够，使填料部位泄漏。可以通过在填料螺栓部分增加碟簧预紧装置，提高填料螺栓预紧力。这种结构即使螺栓松动，预紧装置也可以通过碟簧的回弹力补偿螺栓预紧力，保证填料螺栓始终提供给石墨填料一定的力，使石墨填料有一定的压缩实现密封。这种结构特别适合高温高压等工况，应用广泛。

3.5阀盖密封泄漏解决方案

阀盖密封结构是静态的，主要受放置缠绕垫片的阀盖和阀体加工精度的影响。在加工过程中，保证加工精度的同时也要做好防磕碰工作，不允许有磕碰和划痕等缺陷。缠绕垫片的选择也尤为重要，现在大部分缠绕垫片采用机械生产，可以保证缠绕的力度均匀合理，实现规范标准化，避免人为因素的影响。但是由于加工缠绕垫片的厂家水平参差不齐，有些小的制造厂还是采用人工缠绕制作，对缠绕力的大小完全靠经验，缠绕垫片的密封性能就无法保证。

3.6密封面泄漏解决方案

在生产加工过程中，由于设备、工装人员等的差别造成阀门的差距问题。检查的密封不匹配，选择错误的阀门材料或热处理操作不规范，甚至部分的阀门不热处理，密封材料选择不合理，这些都是引起阀座泄漏的原因。解决方案是：安装的密封面要保证清洁，不能有磕碰和划痕等缺陷，时密封失效。在使用和测试过程中一定要按照阀门操作试验规程操作，不能野蛮操作阀门关闭，不能超过阀门规定的操作力矩，这样会引起阀门密封面破坏导致泄漏。

4结论

由此可见，阀门泄漏的原因有很多，主要包括零部件磨损、密封材料选择、结构的合理性等。在阀门设计过程中应该合理选择材料和结构，在使用过程中应定期检查和检修，更换易损件和损坏的零件，保证阀门安全可靠的运行。

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