论石油化工装置阀门的密封原理与泄漏原因

论石油化工装置阀门的密封原理与泄漏原因

陈连庆

中国石油哈尔滨石化公司

摘要：石油化工管道系统中使用的阀门是控制元件，也是管路元件，能够保护管路安全运行。阀门还能够调节流体流量、开启和关闭管路、负荷实际的工作需求。石油化工生产出现易燃易爆事故，大多是由于毒性或腐蚀性介质导致的。阀门泄漏会浪费原材料和产品，威胁工作人员的安全，甚至发生安全事故。因此，阀门运行决定着石化炼油工作的开展，阀门密封性则是衡量、检测的指标。本文主要分析石油化工装置阀门的密封原理与泄漏原因。

关键词：石油化工；阀门；泄漏；密封

引言

阀门是石油化工中广泛使用的重要机械元件，主要在控制压力管路的开启和关闭、保持电流以及改变管路中流体的方向和流量方面发挥作用。阀门密封性能是评价设备性能的重要指标，企业广泛考虑，以防止环境泄漏，在复杂运行状态下保持高质量密封。在现代工业生产中，人们的日常生活与阀门密不可分，在管道中起着门到门的作用，资本支出占管道成本的50%以上。其中所应用的阀门类型主要有:截止阀、球阀、配电阀、减压阀、安全阀、闸阀、调节阀

等。

由于石油化工生产过程中环境条件越来越严格，阀门密封性能要求也越来越高，以确保工业管道在复杂的运行条件下正常运行，避免泄漏。调查显示，近几十年来，世界上发生的100起爆炸事故中，近三分之一是由于阀门泄漏造成的。

1、阐述石化装置阀门密封内容

阀门的密封性是指阀门密封位置介质泄露的能力，包含内密封和外密封两种。密封性能决定着阀门的质量。

1.1内密封

阀门的内密封指的是开启元件接触的位置，此位置会由于经常接触残留介质的腐蚀以及开启、关闭元件运行的磨损而产生泄漏问题。内密封可以将管道中流动的石化产品介质切断，确保渗透泄露数量低于此标准。内密封通常分为三种方式：密封面包括平面、球面和锥面。石化装置阀门锥面的密封效果和连接部位的接触情况有关，能够达到密封效果，在防泄露上也有很大优势。若磨损部位大，在施工时则要根据情况处理，从而延长其寿命。

1.2阀体连接位置密封

密封阀体连接位置指的是密封阀盖和阀体，通常使用法兰连接密封，若阀门公称直径小，则可使用螺纹连接密封。根据密封效果可知，阀体连接位置密封效果需要满足的标准有:第一，在温度和压力产生变化时，仍能有较好的适应力，不会由于反复拆卸而出现密封元件受损。其内部构造简单，消耗金属量少；第二，可以适应震动及荷载环境，符合市场使用介质的标准。连接阀体位置通常是在不同型号的密封面上安装平垫片，具有一定的优势。使用垫片时，操作更便利。密封面呈阶梯，在加工过程中有理想的操作效果，可按照工艺和参数选择平垫片材料。如果设计过程出现了问题，则要及时解决。

2、阀门密封性能及泄漏问题

阀门密封是阀门阻挡介质流量的能力，是评价阀门质量的最重要的性能指标，一旦阀门密封性能下降，就会引起化工管道泄漏。阀门泄漏可分为两类:内部泄漏和外部泄漏。阀门内部泄漏有不同的原因。例如，如果设备在检测到水压后未及时清洗，可能会在阀体和阀门芯、塞、阀门球和阀门杆之间产生氧气，如果阀门内部零件之间存在间隙，阀门就不能正常打开和关闭，这可能导致石油化工中的一些阀门由于长期恶劣的环境，维修人员缺乏维修科学知识，未及时清理长期积累的杂质，内漏问题是标准工艺操作或维修造成的。1970年代，美国三英里岛的核电站因阀门密封不足和大量放射性物质泄漏而瘫痪，经济损失无法估量。2020年9月25日，合肥一家化工厂发生反应堆底阀泄漏事件，造成多人伤亡。这表明必须确保阀门具有良好的无泄漏密封性能，才能使阀门正常工作。

3、石油化工装置阀门泄漏应对策略

如果石油化工生产本身出现阀门泄漏问题，可能造成的后果极为严重:人员中毒、火灾和爆炸、其他设施和设备受损、自然生态环境遭到破坏等，常规化学生产无法继续，很难及时和数量上达到生产目标，损失是无法估量的。因此，必须注意和妥善处理石油化工装置阀门泄漏问题。

3.1对阀门的性能进行优化

为了应对石油化工装置阀门泄漏，防止和消除泄漏，首先要优化阀门性能。例如，在选择阀门时，应从阀门制造工艺和设计规范的角度全面考虑石油化工产品的温度、腐蚀性和压力等问题，选择符合要求的材料，优化阀门性能，满足使用要求，并使其符合要求在符合标准的阀门组件下，密封性能可以大大提高，良好的密封可以长期保持，这对防止阀门泄漏问题具有重要作用。

如果其标准、质量和性能较低，不能满足化学生产的实际需要，即使在操作开始时也可以保持密封，但经过一段时间的操作，可能会很快出现密封问题和阀门泄漏，从而使阀门技术的选择成为可能此外，阀门形状的选择对于为不同形式的石油化工产品选择合适的阀门也非常重要。

除了传统的液体环境外，石油化工企业还生产气体产品。在管道流通过程中，符合液体环境要求的阀门，如平面阀或针阀的堵塞效果很小，防漏效果更差。对于在气体环境中流动的管道而言，选择相应的阀门很重要，而球阀通常对气体环境具有较好的堵塞效果。这是因为阀门更加密封，调节速度非常快，可以在短时间内启动和关闭，但也有一定的限制，即工作环境温度的调节范围不大。

3.2阀盖连接的防泄漏措施

阀门盖的连接部分泄漏主要是由于连接件的尺寸或类型不符合密封要求，也包括管道配置不合理的原因，以及垫片和螺栓使用不符合要求的原因。对于这些问题，首先要注意施工时的尺寸和类型要求，实现连接良好的阀门盖的密封性，避免密封面处理中的表面损伤或缺陷，保证表面平整，避免密封面上的介质泄漏。此外，在加强密封性时，将严格过滤柔性填充材料，以确保连接点的密封性并防止介质泄漏。

3.3密封面泄漏解决方案

在生产加工过程中，阀门之间的差异是由于设备、工具人员等的差异造成的受控接头之间不匹配、阀门材料选择不当或热处理操作不当，即使阀门的某些部分没有经过热处理，密封材料选择不当也是阀门座泄漏的原因。

解决方法是:安装的密封面必须清洁，不得有摩擦和划痕等缺陷，密封不能工作。在使用和试验过程中，应遵循阀门操作试验程序，阀门不得突然关闭，不得超过阀门规定的操作时间，造成阀门密封面破坏和泄漏。密封件表面材料的选用，根据阀门的使用状态，选用耐磨材料是合理的，材料主要是STL硬合金，高硬度材料具有良好的耐磨性，可以避免介质中杂质对密封件表面的影响，并以刚性合金广泛应用于阀门和其他领域。阀门必须定期测试，以改善护理和保养。如果在检查过程中发现密封面磨损等问题，应立即更换，以降低泄漏风险。

结束语

综上所述，我国对石化装置的密封性有着严格的要求，若产生密封问题，则可能出现介质泄漏。因此，要从内部和外部密封出发，剖析介质泄漏的原因，同时给出解决措施。只有保证阀门的安全运行，才能够保护人们的生命安全，避免经济损失，减少环境污染。

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