锅炉压力容器安全阀装置失效模式、原因及应对措施

魏东辉　魏学臻

摘 要：安全阀是锅炉、固定式压力容器以及移动式压力容器等承压设备的重要安全附件之一，在使用以及进行校验时，会经常遇到各类故障。本文列举了四类安全阀失效模式，分析了失效的主要原因，提出了应对或者防范措施，以期能够保障安全阀的正常功效和延长安全阀的使用寿命。

关键词：安全阀；失效模式；故障；应对措施

引言

安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、固定式压力容器、移动式压力容器和压力管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。在安全阀正常使用以及对安全阀进行校验时，经常发生、发现各类故障。这些故障导致安全阀失效，其主要原因也各种各样，如果这些故障不能及时消除和修复，就会影响安全阀的功效和使用寿命，甚至不能起到安全保护的作用。

1.安全阀失效模式分析及应对措施

1.1 不正常开启

1.1.1 超整定压力开启，即超过设备最高允许工作压力才开启。这就失去了安全阀的过载保护功能，造成这种情况的原因及应对措施如下：

（1）整定压力不准，整定压力调得过高。应对措施：重新调整弹簧的压缩量。

（2）阀瓣与阀座粘住。因安全阀在长时间运行中未曾动作，又未作定期检查、维修而造成生锈，导致阀瓣与阀座粘连。应对措施：定期对安全阀作手动放气或放水试验，在使用过程中注意防湿防潮。

（3）内部异物卡阻，阀瓣不能克服障碍物上升，导致开启压力增大或者无法开启。应对措施：检查清除异物。

（4）外部异物卡阻，静重式或者杠杆式安全阀外部人为加重或者其他原因阻碍阀瓣正常开启。应对措施：检查清除异物。

（5）工作温度降低，导致开启压力升高。应对措施：在常温下调整而用于低温时，常温下的整定压力值应略低于要求的开启压力值。

1.1.2 低于整定压力开启，即不到整定压力开启。主要是：

（1）整定压力不准。应对措施：重新调整弹簧的压缩量；

（2）弹簧老化弹力下降。由于长期使用或者介质腐蚀，导致弹簧老化，进而弹力下降。应对措施：适当旋紧调整螺杆或更换弹簧。

（3）工作温度升高，导致开启压力降低。应对措施：在常温下调整而用于高温时，常温下的整定压力值应略高于要求的开启压力值。

（4）因泄漏等原因，安全阀使用环境高于弹簧允许工作温度造成弹簧弹力下降。应对措施：及时研磨密封面消除泄漏并更换新弹簧。

⑤、安全阀倾斜，由于安装或者触碰挤压，导致安全阀倾斜。应对措施：安全阀尤其是静重式安全阀和杠杆式安全阀须垂直安装，并设置坚固防护圈。

1.2 安全阀泄漏

在设备正常工作压力下，阀瓣与阀座密封面之间发生超过允许程度的渗漏。

（1）阀瓣与阀座密封面之间有杂质。应对措施：可使用提升扳手将阀开启几次，把杂质或者赃物冲洗掉；

（2）密封面损伤。由于密封面的材质、硬度、装配等原因，安全阀起跳回座过程致使密封面变形、错位，或者因密封介质温度变化引起密封面膨胀变形，都可能导致介质泄漏。应对措施：根据密封介质的性质、可能的温度变化等选用合适材质的安全阀，对安全阀密封面的缺陷或者损伤，应视情形不同而采用研磨、车削后研磨的方法加以修复，同时注意研磨方式，以防止出现沟槽。

（3）密封垫损伤。因杂质或者硬物卡、挤、压等致使密封垫损伤，更换合格密封垫，同时注意安放密封垫时首先清洁安装位置及安装物件；

（4）阀杆弯曲、倾斜，使阀瓣与阀座错位。应对措施：重新装配或更换；

（5）弹簧弹性降低或失去弹性，因弹簧被介质腐蚀或者介质温度升高导致弹簧变软，预紧力减小，发生渗漏。应对措施：加强弹簧防锈蚀和隔热措施，及时更换弹簧或者重新调整开启压力。

（6）弹簧断裂。应对措施：重新更换弹簧。

（7）装配不当或有关零件尺寸不合适，装配过程中阀芯阀座未完全对正或结合面有透光现象，原因是阀芯阀座密封面过宽不利于密封。应对措施：检查阀芯周围配合间隙大小及均匀性，保证阀芯顶尖孔与密封面同正度；检查各部间隙不允许抬起阀芯；图纸要求适当减小密封面宽度实现有效密封。

（8）阀体结合面渗漏，结合面螺栓拴紧力不够或紧偏，造成结合面密封不好；阀体结合面密封垫不符合标准 。应对措施：调整螺栓紧力，紧螺栓时一定要按对角把紧方式进行，最好是边紧边测量各处间隙，将螺栓紧到紧不动为止，并使结合面各处间隙一致，其次，应采用合乎标准的密封垫。

（9）阀杆与阀瓣接触处锈蚀，造成阀瓣自就位能力丧失，在外露阀杆受到扰动时，阀瓣随着偏移，造成密封失效，发生泄漏。应对措施：定期检查阀杆与阀瓣接触槽，采取合理的防锈措施。

（10）整定压力与设备工作压力过于接近，由于设备工作压力波动范围接近或者超过安全阀的密封压力，可能引起泄漏。应对措施：选用适当的安全阀，合理设定安全阀整定压力。

1.3 安全阀阀瓣不稳

阀瓣频跳或颤振。频跳指的是安全阀回座后，待压力稍一升高，安全阀又将开启，反复几次出现，这种现象称为安全阀的“频跳”。发生频跳现象对安全阀密封极为不利，极易造成密封面泄漏。安全阀在排放过程中出现的抖动现象，称其为安全阀的颤振，颤振现象发生极易造成金属疲劳，使安全阀机械性能下降，造成严重设备隐患。其不稳主要是：

（1）弹簧刚度太大，阀瓣上升不到开启高度，排放量过小，安全阀开启后压力继续上升，导致重新开启。应对措施：改用刚度适当的弹簧；

（2）调节圈调整不当，通道面积过大，安全阀开启后，压力急剧下降到工作压力以下，阀门将随着阀瓣对阀座的剧烈撞击而关闭，由于压力升高根源并未消除，阀瓣再次开启，形成频跳。应对措施：重新调整调节圈位置。

（3）排放管道阻力过大，流出的介质动量急剧减小，造成过大的排放背压。应对措施：减小排放管道阻力，清除排放管道障碍。

（4）阀门使用不当，选用阀门排放能力太大。应对措施：使选用的阀门额定排量尽可能接近设备必需的排放量。

1.4 安全阀动作后回座不正常

1.4.1 排气后压力继续上升。这主要是：

（1）选用的安全阀排量小于设备的安全泄放量，安全阀开启后，来不及将超压部分介质排掉，压力容器压力继续上升。应对措施：重新选用合适的安全阀。

（2）阀杆中线不正或弹簧生锈，使阀瓣不能升到应有的高度，使得安全阀排放量减小。应对措施：重新装配阀杆或更换弹簧，并注意弹簧的防锈措施；

（3）排气管截面不够，使得安全阀排量小于设备的安全泄放量。应对措施：采用符合安全排放面积的排气管。

（4）弹簧级别不符合要求，由于刚度过小，调整时弹簧压缩量过大，造成开启高度不够。应对措施：更换相应级别的弹簧，弹簧的刚度要适当。

1.4.2 排放后阀瓣不回座。这主要是：

（1）弹簧弯曲阀杆、阀瓣安装位置不正或被卡住。应对措施：应重新装配，认真检验运动部件是否有碰伤、拉毛、铁锈或者毛刺等缺陷，并及时清除。

（2）安全阀弹簧在使用过程中断裂，开启后，断裂处错位，造成阀瓣不能正常回座。应对措施：及时更换新弹簧。

2.结语

本文从分析安全阀的失效模式入手，给出了安全阀不正常开启、泄漏、阀瓣不稳、动作后回座不正常这四种失效模式下相应的防范或者处理措施。安全阀的使用过程中，导致其失效的因素很多，而且这些因素之间存在着复杂的联系，涉及材料、制造、设计、检验等多方环节，为了特种设备的安全使用，与安全阀相关的各个行业，应不断总结经验，认真分析安全阀装置的各种可能的失效模式，以期达到安全第一，预防为主的目的。

参考文献：

[1]安全阀一般要求GBT12241-2005

[2]弹簧直接载荷式安全阀GBT12243-2005

[3]安全阀安全技术监察规程TSGZF001-2006

[4]安全阀维修人员考核大纲TSGZF002-2005

[5]压力容器检验 张天鹏 新华出版社2008.05，321-336