石油化工装置阀门密封及泄漏问题研究

苏祥　李强　郭金

摘 要：作为是由化工管道系统中必不可少的控制元件，阀门主要用来保护管路、实现装置安全有效运行。它在石化炼油装置中的安全正常运行十分重要。判断阀门密封好坏是判断其性能的重要标准。本文对阀门的密封原理进行相应的分析，并对阀门填料和泄漏的原因进行阐述，并在此基础上提出改善的方法。

关键词：密封；泄漏；填料

中图分类号：TU276.7 文献标识码：A

阀门是石油化工管道系统中必要的控制元件，同时还是保护管路、实现装置安全有效运行的重要管路元件，在石油管线中主要用来开启或是关闭管路以及对流体流量进行调节。在石油化工生产中各种介质主要是腐蚀性强、有毒以及易燃易爆的物体，一旦出现阀门泄漏的状况不仅会造成严重的原料和产品的浪费，还会对周围环境造成严重的破坏，严重甚至会导致安全事故的发生。因此为了确保安全生产必须保证阀门的安全运行。从环保角度上看，阀门泄漏直接造成的环境污染也需要人们对其进行重视。

1 阀门的密封性

阀门的密封性主要指的是阀门各个密封部位组织介质泄漏的能力，它是评价阀门质量好坏最重要的技术性能指标。阀门密封性主要关于两个方面：阀门的内漏和外漏。因此阀门的密封主要分为两部分。（1）阀座和关闭元件相互接触关闭的部分，也就是所谓的阀门密封副，该部位密封失效的话会导致阀门的内泄漏。造成内泄漏的原因主要有制造工艺不良、密封面发生形变、介质内杂质和介质的腐蚀等。（2）阀杆和填料函以及阀体和阀盖的连接部位，这两个部位容易导致阀门的外泄漏，阀门的外泄楼除了会造称原材料的浪费还会导致环境污染，甚至会引起安全事故的发生。

2 阀门外漏的主要原因和解决办法

导致阀门外漏的主要情况有阀杆填料部位的泄漏、中法兰垫片部位的泄漏和阀体由于铸件中缺陷造成的泄漏。

2.1 阀杆泄漏的主要原因和解决办法

阀杆是带动启闭元件调节阀门开启和关闭的重要受力部件，它的表面的耐磨程度直接影响到发阀杆部位的密封性。同阀杆接触的密封材料主要为非金属材料，对接触面的微小孔隙十分容易实现填充，但是阀杆在整个系统的运行中是要经常发生运动的，这样就会造成阀杆出现不均匀的磨损情况，最终导致泄漏。阀杆的材料选择的决定性因素是介质，阀杆材料的耐磨性会受到一定的影响，但是可以选择表面处理来提升阀杆的耐磨性，在加工中常见的做法是通过表面热处理或是在表面即兴镀金等。以上方法可以有效增加阀杆的耐磨度，但是会增加一定的成本。需要结合介质条件进行选择。当前阀杆的密封性可以从以下几个方面进行改进：（1）提升密封中零件的加工精度；（2）增加阀杆密封的耐磨度；（3）填料形状和组合要适当；（4）填料预压力的选择要合理。

2.2 填料函泄漏的主要原因和解决办法

填料函主要由填料箱、填料、填料垫等组成，填料箱位于阀体和阀盖上，作用是容纳填料。填料垫在填料箱的底部，用来支撑填料。密封填料处的介质泄漏原因主要是由于填料盖松动、密封填料密封度不够、填料的质量和品种不合理、填料老化或是阀杆表面磨损严重及填料装置的损坏等。对于DN≥50mm的阀闸和截止阀，多数生产制造商采用的生产方法是在阀杆密封处使用柔性石墨环和柔性石墨编织填料的做法，在填料的最上圈和最下圈采用柔性石墨编织，充分利用其强度大的特点对石墨被挤出阀内外进行阻止。中间主要采用的是模压石墨环。填料函尺寸比较小的阀门主要使用柔性石墨编织填料。填料在装填的过程中要预先压缩保证良好的密封性能，国内的阀门在填料装填中通常使用压实填料，因此密封性随着使用时间的增加逐渐变差。国外在加氢裂化阀门产品填料中，采用31MPa的高压对盘根环进行预压，具有密封性保持时间较长的优点。还有一些防止外漏的措施例如在填料压盖出采用蝶形弹簧活载结构也就是在填料塔该的螺栓上增加碟簧，由于柔性石墨填料会在磨损和热烧损的情况下出现应力松弛的现象，因此这种碟簧活载结构会使填料压盖保持在填料上较大的压力，进而防止压盖螺栓松弛现象以及填料松弛导致的外漏。目前国内外阀门盘根压盖一般为均匀分体式，可以分为压盖和压盖圈，这样方便压圈自动对中，螺栓在压盖、压圈的压力下在填料盘根上均匀分布，更易保持填料的良好密封性。填料函加工的精度对阀门的密封性有着直接的影响，国外在阀门生产中主要按照API600的要求进行生产，填料函表面的粗糙度Ra控制在3.210-3mm。

2.3 阀盖处泄漏的主要原因和解决办法

阀盖处的密封是静密封结构，通常选择法兰密封连接，当阀门公称直径比较小的时候用螺纹连接密封。垫片的类型、材料或是尺寸不符和要求、法兰密封面的加工质量差、螺栓连接不紧固、管道配置不合理以及在连接处产生的附加载固负荷等原因都会引起阀体连接部位的泄漏。采用垫片类型的密封副，使密封副的加工更加紧密是更好的实现密封性的重要手段，通常情况下，密封面的精确度在加工过程中最好在1.6μm～3.2μm但是在加工过程中需要特别注意的是，密封面上一定不能够出现径向的加工缺陷或者是划痕，因为即便是很小的划痕也会造成泄漏量的增加。此外，高压阀门在阀盖和阀体连接处要采用压力自密封结构，这种自紧密封结构是通过阀门内流体压力实现阀体和阀盖间的紧密密封。压力自密封主要使用的是金属和柔性石墨复合垫。部分厂家在生产中采用整体镀银处理，利用银塑性好的特点，容易对填充密封面上的微观孔隙进行填充，进而确保了高压阀盖垫片的密封性。但是对于腐蚀性较强的介质我国主要采用柔性石墨复合垫。

结语

综上可知，阀门发生泄漏的主要原因有许多种。主要包括了阀杆的磨损、填料选型和材质的不适合等。针对阀门泄漏的主要原因文中提出了加强生产工艺和结合阀门部件的工作特点及介质的成分特点进行分析，有效的保證了阀门的密封性。

参考文献

[1]张智.浅析石油化工装置阀门密封原理及泄漏原因[J].广东化工，2015.

[2]邹兵，丁德武，朱胜杰，等.石化企业设备密封点泄漏检测技术研究[J].中国安全生产科学技术，2011（07）：192-196.

[3]郭磊.阀门在线检测技术在石油化工装置中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2015：25-26.