安全阀的故障影响因素及校验中常见故障处理

张金凤

摘 要：安全阀是一种非常重要的保护用阀门，广泛地用在各种锅炉、压力容器、压力管道等承压类特种设备上，当受压系统的压力超过规定值时，它能自动开启泄压，以保证承压设备的安全运行，防止事故的发生，而当系统内的压力回降到工作压力以下时又能自动关闭。安全阀的工作可靠与否直接关系到设备及人身的安全，所以必须给予重视。本文主要分析了安全阀的故障影响因素及校验中常见故障的处理方法。

关键词：安全阀;故障;处理方法

一、安全阀的工作原理

在正常操作条件下，当被保护设备的工作压力小于安全阀的整定压力时，安全阀的阀瓣和阀座之间接触处于关闭状态，此时作用在阀瓣上的力有弹簧、反冲盘、阀杆等零件重力，在阀瓣上施加了向下的作用力。随着介质压力的进一步升高，当进口压力等于安全阀的整定压力时，阀瓣和阀座之间的作用力等于零，当进口压力继续升高略高于整定压力时，介质流出进入压力集聚室内，由于反冲盘和调节圈节流作用的结果，压力聚集室的压力增加，同时进口压力作用在更大的面积上，产生一个通常称为膨胀力的附加力来克服弹簧力，从而推动阀瓣向上运动，突然开启。阀门打开后，随着介质的快速流出，安全阀上特殊的结构形成环形流道，反冲盘改变了流体的方向，阀瓣会不断上升，当阀瓣与阀座之间的距离达到一定高度时，介质全量排出，使介质压力迅速下降。当进口压力降低到某一程度是，弹簧力足以克服排放出来的反冲力和介质作用力时，阀瓣会在弹簧力的作用下迅速的回落到关闭位置，又产生密封压力阻止介质从密封面流出，安全阀又处在了新的密封关闭状态，回到正常工作状态。

二、安全阀故障的影响因素

2.1 压力因素

对于弹簧直接载荷式安全阀，它的整定压力的设定是通过弹簧预紧力实现的，安全阀整定压力随介质压力的增高而增高（GB150 规定安全阀整定压力超过介质压力10 %）。因此，随介质压力的增高弹簧预紧力将增大。对于某一公称压力的安全阀，虽然对于不同的整定压力范围有不同钢丝直径的弹簧同它相适应，但总的趋势是随安全阀整定压力增高弹簧预紧力增大，同时弹簧应力增大。随着弹簧应力的增大， 安全阀弹簧失效的几率將会增大，安全阀出现失效的几率也将会增大。安全阀整定压力是影响安全阀校验周期的一个因素。

2.2 温度因素

对于弹簧直接载荷式安全阀，其动作性能同弹簧刚度的稳定性密切相关。安全阀的动作性能是由介质排放时的升力与受压弹簧回弹力两者共同决定的。在一定的温度、应力载荷下，弹簧将出现应力松弛。安全阀出厂时为保证其在规定的开启压力下准确开启，安全阀弹簧被压缩一定位移，弹簧长期承受一定的应力，因此当安全阀用于有温度介质时，安全阀弹簧将出现应力松弛，使弹簧刚度发生变化，从而导致安全阀不能准确开启。如果在高温载荷长期作用下，弹簧的承载能力下降过多，安全阀弹簧将完全失效，甚至断裂。另外，对于具体工位上的安全阀，介质压力是不变的，当此工位温度较高时，如果安全阀弹簧出现应力松弛，弹簧将变软，弹簧施加在密封面上的力就会下降，从而使密封面上的密封比压降低，安全阀泄漏 。

2.3 介质粘度的影响

随着粘度的增加，介质流动性将降低，生产装置中为保证粘稠介质的流动性，常在管道外铺设加热保温夹套。但相当一部分安全阀出口却是直接通大气，当装置超压安全阀开启时，粘稠介质排入安全阀腔体，介质遇冷凝固而不能自流，影响安全阀下一次动作。甚至，在环境温度下粘稠介质在安全阀进口侧就已凝固，安全阀根本不起作用 。

2.4 介质腐蚀性的影响

对于装置中介质以及安全阀周围环境介质具有腐蚀性的场合， 如果安全阀内件、阀体以及所要保护的容器材料选用不当， 将造成安全阀失效。阀瓣、导向套、阀杆、阀座阀瓣密封面等有相对运动的内件如果被腐蚀，运动阻力将增大，安全阀开启压力将升高;安全阀弹簧如果被腐蚀，允许使用应力将降低，承载下降 ，在弹簧预应力作用下可能发生断裂;如果阀体以及所要保护的容器被腐蚀，腐蚀产物堆积在安全阀进口侧以及安全阀腔体，将影响安全阀的开启。腐蚀介质可以使安全阀出现开启压力升高、无法开启、弹簧断裂、泄漏四种失效形式 ，这也是安全阀失效的重要因素之一 。

三、安全阀校验中常见故障及处理

目前我们特种设备检测中心现在主要进行的是安全阀的离线校验，采用常温安全阀校验台进行整定压力及密封性能校验。在安全阀校验与维修过程中，发现安全阀常出现以下几种问题：

3.1阀门泄露

安全阀泄漏是指在规定的密封试验压力下介质从阀座与阀瓣密封面之间泄漏出来的量超过允许值的现象。它是安全阀最常见的故障之一。其原因及处理：1）密封面上的脏物积聚过多，可利用提升扳手将阀门反复开启几次，把脏物清除。2）密封面损坏（如划伤、凹凸不平等），应根据损坏程度，采用研磨（损伤不严重时）或车削后研磨 （损伤严重时）的方法加以修复。3）由于装配不当或管道载荷不均匀等原因，使零件的同轴度遭到破坏，密封面间产生间隙，应重新装配零部件或采取措施消除管道附加载荷。

3.2 阀门启闭不灵活

安全阀动作不灵活是指安全阀开启、回座时动作不灵活或开启后不回座等现象。1）调节圈调整位置不适当，致使阀门开启时间变化，应重新调整调节圈。 2）内部运动零件有卡阻，可能是由于装配不当，有异物落入导向套或零件腐蚀等原因造成，应解体清除。3）排放管阻力太大，存在较大背压，使阀门开启不足，应减小排气管道阻力 。

3.3 整定压力变化

安全阀调整好以后，其实际整定压力与整定值间允许有一定误差，但不能超出标准规定的允许范围。造成整定压力值变化较大的原因有：1）温度变化引起。例如在常温下对安全阀调整而该阀在高温下工作时，整定压力一般会降低。可以通过旋转调整螺杆来调整。但如果是属于选型不当致使弹簧腔室温度过高时，则应更换为带散热装置的安全阀。2）弹簧腐蚀引起。应重新更换弹簧，在强腐侧生环境，应当选用表面包覆耐腐蚀材料 （如氟塑料）的弹簧或选用带波纹管隔离机构的安全阀。3）背压变动引起。应选用背压平衡式波纹管安全阀。4）内部运动零件有卡阻现象，应解体检查消除。

3.4 阀门频跳或震颤

安全阀频跳是指阀芯迅速异常地来回运动，在运动中阀芯接触阀座。这是安全阀调试中所不允许出现的现象。造成频跳的原因有：1）阀门排放能力过大，应当考虑选用安全阀的额定排量尽可能接近被保护设备的必需排放量。2）进口管道内径太小，造成阻力太大，应当保证进口管内径不小于阀门进口通径。3）排放管道阻力过大，造成排放时产生较大的背压，应降低排放管道阻力。4）调节圈调整位置不适当，造成回座压力过高，应重新调整调节圈的位置。5）弹簧刚度太大，应选用刚度较小的弹簧（一般应使用同型号同一压力级的弹簧）。

四、 结束语

安全阀校验工作是保证锅炉、压力容器、压力管道等承压类特种设备运行的重要环节，我们必须高度重视，严格按照校验全阀安全技术监察规程进行校验工作。另外，我们还要认真对校验中发现的故障进行诊断，找出原因，制定相应的解决方案，在工作实践中不断提高自身的业务水平，确保安全阀校验工作的准确、 可靠，为特种设备的安全运行做出有力的保障。

参考文献：

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