安全阀泄漏原因分析及对策

侯文峰

（烟台市特种设备检验研究院，山东 烟台 265508）

安全阀作为锅炉、压力容器和压力管道等承压类特种设备最重要的安全附件，在保证承压类特种设备使用安全方面起着至关重要的作用。使用安全阀最大的危险点是设备超压时安全阀失灵，也就是不起跳，以往承压类特种设备事故许多都是因此而发生的，对此，使用者已给予了高度的重视，类似事故已非常少见。相对安全阀的失灵，安全阀泄漏却非常多，总认为不关紧要，没有引起使用者的足够注意，因为泄漏大多不会直接引起事故，但却为事故的发生埋下了诸多隐患，发现、处理不及时可能直接影响设备的正常运行，甚至导致发生严重的事故，例如，河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司安全阀泄漏中毒事故。

1 事故案例

2018年12月8日，河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司发生一起中毒事故，造成3 人死亡、1 人受伤，直接经济损失约280 万元。本次事故直接原因为：乙二醇厂亚硝酸甲酯制备装置安全阀、爆破片出现泄漏，有毒气体亚硝酸甲酯泄漏后进入正在作业人员的工作空间，导致中毒。间接原因为：特种设备（安全阀）校验机构未尽责，在线校验时只对安全阀进行了整定压力校验，未能进行密封性能试验，未能正确判断安全阀是否泄漏。所以安全阀的泄漏不可忽视，下面主要以带提升装置的弹簧式安全阀为例讨论安全阀常见泄漏原因和对策。

2 泄漏原因及对策

2.1 安全阀运输和存放

安全阀因运输和存放不当，极易破坏密封面产生泄漏或对以后的使用埋下隐患。

（1）新出厂的安全阀应装箱运输，并在箱内固定牢固，搬运时，要轻拿轻放，避免剧烈震动，破坏密封面。

（2）对存入库房的安全阀，入库前要开箱检查，重点检查安全阀进出口保护装置是否脱落，如果脱落，应仔细检查是否有杂物进入安全阀进出口，确认进出口无杂物后重新将进出口封严；因为杂物可能导致密封面被搁置，造成泄漏。

（3）安全阀应竖直存放在干燥的室内，保证安全阀密封面免受外力冲击。存放在库内的安全阀，应调松压紧弹簧的螺母，保护弹簧的弹性，使阀瓣处于卸载状态，以保护安全阀密封面不受损伤。

2.2 安全阀离线校验

根据《特种设备安全法》要求，特种设备的安全附件应进行定期校验。安全阀校验执行《安全阀安全技术监察规程》（TSG ZF001-2006），为保证安全阀密封效果好，超压能及时起跳，校验中各工序不得缺失，而且应严谨细致，以防对安全阀密封面造成损伤，产生泄漏。

（1）校验前，应对安全阀解体，检查各部件，在取出阀芯时一定要仔细，轻取轻放，当阀芯和阀座之间、阀芯和反冲盘之间、阀瓣与导向套之间出现锈蚀黏连时，要用去锈剂浸泡，直到能够分开为止，切不可强行分离，或用硬器击打，以免造成对密封面的破坏。阀芯取出后，一定要用软布将阀芯和阀座的密封面保护起来，放置稳妥，以防外力对密封面造成损伤。

（2）当安全阀内零部件因锈蚀需要打磨时，必须注意打磨量，以清除浮锈，打磨平滑为好，因为阀瓣和导向套之间间隙必须保持适当，同时，要考虑到阀瓣外径的大小和安全阀使用的环境温度的不同，对间隙造成的影响；间隙过小，可能造成阀瓣和导向套之间移动受限，产生卡阻；间隙过大，又可能造成阀芯回座时阀芯和阀座偏移，损伤密封面，对密封产生不利影响；当阀杆的下部尖端发生锈蚀时，轻者可用细砂纸沾油轻轻磨光，重者应用机械修正，保证阀杆和阀杆下部尖端的同心度，切忌手工在砂轮上磨尖；一旦阀杆和阀杆下部尖端失去同心度，阀杆和阀瓣的轴线不重合，便可能阀芯受力不均，阀芯和阀座密封面接触不良，造成泄漏。

（3）安全阀拆解后，要对密封面进行认真的检查，检查的方法通常有目视检测法、蓝油或红丹试验、光学检查和密封试验法。目视法最简单，也最常用，但需要一定的经验积累，方能掌握，做到熟练使用。

当发现密封面平面度和粗糙度存在问题时，便应该采取研磨的方法对密封面进行修复。当阀瓣或阀座密封面上有明显压痕，此时，不能简单采取研磨处理，而应该分析产生的原因：如果是密封比压已经超过该阀门密封面最大密封比压，就说明此安全阀不适合其所安装的设备，应该进行更换；密封比压指密封面贴合面上的压强，提高密封比压有利于提高密封性，但应该考虑密封面材料的强度极限。如果是因为安全阀经多次维修，密封面因研磨硬质堆焊层金属厚度减薄，强度降低而形成压痕，则应通过堆焊、研磨等方法修复密封面，如果不能修复，则更换同样型号种类的安全阀。

研磨的方法分为手工研磨和机械研磨，具体采取哪一种方法，应根据研磨设备、人员技能、磨削量等情况而定，但研磨前一定要清楚需要研磨的量，研磨中一定要勤检查，以防研磨过量。阀芯和阀座密封面必须分别进行研磨，严谨对磨，因为对磨极易在密封面上形成沟槽；安全阀经校验维修，阀芯和阀座保持良好的密封面，是保证安全阀不泄漏最基本的条件。

（4）安全阀的组装，当安全阀的全部零部件修复完毕、清洗干净后，按拆解顺序相反的顺序，保持零部件间原有的相对位置组装安全阀。组装过程中，严禁零部件之间发生碰撞，特别应注意不得损伤密封面；需要固定的部件，给力一定要均匀，防止产生不应有的应力导致密封面损伤，破坏密封造成泄漏。

（5）计算安全阀在非工作状态下密封面的受力情况。举例：以公称通径50m、流道直径32mm、压力等级为0.8 ～1.0MPa 的安全阀为例，计算当整定压力为0.9MPa，介质压力为常压时，安全阀密封面所承受的压力。经实际测量，阀芯密封面面积小于阀座密封面面积，故以阀芯密封面面积进行计算，测得阀芯圆形密封面内径为：33.9mm,外径为39.1mm。

当安全阀校验合格，介质压强为0.9 MPa时，密封面受力为0，此时，得弹簧力为：

当安全阀非运行状态时，P1=0，得：

非运行状态时，由式（1）（2）得：

经计算得：P2=2.7MPa

式中，F 为弹簧预紧力；P1为安全阀入口介质压强；S1为介质压力作用在阀芯上的面积；P2为密封面压强；S2为密封面有效面积。

在非运行、静置状态下，此安全阀密封面最大需承受约80kg 的压力。

（6）安全阀离线校验，通常是在试验台上进行的，气源通常来源于空气压缩机、气瓶组或其他固定气源；《安全阀安全技术监察规程》（TSG ZF001-2006）要求配备一定容积的储气罐，储气罐的容积应当与校验安全阀的用气量相适应，应当不小于1m3，校验台要配有足够容积的试验容器，以保证在校验安全阀时气源稳定、流量足够，接近于实际情况。

现实中的试验台往往缺少试验容器，气源经过或不经过储气罐，通过一条管道直接连到被试验的安全阀入口，安全阀在一定的试验压力开启后，由于安全阀流道直径大多要远远大于气源管道直径，受气源管道直径的限制，调试介质流量不足，阀芯与阀座之间介质压力迅速减少，虽然安全阀在试验台校验时，阀芯开启高度达不到设计要求，只能是微启，但由于弹簧压力较大，特别是压力等级较高的安全阀，当安全阀起跳，阀芯离开阀座一定高度，在弹簧力作用下，回座时，阀芯与阀座密封面迅速接触时，将产生巨大的冲击，上述例中密封面会承受远远高于80kg 的压力，整定压力更高就需要承受更大的冲击力。《安全阀安全技术监察规程》（TSG ZF001-2006）要求每只安全阀校验时，要进行3 次试验，极易造成密封面损伤，造成泄漏。所以，校验台一定要配置足够容积的试验容器，气源来自储气罐；在校验超过现有气源压力或压力较高的安全阀时，可借助安全阀在线校验装置对高压安全阀进行整定，有助于保护安全阀密封面，防止泄漏。

（7）安全阀校验过程中，当需要旋转调整螺杆改变弹簧预紧压缩量对整定压力进行调整时，必须是在介质压力小于整定压力的90%以下时，才能进行，防止在调整过程中，阀瓣跟随阀杆旋转，损伤密封面，造成泄漏。

2.3 安全阀选型

安全阀的选用一般是由设备或成套装置设计时，配套选定的，问题不多，但当设备或成套装备改造或改变使用用途时，往往需要重新配置安全阀，极易出现选型错误。

（1）安全阀的流通直径是根据设备或成套装置安全泄放量来确定的，当选择过大的排放量时，就会出现频跳，即安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀芯接触阀座，极易造成对密封面的损伤，造成安全阀正常使用时泄漏。

（2）安全阀工作压力等级是根据弹簧而定的，当选择相对开启压力过大的安全阀等级时，有时虽然安全阀在调试时可以按要求调好，但当正常使用时，由于压力不在弹簧有效使用范围内，起跳压力会出现波动，极易出现频跳现象。

（3）背压对安全阀的选择至关重要，当排放背压力＞10%整定压力时，不能选择常规的安全阀，应选择受背压影响较小的安全阀，当选择不当时，在过大背压影响下，也极易出现频跳现象。

2.4 安全阀安装

（1）安全阀必须垂直安装，并且最好直接安装在容器或管道上，当必须装设进口管时，进口管内径应不小于安全阀的进口通径，管长尽量缩短，入口管道压力降不大于安全阀设定压力（表压）的3%，防止造成安全阀频跳。

（2）对安装有安全阀的设备，应尽量减少震动，使安全阀始终处于平稳的状态，减少安全阀的误启、频跳。

（3）安全阀排放管上安装消音器时，应适当加大排放管口径，避免安全阀排放背压增大，造成安全阀频跳。

（4）与安全阀链接的所有管道都应避免对安全阀产生过大的应力，防止造成安全阀变形，密封面错位，造成泄漏。

（5）安全阀出口排放管道的安装应牢固，不因外力或排放介质产生的反作用力，对安全阀造成损伤；排放管出口端要低于安全阀出口，并保证管道内不存水；当排放管某处出现凹点时，在管道的下部应加装疏水管，确保安全阀排放管道内不储水，以免造成安全阀内部泄放介质中及外来的杂物堆积，腐蚀阀瓣和阀座，损伤密封面。

2.5 安全阀使用

（1）安全阀使用前要经过校验，要通过信息确认，明确安全阀所对应的设备，避免安装错误。安全阀经校验后首次使用，要验证安全阀起跳压力、回座压力是否符合要求，密封性是否良好。

（2）要经常检查安全阀使用是否出现异常，特别是是否发生泄漏，当发生泄漏时，应对安全阀进行冲洗，冲洗时，建议参照《锅炉定期检验规则》（TSG G7002-2015）要求，使安全阀保持在工作压力的75%以上进行，防止压力过低，安全阀回座时，对密封面产生损伤。当安全阀经过反复冲洗仍泄漏时，应择机更换、维修，防止发生更严重的损坏。

（3）使用在可能导致阀瓣与阀座腐蚀、黏连的介质中的安全阀，应定期进行手动试验，手动试验时，使安全阀保持在安全阀开启压力的75%以上进行。

（4）不得无故操作安全阀的提升装置，特别是在安全阀非工作状态下，严禁操作安全阀的提升装置，造成阀瓣离开阀座，回座造成对密封面的损伤。

3 结语

安全阀的泄漏大多是可控的，只要正确选择、精心校验、合理安装、科学使用，就能减少安全阀的泄漏，避免因安全阀泄漏引起的事故。