石油化工装置阀门密封原理与发生泄漏的原因分析

陈国顺郑 渊陈素婷

1.永嘉县泵阀科技创新服务中心 浙江永嘉 325105；2.特技阀门集团有限公司 浙江永嘉 325100

1 石化装置阀门的密封原理探讨

石油化工装置中，阀门的密封主要分为两种，一种是内部密封，另一种是外部密封，两种密封方式的应用原理主要如下。

1.1 阀门内部密封原理

内密封的处理位置，主要是指与阀门与石油化工专职启闭元件相连接的位置，此位置经常会遭受石油化工残留产品中各类介质的腐蚀。同时，当装置的启闭元件，运行时，阀门也会随之不断被磨损，一旦磨损达到一定程度，就会出现泄漏问题[1]。相对来讲，阀门的功能主要体现在可以将管道中的石油化工产品介质流动空间切断方面，使得管道内流动的液体产品渗透量或是泄漏量维持在规定的标准范围内。面对不同的石油化工产品，阀门所采用的内密封形式并不相同，而是结合密封面的具体情况而作出选择，常见的密封面形式主要包括锥面、平面以及球面这三种类型[2]。石油化工装置阀门锥面密封如图1 所示，为石油装置阀门做了锥面密封处理后的效果，此种密封方式下，阀门与装置中相关元件的衔接面积以及衔接部位均比较小，因此密封难度比较低，防泄漏的效果也比较突出，不足之处体现在阀门底座位置的磨损度相对比大，所以需要适当提升其底座的硬度[3]。

图1 石油化工装置阀门锥面密封图

1.2 阀门外部密封原理

外密封的处理位置，主要是指石油化工装置之上，阀门、阀盖两者的连接处所进行的密封处理，同时外密封处理中，还囊括了阀杆与填料函两者之间的密封处理[4]。一般而言，密封的连接处，主要服务于阀盖的正常使用，因此在密封条件处理上，必须确认密封后的阀盖可以同时满足石油化工产品生产的压力和温度条件。其次，阀门外部密封处理后，可以结合具体的石油化工生产需求进行简单的拆卸处理，且不会对其他的元部件构成损伤或损害。

阀杆的密封填料，主要包括波纹管材料和膜片的密封，填料式的密封又分为软填料（主要通过压盖产生填料的轴向力）和成型的填料（常用的材料包括石墨、塑料、金属及碳纤维）[5]。其密封的形式主要有外部、内部和双向压紧软填料等三种结构。

2 石油化工装置阀门密封发生泄漏的原因

石油化工装置运行中出现阀门泄漏问题，一般会体现在两个方面，分别是内部泄漏和外部泄漏。常规情况下，外部泄漏的影响以及危害性更大，极易诱发燃烧和爆炸，且泄漏扩散后还会对周边的生态环境构成极大的污染[6]。对此，进行石油化工装置阀门的密封泄漏发生原因进行分析，就需要从下述两方面着手：

2.1 阀门外部泄漏原因

当阀门外部出现泄漏问题，分析问题出现的原因时，需要从装置各个部门的密封处进行调查分析，具体从下述几方面着手展开调查。

（1）阀体出现泄漏。此类泄漏，主要表现在阀体表面的渗漏，整体泄漏量并不高[7]。

（2）阀杆处出现泄漏。该类泄漏的原因，主要是由于阀门落下之时与下方接触面之间得到控制过大，也有部分泄漏问题是因为阀门关闭异常或是阀杆被卡[8]。上述几种泄漏问题的出现，石油化工装置的产品会大量流失，造成严重的环境污染问题。

（3）阀体连接部位出现泄漏问题。此类泄漏状况的出现，原因主要在于密封构件的类型与密封的要求不相符，且构件的尺寸也有问题。另外当密封面的材料存在质量问题以及管道配置不合理，也会导致阀门外部泄漏问题产生。

2.2 阀门内部泄漏原因

首先是在阀门的设计和制造上，出现阀门设计与实际要求存在差距，导致介质的渗漏；在制造质量和工艺上出现问题，在使用过程中出现了变形，在严密性上出现较大的问题，与阀门之间出现了空隙，使得石化产品从空隙中发生渗漏[9]；阀门在完成制造进行运输的过程中受到损伤，或在安装和使用的时候出现密封问题，石化装置中介质的渗漏和流失就会出现；最后是石化产品的问题，主要表现为介质中的固体成分堵塞在阀门和接触面之间，使阀门出现关闭不严实的问题，造成泄露。石化产品的泄漏，会以介质的形态造成不同的影响。如果相关的介质是处于液态，就会通过渗漏或流失进入土地或河流，造成土地污染和河流水源污染，对附近居民的身体健康会产生极为严重的威胁[10]；如果为气态介质，就会随着空气的流通传播开来，会对某一地区的降水、生活用水及土地造成严重的污染。

3 石油化工装置阀门密封泄漏处理方案探讨

3.1 针对阀门性能加以优化

石油化工装置运行中，针对阀门密封进行防泄漏处理时，首要应该做好的工作就是针对阀门的使用性能做好优化工作。结合石油化工装置的适配性，优化阀门性能时，重点主要包括四个方面，包括阀门的制造、设计、材料以及选型四种。具体而言，在进行石油化工装置阀门的性能优化期间，需要着重做好下述工作内容。

（1）进行阀门选型时，技术人员应该将目光集中在阀门的设计规范性方面，且对于阀门的设计也需要加以关注。同时，对于石油化工生产产品本身的压力、温度以及腐蚀性也需要加以分析，才能得出最佳的阀门材料选用方案。当选型以及选材两项工作做到位之后，才能为阀门的性能最优化提供支持，确保阀门应用于石油化工生产之后，符合各环节生产需求，且阀门的具体操作上，也应该充分与各项操作规范相匹配。

（2）为了进一步提升阀门的使用性能，做好阀门形式的选择工作也至关重要。在此过程中，需要充分结合石油化工产品的不同变化形态，去选配对应的阀门密封形式，比较常见的产品形式包括三种，分别是液体介质形式、气态介质形式，在不同的产品形态下，需按照对应的条件去选择具体的阀门形式。液态介质比较常见，因此其阀门形式选择最常用的平面阀门或是针型阀门即可。但与液态介质产品相比，部分石油化工产品呈现形式会以气态形式位置，当气态产品在管道中流通时，以往用于阻断液态石油化工产品的阀门效用将会大幅度降低，包括防泄漏的效果方面，也不够理想。因此，在进行气态介质流通管道中的阀门形式选择时，就必须深入探究。与平面或是针型阀门相比，球形阀门的阻断效果明显更突出，不仅气密性更佳，阀门的启动和关闭速度明显也更快，但球形阀门也存在一定的不足之处，就是使用时的温度范围控制比较严格，因此在进行不同形态的石油化工产品阀门选择时，需要结合不同需求采用不同阀门方案，才能更好的阻隔泄漏。

3.2 做好阀杆防漏处理

石油化工的炼油生产过程中，还会在阀杆位置出现泄漏类问题。经过多方面评估后可发现，材料选择工作开展的质量将会直接影响到阀杆的泄漏问题。从功能上来讲，阀杆主要被应用在阀门开启、关闭的两项控制处理中，随着启闭次数的增加，阀杆所经受的磨损量必然也随着启闭次数的增长而增长，当磨损量到一定程度时，阀杆处就会开始出现渗漏等问题。当所选择的阀杆本身的材料质量不高，当阀杆经过长时间的启闭使用背后，磨损情况将会更加严重，甚至直接出现介质渗漏类问题，当介质的渗漏量过高时，就会对阀杆的正常启闭运行产生影响，继而陷入恶性循环，导致介质出现更大范围地流失问题。结合上述所出现的问题，进行阀杆防泄漏处理时，就需要重点针对介质的腐蚀程度以及腐蚀特性出发去解决问题。对于不同的介质而言，需要匹配不同的材料构成的阀杆，并针对阀杆材料的表面做好技术处理。一般情况下，会在阀杆表面完成热处理工作，为了避免阀杆出现腐蚀类问题，也可以在表面之上做附近处理，应用镀金处理方案时需要注意，虽然可以显著将阀杆耐磨度提升，但是在成本支出方面相对比较高，因此需要综合考量多方面因素选择更适宜的阀杆防泄漏处理方案。

3.3 阀盖连接防泄漏处理方案

石油化工炼油生产中，想要全面预防出现阀盖连接泄漏等问题，需要重点针对密封构件的尺寸做好定期检测工作。具体而言，应该按照下述处理方案推进。

（1）分析泄漏原因可以发现，部分阀盖在安装时，与其相连接的管道在配置上缺乏合理性，不仅是密封构件的尺寸、选择的类型与炼油生产的密封要求不一致，还有很大概率是问题出现在管道本身并不匹配要求，此外螺栓或是垫片的选择缺乏规范性，也会导致泄漏问题随之生成。

（2）进行阀门盖密封处理时，需要重点针对阀盖的类型以及尺寸做好技术把控工作，从材料选择的角度促进阀盖连接的密封性就此提升。另外，在密封满的处理之时，也应该最大限度预防生产表现缺陷或是划痕一类问题，以此确保阀盖表面的平整性不会影响炼油连接密封性，同时也可以预防密封面出现介质泄漏一类问题。

（3）针对阀盖进行密封处理时，为了提升密封效果，技术人员在筛选材料至时，需要重点针对软填料做好筛选工作，目的在于确保阀盖外部区域的连接位置的密封性更强，提升对于介质泄漏密封管控成效。

4 结语

综上所述，在石油化工生产中，想要进一步避免石油化工泄漏问题，技术人员首先需要了解阀门的密封原理，且需要从两方面着手分析，包括内部密封和外部密封。在掌握密封原理的基础上，技术人员在面对阀门泄漏问题时，就应该从阀门的内部和外部两个方面去寻找并定位泄漏点，以此提升阀门泄漏处理效率。