石油化工装置阀门泄漏的成因及对策

石油化工装置阀门泄漏的成因及对策

邝广洪

广东珠海金湾液化天然气有限公司  广东  珠海  519000

摘要：在我国经济发展过程中，石油化工行业是非常重要的产业，其直接影响着社会经济的发展。一般，石油化工企业主要以生产各种能源为主，但由于能源具备易燃易爆的特点，在其生产过程中，必须严格控制各种装置的质量，以免出现能源泄漏问题，引发安全事故。因此，文章重点对石油化工装置阀门泄漏成因进行了分析，并提出了相应的控制对策，以保证石油化工企业的生产安全。

关键词：石油；化工；装置；阀门；泄漏；成因

1.石油化工装置阀门密封

1.1阀杆填料函密封

在密封阀杆时，主要会采取两种方式，即无填料和填料密封。其中，无填料密封主要是使用波纹管或者膜片等对阀杆进行密封，相较于填料密封方式，其具备较高的可靠性；但由于波纹管生产成本较高，且无法在高压介质中使用，一旦在使用时出现破裂，则会引发严重的能源泄漏问题，影响石油化工行业的正常生产。填料密封主要是使用填料对通道进行封堵，以达到密封效果。通过对填料密封技术进行细分，可以分为两种，即软质填料密封和成型填料密封。相较于无填料密封方式，该密封方式虽然可靠性能略差，但其具备结构简单、制造方便、成本低的优势，因而在业内得到广泛应用。其中，软质填料密封技术主要是利用填料压盖产生的轴向压力，使阀杆与填料箱侧壁产生径向接触压力，以起到密封作用。因此，为提升密封性能，要求压盖具备较高的轴向力，以增加填料与阀杆间的摩擦力，但随着摩擦力的增加，会加速软质填料的磨损，为保障阀杆的密封性，需定期检查压盖螺栓，发现其存在松动及时拧紧，或者定期对填料进行更换，以使阀杆具备较高的密封性能。填料密封技术中的成型填料，主要是选择工程塑料、橡胶、石墨等作为原材料，利用模压成型方式将其制成不同规格的密封圈。相较于软质填料密封技术，该技术不仅具备较高的密封性，而且结构紧凑、规格较多，应用面较广，在业内得到广泛应用。

1.2阀体连接部位的密封

密封阀体连接位置，即密封阀体与阀盖二者间的缝隙。常用的密封件为法兰。但若选择的阀门公称直径比较小，应使用螺纹连接法，该密封连接法是一种静态密封法，要求其需达到以下规定要求：（1）能够适应较强的温度和压力变化；（2）经重复拆卸且不会影响密封元件的性能；（3）构造简单，金属消耗低；（4）可以适应较强的振动和冲击载荷；（5）可以在不同介质中应用。

在密封阀体连接位置时，常使用榫槽式、凹凸式平垫片或者“O”形密封圈进行密封。其中，榫槽式平垫片密封法主要是通过在封闭槽中安装平垫片，以在密封面上产生较高的比压，提升密封性能；该密封技术常用密封一些中高压阀门，其压力大于4.0 MPa。但由于在对石油化工装置阀门进行拆卸时，需从密封槽内取出垫片，在此过程中，极易损坏垫片。凹凸式平垫片密封法主要是通过在凹凸面法兰密封面上设置平垫片，以达到密封作用，相较于榫槽式平垫片密封法，凹凸式平垫片密封法具备垫片易取出、工艺性能优的应用优势。在选择平垫片原材料时，优先选择铝、紫铜、橡胶石棉板、氟塑料等，但由于氟塑料具备较强的冷流性，需做好密封结构设计工作，否则将会影响密封性能。相较于以上密封法，“O”形密封圈具备工艺简单的优点，相关人员只需严格按照要求设计密封结构即可，且在使用过程中其径向挤压变形能力较强，无需其他工艺技术的辅助，即可达到较高的密封性，因此，常用于密封法兰连接处，以在最小化法兰结构的同时，降低阀门自身重量。另外，若选择的石油化工装置阀门为低压小通径阀门，为最小化阀体自重和结构尺寸，多选择螺纹连接法对阀体进行连接，并使用“O”形密封圈或者平垫片对连接位置进行密封。

2.阀门泄漏成因及解决方法

2.1阀杆泄漏成因及解决方法

2.1.1阀杆泄漏成因

在石油化工装置中，阀杆的的作用是驱动启闭件，控制阀门开关，其属于重要受力件，它表面粗糙度直接影响阀杆位置的密封性。在实际使用过程中，与它长期产生接触的密封材料均属于非金属，可以有效填充接触面缝隙，但在阀杆长期工作时会出现一定的磨损，此时，若阀杆表面具备较高的粗糙度，则会导致阀杆出现不均匀磨损问题，引发能源泄漏问题。同时，阀杆的垂直对也会影响其密封性，一旦阀杆垂直度不达标，则会引发能源泄漏问题。

2.1.2解决阀杆泄漏的方法

一般，阀杆的性能与介质关系密切。为最小化阀杆泄漏问题，应采取相应的技术措施提高阀杆耐磨性，常用的技术措施有表面热处理、镀合金处理、渗氮处理等，但由于这些处理技术具有不同的优缺点，应结合实际情况科学选择处理技术。另外，还可以通过提升密封件生产精度、阀杆密封耐磨性或者科学选择填料形状、预压力等方式，提升阀杆密封性。

2.2填料函泄漏的成因及解决方法

2.2.1填料函泄漏成因

在石油化工装置中，填料函是重要的组成部分，其主要由填料、填料压盖、填料垫等构成。一般，填料箱安装在阀盖或者阀体内，并在填料箱底部设置填料垫，以有效对填料进行支撑。通过调查发现，当密封填料位置发生泄漏事故时，多数是由于填料压盖出现松动、填料密闭性较差、填料出现老化、阀杆表面出现不同程度磨损等所致。通常，若闸阀和截止阀的DN≥50 mm，生产商在密封阀杆位置时，多选择使用柔性石墨编织填料或者柔性石墨环填料对阀杆进行密封处理。其中，柔性石墨编织环用于填料函阀门的最上圈和最下圈，模压石墨环用于填料函阀门的中间层。若填料函中使用的阀门尺寸较小，可以单独使用柔性石墨编织材料。

2.2.2解决填料函泄漏的方法

为有效解决填料函泄漏问题，可以优化阀门盘根压盖结构，如可以将压盖设计为分体式，确保填料函压圈自动对中，利用压圈、压盖产生的压力将螺栓均匀分布在填料盘上，以增强填料函密封性。同时，还可以选择高弹密封面，利用阀瓣热变形技术解决补偿热变形问题；借助舌形阀瓣结构产生的微小弹性解决泄漏问题；由于石油化工企业生产的能源主要为流体介质，为保障生产的安全性，可以使用V型球阀，在连接球芯与阀杆时，可以选择普通连接方式，通过优化阀门盘根压盖结构，可以降低压盖的回差比，提高其承载力和可靠性，最小化填料函问题；若在石油化工装置中设置的截止阀、闸阀直径在50mm以内，在密封位置，多选择使用柔性石墨编织填料或者柔性石墨环填料进行密封处理。其中，柔性石墨编织环用于最上圈和最下圈，模压石墨环用于中间层。另外，由于在热烧损、磨损的作用下，阀门填料压盖位置极易出现应力松弛问题，为规避这一问题，可以将其设置为碟型弹簧活载结构，提升压盖的承压能力，防止出现压盖螺栓松弛等问题，确保阀门具备较高密封性。

2.3阀盖处泄漏的原因及解决方法

2.3.1阀盖处泄漏成因

    一般，石油化工装置阀门压盖采取的是静密封结构形式，若法兰连接处于密封状态，在此状态下，若阀门公称直径过小，则螺纹连接密封技术是首选。若垫片尺寸、类型、材质与设计值不符，或者法兰密封面存在缺陷，则极易引发阀盖泄漏问题。

2.3.2解决阀盖泄漏的方法

    为最小化阀盖泄漏问题，可以优化密封面加工精度，提升阀盖位置的密封性。现阶段，1.6 ～ 3.2μm为密封面最佳加工精度，为确保阀盖位置的密封性，需在加工过程中严格控制其质量，以免密封面出现缺陷，引发阀盖泄漏问题；此外，若石油化工装置使用的阀门为高压阀门，可以选择自密封结构的阀盖，提升阀盖位置的密封性。

结束语

一般，石油化工企业生产的能源具备易燃易爆特点，一旦在生产过程中出现能源泄漏问题，则会引发严重的安全事故，在社会上造成严重的负面影响，因此，为最小化能源泄漏，需采取相应的措施提高石油化工装置阀门的密封性，保障石油化工企业生产的安全性。

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