許之波

（煙臺市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 煙臺 265508）

鍋爐各類爆炸事故中，超壓爆炸占有較大比例，而超壓爆炸往往與安全閥不動作有關(guān)。安全閥不動作的原因在排除人為過度擰緊安全閥調(diào)整螺桿外，主要就是安全閥銹死失靈造成的。

安全閥在使用中常見的故障有漏汽、不到規(guī)定的壓力就開啟以及排汽后閥瓣不回座等，而安全閥對鍋爐安全危害最大的故障是超壓不動作。導(dǎo)致安全閥超壓不動作的原因是閥內(nèi)運動部件受到固定部件卡阻或相互黏連引起的,如閥瓣與閥座、閥桿與調(diào)節(jié)螺桿或彈簧墊、反沖盤短軸與導(dǎo)向套、閥瓣導(dǎo)向筋與閥座內(nèi)孔表面，其中反沖盤短軸與導(dǎo)向套黏連銹死是導(dǎo)致鍋爐常用的A48、A47系列安全閥失靈的最主要的原因。

1 安全閥工作原理

鍋內(nèi)蒸汽壓力大于彈簧作用于閥瓣的壓緊力時，閥瓣帶動反沖盤一同被頂起，安全閥開啟泄壓。此時，反沖盤短軸沿著導(dǎo)向套向上移動。當鍋內(nèi)蒸汽壓力降至一定值時，閥瓣又自動回座，安全閥自行關(guān)閉。導(dǎo)向套通過反沖盤短軸對閥瓣定位（導(dǎo)向套間隙必須控制在一定范圍內(nèi)，太小受熱容易卡住，太大則回座會產(chǎn)生側(cè)偏，影響密封）。一旦反沖盤短軸被導(dǎo)向套卡住后，即使鍋爐壓力遠遠超過彈簧壓緊力，安全閥仍然不能正常起跳，以致失去保護作用，嚴重者導(dǎo)致鍋爐超壓爆炸。

2 安全閥銹蝕的機理

安全閥內(nèi)件材料易發(fā)生銹蝕與其所處環(huán)境和結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)。閥瓣和閥座密封面因各種原因發(fā)生滲漏時，閥腔和排汽管道內(nèi)會積存蒸汽冷凝水，冷凝水因溶有二氧化碳略帶酸性。當晚上壓火停爐或經(jīng)常間歇時停爐時，冷凝水蒸發(fā)會在導(dǎo)向套和反沖盤表面上凝結(jié)，凝結(jié)水又吸附了空氣中的氧，在水和溶解在其中的氧和二氧化碳聯(lián)合作用下，導(dǎo)向套和反沖盤接觸表面局部活性區(qū)域發(fā)生電化學(xué)腐蝕，呈點狀腐蝕。點蝕部位更易吸收水份，使腐蝕加速進行，膨脹的銹蝕物堆積在導(dǎo)向套和反沖盤狹小間隙內(nèi)（通常導(dǎo)向套和反沖盤的徑向間隙低于1mm），使反沖盤短軸滑動受阻，從而導(dǎo)致閥瓣在鍋爐超壓時無法起跳。

3 安全閥失靈的常見原因

3.1 材質(zhì)選用不當

安全閥銹死的根本原因是其內(nèi)部導(dǎo)向零件（導(dǎo)向套、反沖盤）材質(zhì)耐環(huán)境腐蝕差造成的。正常情況下，導(dǎo)向零件應(yīng)選用耐蝕性較強不銹鋼2Cr13，其在工作環(huán)境中表面會生成一層致密三氧化二鉻保護膜。當材質(zhì)選用不當時，會生成疏松的附著性差的銹蝕物（以三氧化二鐵為主），加上導(dǎo)向套本身間隙較小，導(dǎo)致銹死。

3.2 粉塵導(dǎo)致安全閥卡死

粉塵卡死也是安全閥超壓不動作的一個重要原因。在某些通風(fēng)較差的鍋爐房內(nèi)，粉塵穿過安全閥散熱窗，落在導(dǎo)向套和反沖盤短軸狹小的間隙內(nèi)，越積越多，使反沖盤向上滑動受阻，加上鍋爐工長期不進行手動排放試驗，導(dǎo)致了安全閥失靈。

3.3 安全閥銹死的主要原因

安全閥長期泄露是導(dǎo)致安全閥銹死的主要原因，泄露的蒸汽在導(dǎo)向套和反沖盤短軸接觸面上凝結(jié)，加上空氣和灰塵的協(xié)同作用導(dǎo)致導(dǎo)向套與反沖盤接觸面銹死。

4 從五個方面采取措施防止安全閥銹死

依據(jù)安全閥銹蝕機理，應(yīng)從設(shè)計制造、選購、校驗、安裝和使用維護等方面采取措施防止安全閥銹蝕失靈。

4.1 在設(shè)計制造方面把關(guān)

（1）選擇合適的內(nèi)件材料。在材料方面，由于鍋爐安全閥內(nèi)件(閥瓣、閥座、反沖盤、導(dǎo)向套、調(diào)節(jié)圈）經(jīng)常處于潮濕的環(huán)境中，必須選用耐銹蝕材料。制造單位從材料的工藝性、經(jīng)濟性、耐腐蝕性等方面綜合考慮通常選用馬氏體不銹鋼2Cr13作為內(nèi)件材料，但在使用一段時間后（短則數(shù)周），安全閥內(nèi)件特別是導(dǎo)向套和反沖盤短軸組合體會產(chǎn)生銹蝕黏連現(xiàn)象，是鍋爐安全閥失靈的主要原因。制造單位應(yīng)從化學(xué)成分、金屬組織、熱處理工藝和表面處理等方面提高內(nèi)件材料（材質(zhì)為2Cr13）耐蝕性。

（2）設(shè)計和制造工藝。安全閥的結(jié)構(gòu)能夠防止排出的蒸汽介質(zhì)直接沖蝕彈簧。閥瓣和閥座的密封面加工時，必須保證足夠高的精度才能達到良好的密封性能。要保證閥瓣和閥座內(nèi)徑的同軸度，否則，局部密封面的寬度會變小，影響了密封面的強度、密封性和使用壽命。導(dǎo)向套和反沖盤短軸的徑向間隙對安全閥的動作有很大影響，應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。

4.2 從選購方面把關(guān)

（1）制造許可。安全閥已列入特種設(shè)備目錄，屬于特種設(shè)備安全附件，安全閥制造單位應(yīng)取得特種設(shè)備制造許可證。

（2）安全閥選型。蒸汽鍋爐應(yīng)選用開放式帶扳手全啟式安全閥，如A48型。全啟式安全閥其閥芯帶有反沖盤，能使閥芯迅速地開啟達到規(guī)定的高度，其排放量大，且回座迅速，故適用于蒸汽鍋爐。熱水鍋爐一般選用開放式帶扳手微啟式安全閥，如A47型。微啟式安全閥的閥瓣外徑與閥座密封面外徑一致或略大。當介質(zhì)流出時，閥瓣受到向上托力升高的高度較小，其啟閉動作比較迅速，一般適用于液體介質(zhì)的泄壓。全啟式安全閥排放量遠大于微啟式安全閥，微啟式安全閥不能用于蒸汽鍋爐，而全啟式安全閥既可用于蒸汽鍋爐，也可用于熱水鍋爐。應(yīng)選用開放式安全閥，其閥蓋兩側(cè)設(shè)計有散熱窗，空氣在散熱窗兩側(cè)形成對流，可降低彈簧溫度，防止彈簧超溫變軟，同時透過散熱窗能把從導(dǎo)向套與反沖盤間隙內(nèi)逃逸出的蒸汽排出閥外。

（3）彈簧壓力等級。選配的安全閥其彈簧壓力等級應(yīng)與安全閥實際整定壓力相符合。每根彈簧都只能在一定的開啟壓力范圍內(nèi)工作，選用高壓力等級或低壓力等級的彈簧，都會影響安全閥的工作特性，導(dǎo)致安全閥不能正常啟閉，排放量也將受到影響。

4.3 從校驗方面把關(guān)

（1）校驗?zāi)康?。安全閥校驗的目的是整定安全閥開啟壓力，同時測試安全閥的密封性。校驗前，應(yīng)對安全閥進行解體、清洗、檢查和維修。

（2）確定整定壓力。校驗安全閥之前，校驗人員應(yīng)仔細核對使用單位提供的校驗信息，防止安全閥整定后的壓力值偏大或偏小。以WNS4-1.25-Q燃氣鍋爐為例，依據(jù)TSGG0001《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》其最大整定壓力值為：1.25×1.06=1.325MPa。設(shè)定鍋爐自動停爐壓力為0.80MPa，超壓停爐壓力為0.85MPa，則安全閥整定壓力一般應(yīng)控制在在0.90～1.325MPa。如果安全閥整定壓力接近于鍋爐工作壓力，則安全閥會始終處于前泄狀態(tài)，最終會縮短安全閥的使用壽命。為防止安全閥泄漏，應(yīng)增大安全閥密封比壓，即適度增大安全閥整定壓力和鍋爐工作壓力的差值。

（3）清洗、維修和報廢。鍋爐安全閥在校驗前，應(yīng)解體清洗檢查。應(yīng)清除透過安全閥散熱窗進入安全閥內(nèi)腔的灰塵、密封面上的臟物和反沖盤組合件上的鐵銹。檢查閥瓣和閥座密封面有無沖蝕磨損，如果有溝槽，應(yīng)采用研磨或車削后研磨的方法進行修復(fù)。當解體檢查發(fā)現(xiàn)安全閥存在以下情況時，應(yīng)停止使用并更換：閥瓣或閥座密封面損壞嚴重；導(dǎo)向零件或調(diào)節(jié)圈銹蝕嚴重；彈簧腐蝕嚴重；選型不當。

4.4 在安裝方面把關(guān)

（1）殼體底部排泄孔上安裝疏水管。在確保排汽安全的前提下，建議在安全閥閥體底部的排泄孔上安裝通至安全地點的疏水管。安全閥閥腔內(nèi)積水，其內(nèi)部零件長期處在潮濕的環(huán)境下，導(dǎo)向套和反沖盤短軸接觸部位很容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。為防止安全閥閥腔積水，可在安全閥閥體底部的排泄孔上安裝通至安全地點的疏水管。疏水管與閥體螺孔應(yīng)可靠地連接，密封良好，并能承受安全閥自動排汽時閥腔內(nèi)的壓力。疏水管應(yīng)固定牢靠，防止疏水管的重量和排汽時的反力施加在與閥體連接的接頭上。疏水管依靠重力自動排出閥體內(nèi)的冷凝水，同時，提示操作人員安全閥發(fā)生了泄漏。

（2）排汽管底部安裝疏水管。安全閥排汽管安裝不當也是安全閥閥腔積水的原因之一。排汽管與安全閥連接法蘭采用非標準法蘭，因法蘭內(nèi)徑偏小，閥腔內(nèi)積水不能自動流到排汽管內(nèi)。排氣管應(yīng)水平布置或向排汽方向向下傾斜一定角度，避免管道布置前低后高，否則，手動排汽或自動排汽后管道內(nèi)冷凝水會返流到安全閥閥腔內(nèi)。安全閥排汽管道疏水管安裝應(yīng)合理：一是疏水管應(yīng)安裝在排汽管道易積存水的部位；二是疏水管入口管端應(yīng)低于排汽管底部內(nèi)表面；三是疏水管上不允許安裝閥門。如果排汽管道較長，可安裝兩根以上疏水管。鍋爐節(jié)能器安全閥排放管嚴禁接到排污管道上，以防止排污水回流到安全閥內(nèi)腔。

4.5 從使用維護方面把關(guān)

（1）手動排放試驗。鍋爐操作人員應(yīng)了解安全閥的工作原理，熟悉安全閥的使用維護知識。當發(fā)現(xiàn)安全閥手動不排汽或安全閥滲漏嚴重時，應(yīng)及時更換。應(yīng)定期對安全閥進行手動排放試驗，作用有二：一是檢查安全閥活動部件（閥桿和反沖盤）的靈活性，有無卡阻現(xiàn)象；二是通過運動部件反沖盤短軸上下移動，可使反沖盤短軸和導(dǎo)向套間隙內(nèi)的銹蝕物和粉塵松動脫落，從而達到防止反沖盤短軸和導(dǎo)向套黏連銹死的目的。手動排放試驗也不可過于頻繁，頻繁起跳會破壞密封面已經(jīng)形成的良好密封狀態(tài)，同時閥瓣對閥座密封面會造成沖擊而使密封面產(chǎn)生損傷，影響密封性。

（2）安全閥泄漏原因。鍋爐運行中，應(yīng)經(jīng)常檢查安全閥排汽管及其疏水管有無漏汽漏水，當發(fā)現(xiàn)安全閥出現(xiàn)漏汽現(xiàn)象，應(yīng)查找原因并采取相應(yīng)措施。通常原因有以下幾種：一是工作壓力接近安全閥整定壓力，安全閥處于前泄狀態(tài)；二是閥瓣和閥座密封之間有夾雜物；三是閥瓣和閥座密封面因長期泄漏受沖刷產(chǎn)生溝槽；四是安全閥手動排放試驗或超壓自動起跳后，閥桿或彈簧發(fā)生偏移，局部密封面比壓力減小導(dǎo)致滲漏；五是安全閥下調(diào)節(jié)圈調(diào)節(jié)不當，與反沖盤相接觸并支撐反沖盤，導(dǎo)致密封面比壓力降低而發(fā)生泄漏；六是彈簧松馳而使整定壓力降低并引起閥門泄漏；七是閥桿上的提升螺母調(diào)整偏低，手柄通過提升架支撐閥桿上部的提升螺母，彈簧受到一個向上的拉力，導(dǎo)致密封面比壓力降低而發(fā)生泄漏。

（3）泄漏后的處理方法。運行中發(fā)現(xiàn)安全閥泄漏，懷疑密封面有臟物或安全閥起跳后閥桿或彈簧發(fā)生偏移，可使用提升扳手將閥門開啟幾次，如仍有泄漏，只需輕輕敲擊彈簧的兩側(cè)，使閥桿回到原位泄漏即可停止。

（4）閥蓋上纏敷防塵網(wǎng)。燃煤鍋爐或燃生物質(zhì)鍋爐當鍋爐房通風(fēng)不暢灰塵較多時，應(yīng)在安全閥閥蓋上纏敷多層50目的不銹鋼網(wǎng)，可起到減少灰塵落入的作用，又不影響彈簧的散熱。

5 結(jié)語

安全閥特殊的導(dǎo)向組合和所處的蒸汽潮濕環(huán)境為安全閥運動部件發(fā)生銹蝕卡阻提供了可能，這就要求安全閥內(nèi)件材料必須采用耐蝕性的材料。采取措施防止安全閥長期漏汽，及時排出閥體內(nèi)的凝結(jié)水，防止灰塵的侵入，按期進行手動排放試驗，定期校驗，是保證安全閥正常使用的基本要求?？傊瑸榻档桶踩y失效的概率，選用質(zhì)量過硬的安全閥是根本，正確安裝是前提，合理使用維護是關(guān)鍵，定期校驗是保證。