楊 斌 呂鐘杰 張子健 陸建平

（寧波市勞動安全技術(shù)服務(wù)有限公司）

0 引言

在承壓類特種設(shè)備的運(yùn)行過程中，安全閥是非常重要的安全附件，可以保證特種設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，能夠有效地避免設(shè)備因超壓而被破壞，所以針對安全閥進(jìn)行定期維護(hù)和校驗(yàn)是保證承壓設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效措施[1-2]。

安全閥的主要工作原理是：當(dāng)承壓設(shè)備的內(nèi)部壓力超過安全閥的整定壓力時(shí)，閥瓣會快速打開，安全閥起跳，將超壓介質(zhì)有效排出，在此過程中，安全閥呈現(xiàn)全部開啟的狀態(tài)，因此就要求安全閥需具備良好的穩(wěn)定性；當(dāng)超壓介質(zhì)排放完畢后，內(nèi)部壓力下降到規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，安全閥會自動完成閉合，承壓設(shè)備則會恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，在此階段就要求安全閥具備良好的密封性能[3-4]，基于穩(wěn)定性和密封性的要求，筆者總結(jié)了安全閥在使用過程中的常見故障，并針對校驗(yàn)和維修等關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討[5]。

1 常見問題

1.1 泄漏

在承壓設(shè)備運(yùn)行過程中，如果安全閥的閥座和閥瓣位置出現(xiàn)泄漏，那么安全閥的密封性能就無法得到保障，設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)會流失，若是易燃、易爆或有毒介質(zhì)，則危險(xiǎn)性和危害性會更大。安全閥的閥瓣是由金屬材料制成，雖然表面較為平整，但其密封效果十分有限，無法實(shí)現(xiàn)100%密封，會存在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)的微量泄漏。

除此之外，以下因素也會導(dǎo)致安全閥的密封面泄漏：（1）由于表面存在灰塵或者雜質(zhì)，安全閥密封面密封效果下降；（2）閥瓣損壞，通常是由于腐蝕性介質(zhì)造成的，安全閥運(yùn)行過程中一旦閥瓣損壞，密封面就會出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致整個(gè)安全閥的密封性能下降；（3）如果安全閥的尺寸過大或者裝配不合理，也會容易產(chǎn)生泄漏；（4）內(nèi)部介質(zhì)工作壓力較大時(shí)，閥瓣和閥座之間的密封材料性能會受到破壞，進(jìn)而降低整體的密封性能，導(dǎo)致安全閥泄漏；（5）使用于高溫介質(zhì)或安裝在高溫環(huán)境中的安全閥，閥座或閥芯密封面堆焊層周圍材料可能會產(chǎn)生不均勻的熱膨脹以及彈簧受熱后剛度變軟，預(yù)緊力減小，帶來密封比壓力下降等而引起泄漏。

1.2 動作不靈活

安全閥動作不靈活是指安全閥在開啟和回座時(shí)動作不靈活，或者開啟后不回座的現(xiàn)象。主要原因?yàn)椋海?）安全閥長期未動作，同時(shí)未進(jìn)行定期檢驗(yàn)和校驗(yàn)，閥門運(yùn)動部件產(chǎn)生銹蝕；（2）安全閥保護(hù)設(shè)備中含有電焊渣、鐵銹等雜質(zhì)，在排放過程中，雜質(zhì)被沖到閥門運(yùn)動部件的間隙中，導(dǎo)致安全閥動作不靈活；（3）運(yùn)動部件制造加工質(zhì)量差，存在毛刺、鐵銹等，且在安裝過程中未及時(shí)清理，造成安全閥動作不靈活。

1.3 排氣管裝設(shè)不合理

在安全閥運(yùn)行過程中，安裝排氣管的主要目的是保證排氣通暢，降低排氣阻力，有些使用單位為了將排氣管連接到戶外而增加排氣管的長度，這就加大了安全閥排放的壓力。因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中，需要將流動阻力控制在閥門開啟壓力的10%以內(nèi)，避免由于壓力過高產(chǎn)生背壓現(xiàn)象。

2 安全閥校驗(yàn)

2.1 新投入安全閥的校驗(yàn)

安全閥正式投入使用之前，必須要對其進(jìn)行全面的校驗(yàn)。在校驗(yàn)過程中，需要對其強(qiáng)度、質(zhì)量以及產(chǎn)品的性能進(jìn)行全面檢測，同時(shí)還需要結(jié)合安全閥的具體使用環(huán)境進(jìn)行跟蹤校驗(yàn)，通過一段時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，確保安全閥各項(xiàng)參數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要需求。安全閥的校驗(yàn)單位需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的內(nèi)部清洗以及整定壓力調(diào)節(jié)，保證安全閥具備良好的密封性能和開啟能力。在校驗(yàn)過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行操作，同時(shí)對操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)進(jìn)行有效篩選，安排具有豐富經(jīng)驗(yàn)的操作人員完成校驗(yàn)工作。全面清除安全閥內(nèi)部的雜質(zhì)和沉積物，研磨密封面并檢查裝配質(zhì)量，確保安全閥在使用過程中能夠充分發(fā)揮作用。通過對活動部件進(jìn)行反復(fù)測試，確保其具備足夠的可靠性，通過旋轉(zhuǎn)彈簧對開啟壓力進(jìn)行校準(zhǔn)，從而滿足壓力容器運(yùn)行的需求。

2.2 確定校驗(yàn)周期

根據(jù)安全閥技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的要求，對在役安全閥，需要保證至少每年進(jìn)行一次校驗(yàn)，以彈簧直接式安全閥為例，在滿足一定的條件下，經(jīng)過使用單位批準(zhǔn)，可適當(dāng)延長安全閥的校驗(yàn)周期，通常是對在役安全閥進(jìn)行RBI（風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)）評價(jià)，計(jì)算失效可能性和失效后果，得出風(fēng)險(xiǎn)等級，據(jù)劃分的等級確定其具體的檢驗(yàn)周期，具體可參考GB/T 26610—2022《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則》。

2.3 在線校驗(yàn)

在線校驗(yàn)就是指在不拆除安全閥的前提下，對其整定壓力和密封性能進(jìn)行檢測。在實(shí)際使用過程中，在線校驗(yàn)方法可分為以下幾種。

（1） 采用輔助開啟裝置進(jìn)行試驗(yàn)

該方法利用校驗(yàn)工具對安全閥施加外部向上的附加力，使安全閥強(qiáng)制開啟，并且對其整定壓力進(jìn)行檢測。在整個(gè)過程中，需要確保承壓設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行壓力不足以開啟安全閥，在線校驗(yàn)儀器包括數(shù)據(jù)采集、液壓驅(qū)動系統(tǒng)以及機(jī)械夾具等，在校驗(yàn)過程中，液壓驅(qū)動系統(tǒng)通過提供附加拉力強(qiáng)制開啟安全閥，通過傳感器測量附加的提升力。在實(shí)際工作過程中，校驗(yàn)人員還需要對閥瓣的作用面積進(jìn)行測量，然后再通過公式就能夠獲得安全閥的整定壓力ps：

式中：ps——安全閥開啟壓力；

p0——安全閥入口壓力；

△F——作用于安全閥筏板向上的附加提升力；

S——介質(zhì)作用在閥瓣上的有效密封面積。

通常來講，每種輔助開啟裝置所能提供的最大外加力均有一個(gè)上限值，定義為△Fmax，對于某個(gè)安全閥來講，有效密封面積S是固定不變的，根據(jù)安全閥在線校驗(yàn)的計(jì)算式（1），可以推導(dǎo)出：

因此無論安全閥開啟壓力pS有多大，或者有效密封面積S有多大，只要滿足式（2）都可實(shí)現(xiàn)在線校驗(yàn)。

（2） 采用被保護(hù)系統(tǒng)及其壓力進(jìn)行試驗(yàn)

該方法是在承壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過提升承壓系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，從而獲得安全閥的具體整定壓力，能夠更加直觀更加全面地反映出安全閥的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以測試其工作性能。但在實(shí)際校驗(yàn)過程中，承壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)有可能會給校驗(yàn)工作帶來一定的不利影響，而且該方法需要承壓系統(tǒng)的工作壓力瞬間增加一定的量值，因此在校驗(yàn)過程中會存在一定的危險(xiǎn)性，需要現(xiàn)場操作人員進(jìn)行安全防護(hù)。

在線校驗(yàn)方法有一定的適用范圍，應(yīng)根據(jù)運(yùn)用情況選用合適的在線校驗(yàn)方法。比如采用輔助開啟裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法不能用于非彈簧式安全閥；對先導(dǎo)式安全閥主閥不能校驗(yàn)；由于無法做到安全閥的排放后回座，因此也無法整定安全閥的回座壓力；由于不能施加提升力，不能校驗(yàn)部分彈簧內(nèi)置式、無閥桿的安全閥。

3 安全閥維護(hù)與維修

為了使安全閥始終保持良好的狀態(tài)，除了要把控設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)外，安全閥的維修工作也是不容忽視的。維修前首先需要了解安全閥運(yùn)行中常見的故障，針對各種故障分析原因，合理安排維修工作可以有效提升維修效率。首先，應(yīng)對安全閥內(nèi)部進(jìn)行徹底地清潔，安全閥運(yùn)行過程中對于運(yùn)行環(huán)境的要求相對較高，對安全閥內(nèi)部定期清潔可避免雜質(zhì)混入其中，導(dǎo)致安全閥堵塞，無法正常起跳；其次，要保證安全閥鉛封的完整性，應(yīng)定期對安全閥的鉛封進(jìn)行檢查，確保鉛封處于有效的密封狀態(tài)。如果是杠桿式安全閥，還需要對重錘進(jìn)行校驗(yàn)，查看其是否存在松動或者移動的現(xiàn)象；第三，還需要對安全閥密封面泄漏問題進(jìn)行高度關(guān)注，及時(shí)采取必要的維修措施，例如對密封面進(jìn)行研磨或者更換密封面，密封面泄漏很有可能會從微量泄漏逐步演變成大量泄漏，最終影響到整個(gè)承壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；最后，安全閥運(yùn)行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，需要對其進(jìn)行定期排放，可以利用手動排放試驗(yàn)對安全閥進(jìn)行排放測試，確保安全閥能有效地起跳。

4 結(jié)語

總而言之，使用單位和校驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，做好安全閥的選型、校驗(yàn)與維修工作。對安全閥進(jìn)行定期校驗(yàn)與維修是保證石油化工企業(yè)順利生產(chǎn)的有效手段，在校驗(yàn)與維修過程中，對安全閥運(yùn)行中存在的各類問題，采取必要的檢維修策略，徹底排除安全閥的不安全因素，保障承壓設(shè)備處于安全狀態(tài)。