唐信 (中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

滑閥在運行使用的過程中，主要依靠閥芯的滑動，使得流體的出口位置發(fā)生改變，進(jìn)而控制流體的流向，是煉油催化裂化裝置中，發(fā)揮控制作用的主要裝備之一?；y包括多種不同形式，其中冷壁滑閥主要以內(nèi)設(shè)耐磨隔熱襯里的方式加以工作，根據(jù)閥板的作用形式又可分為冷壁單動滑閥和冷壁雙動滑閥。單動滑閥作用于催化裂化裝置的反應(yīng)器部位，調(diào)節(jié)催化劑的流量，避免生產(chǎn)事故發(fā)生。

1 冷壁單動滑閥結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用

冷壁單動滑閥主要包括閥體、閥蓋、導(dǎo)軌、閥桿、閥座圈、節(jié)流錐和襯里等結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與熱壁滑閥也基本相同。冷壁單動滑閥的閥體外側(cè)的溫度通常較低，一般在350 ℃之內(nèi)，一般采用鋼材制造而成，成本通常較低。(1)閥體。冷壁滑閥的閥體設(shè)計較為便捷，一般外壁溫度較低，且熱膨脹程度較小。在閥體和閥蓋相連接的位置，溫度更低，且密封性良好。閥體結(jié)構(gòu)的尺寸通常較大，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其內(nèi)部通常設(shè)有用來提升耐磨性和隔熱的襯里。(2)節(jié)流錐。冷壁滑閥節(jié)流錐與閥體相連，一般通過焊接方式連接，無底盤設(shè)計，根據(jù)其不同連接類型，又可分為螺栓連接型、加過渡段型等，但其都具有耐高溫的特點，能夠在高溫環(huán)境下向下膨脹，避免對襯里造成影響。(3)閥座圈。閥座圈一般為平板形式，一般采用厚鋼板制造而成，與閥板的襯里層相互作用，形成臺階式分布，以此降低催化劑對閥座圈表面的沖刷影響。(4)導(dǎo)軌。閥座圈小臺階處安裝有導(dǎo)軌，且其接縫處不會受到氣流沖刷影響。通常情況下，導(dǎo)軌與閥口距離較遠(yuǎn)，以延長使用期限。(5)閥桿。冷壁單動滑閥的閥桿表面一般采用噴焊硬質(zhì)合金的方式進(jìn)行加工，對于閥桿的加工要求較高，精度需求較高。通常噴焊層較厚，且表面較為粗糙，以便運行較長的周期[1]。(6)閥體結(jié)構(gòu)。冷壁單動滑閥的閥體結(jié)構(gòu)一般選擇焊接性較好的材料，以保證制作質(zhì)量。其外形一般為等徑三通結(jié)構(gòu)，以焊接方式使得滑閥裝置與管道相連。閥體的內(nèi)外尺寸與管道相同，利用雙層襯里，提高其耐磨性。

滑閥是重要的催化裂化裝置，相較于熱壁滑閥而言，冷壁滑閥的制作過程更為便捷且閥體的耐高溫、耐磨性更強(qiáng)，密封連接效果更好，能夠有效避免泄漏問題出現(xiàn)，是當(dāng)前所研發(fā)和使用的性能更好的滑閥類型。冷壁滑閥閥體的最大設(shè)計溫度能夠達(dá)到將近1 000 ℃，可以適應(yīng)高壓、高溫的環(huán)境，使得催化裂化裝置的耐受能力增強(qiáng)，使得滑閥的操作和控制過程更具穩(wěn)定性和可靠性。并且，滑閥襯里的作用能夠使得其外部溫度低于350 ℃左右，保證生產(chǎn)工藝的安全性。目前在我國多個煉油化工企業(yè)中都陸續(xù)使用了自行設(shè)計制造的冷壁滑閥，尤其冷壁單動滑閥更是設(shè)計制造出了各種規(guī)格類型，以滿足生產(chǎn)要求。

2 冷壁單動滑閥高溫區(qū)內(nèi)件失效原因與對策

2.1 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的失效原因與修復(fù)對策

對于冷壁單動滑閥而言，其高溫區(qū)內(nèi)件中導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障并失效是常見的問題。導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)主要為L形截面，結(jié)合V型槽的設(shè)計方式，以避免受到滑閥工作過程中高溫流態(tài)化催化劑的沖刷影響。常見的導(dǎo)軌失效類型主要包括鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層的磨損、鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合裂痕裂紋以及端部母材缺肉問題。

2.1.1 導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層的磨損

鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層主要存在于導(dǎo)軌與閥板的連接位置，以焊接的方式存在，該區(qū)域合金的厚度基本超出3 mm，并在常溫環(huán)境下，硬度在40 HRC以上。在滑閥使用過程中，由于長期調(diào)節(jié)開關(guān)操作，便會導(dǎo)致導(dǎo)軌與閥板連接位置的合金因長期摩擦而出現(xiàn)磨損問題，通過導(dǎo)軌的外形尺寸，能夠有效判斷出具體磨損情況和程度。

針對導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層的磨損失效問題，通常有兩種修復(fù)方法。若是合金層的磨損量低于0.5 mm時，其仍然符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，此時可繼續(xù)使用該合金層，并不需將其剔除。若是合金層的磨損量高出0.5 mm時，此時的合金層硬度已不符合結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與要求，此時就需要將原有合金層剔除，并在原位置重新焊接堆置硬質(zhì)合金層，使其達(dá)到要求的尺寸[2]。

2.1.2 導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層的裂痕裂紋

一般情況下，冷壁單動滑閥在平穩(wěn)運行狀態(tài)下，其運行周期與催化裂化相似，通常在3～5年期間，在滑閥運行過程中，由于導(dǎo)軌硬質(zhì)合金層區(qū)域長時間受到高溫流動催化劑的沖刷影響，使得硬質(zhì)合金層處于高溫環(huán)境下，而其熱膨脹系數(shù)又與導(dǎo)軌母材有所不同，因此，會導(dǎo)致導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層出現(xiàn)裂痕裂紋問題，且裂紋的程度各不相同。

在對導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層裂紋修復(fù)過程中，應(yīng)首先保證檢查的質(zhì)量，以相關(guān)檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，對滑閥導(dǎo)軌硬質(zhì)合金層區(qū)域進(jìn)行檢查，尤其檢查其表面的質(zhì)量情況。在檢查過程中，若是發(fā)現(xiàn)其存在的裂痕裂紋寬度低于0.25 mm，可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，但若是超出標(biāo)準(zhǔn)值，就必須對裂紋進(jìn)行修復(fù)，并嚴(yán)格避免出現(xiàn)貫穿性裂紋[3]。若是在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)裂紋情況十分嚴(yán)重，與規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格不符，那么只能將硬質(zhì)合金層剔除，重新將其堆砌焊制，以機(jī)械加工方式將其修復(fù)。

2.1.3 導(dǎo)軌端部母材缺肉

受長期吹掃所形成的導(dǎo)軌端部(即靠近閥蓋側(cè)的區(qū)域)會出現(xiàn)“缺肉”(母材局部缺失嚴(yán)重，功能受到影響)問題。通常情況下，導(dǎo)致導(dǎo)軌端部母材缺肉的主要原因在于：(1)受吹掃影響，且未在導(dǎo)軌處加設(shè)節(jié)流孔板，導(dǎo)致對端部母材的吹掃過大且連續(xù)進(jìn)行吹掃過程，導(dǎo)致端部母材受到影響。(2)相比于操作壓力，吹掃壓力更大，比要求的吹掃壓力超出操作壓力0.05 MPa的標(biāo)準(zhǔn)要高出得多，導(dǎo)致端部母材無法承受過大的壓力[4]。(3)滑閥運行的過程中，所產(chǎn)生的吹掃介質(zhì)主要為結(jié)晶水或富含氧等物質(zhì)，對母材影響較大。

針對這種失效原因，在修復(fù)過程中，一般可使用氮氣吹掃或過熱干蒸汽吹掃的方式替代。在檢查過程中，若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌端部母材的缺肉量在5 mm之內(nèi)，那么可針對缺肉部位進(jìn)行適當(dāng)修補(bǔ)，以機(jī)械補(bǔ)焊的方式進(jìn)行。但若是導(dǎo)軌端部母材缺肉量超出5 mm，此時的導(dǎo)軌強(qiáng)度已難以達(dá)到運行標(biāo)準(zhǔn)，此時應(yīng)將該導(dǎo)軌報廢處理，重新更換導(dǎo)軌。

2.2 閥板結(jié)構(gòu)的失效原因與修復(fù)對策

冷壁單動滑閥的閥板使用不銹鋼材料，且閥板的端部位置和表面都帶有耐磨性較高的襯里。在導(dǎo)軌與閥板相連接的位置，也存在堆砌焊制的硬質(zhì)合金，在閥板表面可體現(xiàn)。閥板結(jié)構(gòu)失效的原因較多，包括閥板的襯里層出現(xiàn)膨脹、閥板表面的襯里層磨損甚至脫落、閥板滑道處硬質(zhì)合金出現(xiàn)裂紋、閥板端部母材受損等。

2.2.1 閥板耐磨襯里膨脹

在閥板的端部區(qū)域以及閥板的表面都帶有耐磨性較強(qiáng)的龜甲網(wǎng)錨固襯里，其外觀通常呈現(xiàn)為平面矩形。在閥板運行使用的過程中，較為容易出現(xiàn)耐磨襯里膨脹的問題，進(jìn)而使得閥板的襯里出現(xiàn)不同程度的變形情況，使得其表面不夠平整均勻。而對于閥板而言，出現(xiàn)變形情況，就會使得滑閥在開關(guān)使用期間可能出現(xiàn)卡死的問題，使得閥板失去其根本的調(diào)節(jié)開關(guān)作用。一般來說，導(dǎo)致閥板耐磨襯里膨脹的原因主要包括母材與龜甲網(wǎng)之間的焊接不穩(wěn)，出現(xiàn)開裂或脫落問題、滑閥在超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的高溫下運行等。

為了修復(fù)閥板耐磨襯里的膨脹問題，需要對其加以檢查，若是耐磨襯里的膨脹并未導(dǎo)致閥板的外觀出現(xiàn)變形問題，則可以僅將耐磨襯里拆除，并按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重新安裝襯里，但若是耐磨襯里的膨脹使得閥板的外觀出現(xiàn)嚴(yán)重變形，則還需要對閥板進(jìn)行修復(fù)或是更換。

2.2.2 閥板表面襯里磨損甚至掉落

長期受到滑閥催化劑的沖刷影響，會使得閥板的耐磨層逐漸變薄，將其中的龜甲網(wǎng)逐漸顯露出來，進(jìn)而使得閥板距離閥座圈之間的空隙越來越大，滑閥的調(diào)節(jié)功能也因此受到影響，造成閥板表面襯里出現(xiàn)磨損甚至脫落的問題[5]。

針對閥板表面襯里磨損的修復(fù)，需要在檢查中注意磨損程度，若磨損程度低于2 mm，則可以利用機(jī)械方式，強(qiáng)制將閥板和閥座圈的間隙縮小，使其恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，并不需額外補(bǔ)襯。但若是其中的磨損情況較大，磨損程度超過2 mm，則需要將原有的耐磨襯里拆除，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行重新補(bǔ)襯。

2.2.3 閥板滑道面硬質(zhì)合金層裂紋

通常情況下，閥板滑道面的鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層出現(xiàn)裂紋的原因與導(dǎo)軌鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層出現(xiàn)裂紋的原因相一致，且其修復(fù)措施也基本相同。一般情況下，冷壁單動滑閥在平穩(wěn)運行狀態(tài)下，在滑閥運行過程中，由于閥板滑道表面的硬質(zhì)合金層區(qū)域長時間受到高溫流動催化劑的沖刷影響，使得硬質(zhì)合金層處于高溫環(huán)境下，而其熱膨脹系數(shù)又與閥板母材有所不同，因此，會導(dǎo)致閥板滑道的鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層出現(xiàn)裂痕裂紋問題，且裂紋的程度各不相同。

在對閥板滑道鈷絡(luò)鎢硬質(zhì)合金層裂紋修復(fù)過程中，應(yīng)首先保證檢查的質(zhì)量，以相關(guān)檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，對滑閥閥板硬質(zhì)合金層區(qū)域進(jìn)行檢查。在檢查過程中，若是發(fā)現(xiàn)其存在的裂痕裂紋寬度較小可忽略不計，但若是超出標(biāo)準(zhǔn)值，就必須對裂紋進(jìn)行修復(fù)，并嚴(yán)格避免出現(xiàn)貫穿性裂紋。若是在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)裂紋情況十分嚴(yán)重，與規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格不符，那么只能將硬質(zhì)合金層剔除，重新將其堆砌焊制，以機(jī)械加工方式將其修復(fù)。

2.2.4 閥板端部母材受損

在冷壁單動滑閥運行的過程中，在正常狀態(tài)下，閥板會受到高溫催化劑沖刷的影響，并且還會受到過熱蒸汽或壓力過大蒸汽的吹掃影響，這些外部因素都會導(dǎo)致閥板端部的母材受損。在閥板使用的過程中，若是導(dǎo)軌與閥板之間存在的空隙處為主要的吹掃部位，那么一旦吹掃不當(dāng)，將極容易使得閥板端部母材受損。如吹掃連續(xù)不間斷進(jìn)行、在吹掃法蘭處時，沒有按照要求安裝節(jié)流孔板等，這些操作不當(dāng)都會使得閥板吹掃量和吹掃程度過大。結(jié)合催化劑的沖刷作用，閥板的母材在雙重影響下，將容易形成圓形的單坑情況，使得其母材受損。

在檢查與修復(fù)閥板端部母材受損情況時，如果母材的受損深度低于5 mm且受損程度較小時，可對其機(jī)械補(bǔ)焊，在原區(qū)域重新焊接閥板母材，直到達(dá)到運行標(biāo)準(zhǔn)。如果母材的受損深度高于5 mm，且受損程度較大時，要直接對閥板報廢處理，并更換新的閥板。

2.3 閥桿部分的失效原因與修復(fù)對策

冷壁單動滑閥的閥桿主要為高溫合金鋼鍛造結(jié)構(gòu)或不銹耐熱鋼結(jié)構(gòu)，其主要通過集T型接頭與密封臺肩相結(jié)合一體的圓柱球形面結(jié)構(gòu)與閥板相連接。并且，閥板與閥桿之間的連接屬于滑動性、靈活性，根據(jù)閥座圈的熱脹冷縮情況發(fā)生不同的位移，并通過閥板的隨節(jié)流錐進(jìn)行位移變化以適應(yīng)其變化情況。閥桿的表面存在硬化層，均勻分布在表面，且硬化層主要為所噴焊的硬質(zhì)合金，層體較厚。閥桿部分的失效原因主要包括閥桿接觸介質(zhì)部分受損、閥桿硬質(zhì)鋁合金拉傷且閥桿變形、閥桿螺紋端螺紋彎曲或變形、閥桿T型頭磨損等。

2.3.1 閥桿接觸介質(zhì)受損

閥桿接觸介質(zhì)受損主要體現(xiàn)于其表面受到?jīng)_刷作用影響，造成這種問題的原因主要在于閥桿長期處于非運行狀態(tài)、閥桿的接觸介質(zhì)部位受到長時間的吹掃蒸汽沖刷或其介質(zhì)對該部位有所侵蝕，進(jìn)而使其表面產(chǎn)生程度不一的坑蝕現(xiàn)象。

就閥桿而言，沖刷腐蝕所產(chǎn)生的受損程度往往不會較大，且深度較小，若是通過檢查發(fā)現(xiàn)侵蝕的深度在0.05 mm之內(nèi)，那么基本不會影響閥桿的機(jī)械強(qiáng)度，因此不需對其進(jìn)行過多處理，只需要將其表面的坑蝕位置剔除，并在原位置進(jìn)行重新堆砌焊接即可，但若是侵蝕深度超出0.05 mm，則需要對閥桿報廢處理。

2.3.2 閥桿硬質(zhì)合金層拉傷、閥桿變形

在長期運行的過程中，由于冷壁單動滑閥在調(diào)節(jié)和推拉開關(guān)期間，會使得閥桿受到催化劑的影響，使得滑道出現(xiàn)堆積進(jìn)而使得閥桿受到阻礙。在這種情況下，閥桿便會與注油環(huán)或填料函處的填料擋圈之間發(fā)生摩擦，而摩擦若是不能及時解決，在長期的累積下，便會使得閥桿的噴焊層出現(xiàn)大范圍的破壞問題，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致閥桿出現(xiàn)變形或拉傷等情況[6]。

針對這一失效問題，在對閥桿修復(fù)的過程中，需要判斷閥桿的變形程度。倘若閥桿的變形程度在2 mm之內(nèi)，并且變形拉傷區(qū)域范圍較小時，可直接對閥桿進(jìn)行校直處理，并將硬質(zhì)金屬層剔除，利用機(jī)械補(bǔ)焊的方式重新鍍層，直到達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。但若是閥桿的變形量超出了2 mm，此時利用校直處理方法將難以使其恢復(fù)原本的形態(tài)，且此時的變形拉傷范圍一般較大，因此需直接報廢處理。

2.3.3 閥桿螺紋端螺紋變形彎曲

螺紋端主要存在于閥桿和執(zhí)行機(jī)構(gòu)絲杠連接的位置，也就是滑閥的開合螺母聯(lián)軸位置，該位置出現(xiàn)變形彎曲的原因主要在于閥桿與絲杠之間發(fā)揮連接作用的開合螺母出現(xiàn)松動問題，或閥板的卡阻使得推拉力過大等，這些情況都會使得螺紋端的螺紋發(fā)生變形彎曲。

針對這種失效情況，在修復(fù)過程中，一般需現(xiàn)場對其進(jìn)行拆解，觀察其變形程度。如若閥桿的變形程度小于4 mm，則需對其進(jìn)行相應(yīng)的校直處理，但若是其變形程度大于4 mm，則難以利用校直處理將其完全恢復(fù)，使其正常運行，只能對其報廢處理。

2.3.4 閥桿T型頭磨損

在滑閥正常運行和使用的過程中，閥桿主要通過推拉的操作控制和調(diào)節(jié)滑閥的開關(guān)。由于其工作性質(zhì)及功能，導(dǎo)致其在長期運行和使用的過程中，閥桿的T型頭位置很容易受到高溫催化劑渦流的影響出現(xiàn)磨損問題。造成閥桿T型頭磨損的原因有多種，包括(1)閥桿的底部流道所產(chǎn)生的催化劑渦流使得閥桿受到磨損。(2)閥桿區(qū)域受到的吹掃程度過大。(3)閥桿區(qū)域的介質(zhì)流量過大，甚至超出最大的流量值，使得滑閥的整個內(nèi)部流道受到磨損問題。(4)滑閥與管道外的吹掃區(qū)域相連接，使得滑閥介質(zhì)的流通受到干擾，進(jìn)而使得閥桿T型頭受到渦流的影響出現(xiàn)磨損。

針對閥桿T型頭的磨損情況，在修復(fù)時根據(jù)磨損程度進(jìn)行判斷和采取針對性措施。若是磨損程度較輕，則可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)焊工作，使其恢復(fù)至原本的形態(tài)，但若是磨損程度較為嚴(yán)重，則只能對其進(jìn)行報廢處理。

2.4 閥座圈的失效原因與修復(fù)對策

冷壁單動滑閥的閥座圈主要使用不銹鋼材料，以鑄件結(jié)構(gòu)存在，通常其失效部分發(fā)生在閥口位置，由于閥口區(qū)域的龜甲網(wǎng)纖維能夠有效提高襯里的耐磨性。閥座圈的主要失效類型包括閥口耐磨襯里磨損、閥口耐磨襯里脫落以及母材缺肉。

2.4.1 閥座圈閥口耐磨襯里磨損嚴(yán)重

在滑閥長時間運行的環(huán)境下，閥座圈處于長周期運行狀態(tài)，并在正常工況下，將長期受到高溫催化劑的沖刷影響，使得其閥口區(qū)域的耐磨襯里出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況，且磨損程度各有不同。

應(yīng)對閥口耐磨襯里的磨損問題，需要對其加強(qiáng)檢查，若發(fā)現(xiàn)閥口耐磨襯里磨損僅為部分區(qū)域或小面積情況，則可進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)工作，但若是磨損區(qū)域較大，程度較為嚴(yán)重，則需要盡快更換襯里。

2.4.2 閥座圈閥口耐磨襯里掉落

導(dǎo)致冷壁單動滑閥的閥座圈閥口耐磨襯里掉落的問題，主要包括兩種原因。其一，在長期高溫環(huán)境下，閥口耐磨襯里的擋圈焊縫出現(xiàn)開裂情況，進(jìn)而使得襯里脫落。其二為在長期的交變高溫環(huán)境下，閥口隔板出現(xiàn)開裂問題，進(jìn)而使得內(nèi)部的襯里出現(xiàn)脫落。

為了修復(fù)耐磨襯里的脫落問題，需要直接更換耐磨襯里、襯里擋圈或?qū)⒏舭宀鸪匦赂鼡Q隔板，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對閥口進(jìn)行重新襯里工作。

2.4.3 閥座圈母材缺肉

導(dǎo)致閥座圈母材缺肉的主要原因在于受到滑閥導(dǎo)軌的不斷吹掃，且吹掃強(qiáng)度較大或是吹掃的蒸汽壓力較高，超出閥座圈母材所能承受的范圍，又或是由于催化劑的作用，在閥座圈出現(xiàn)渦流問題，進(jìn)而使得母材缺肉。針對閥座圈母材缺肉的問題，應(yīng)對其缺肉情況進(jìn)行詳細(xì)檢查。在檢查期間，若判斷母材缺肉的深度在2 mm之內(nèi)，且不存在嚴(yán)重的變形情況，則可以對其機(jī)械補(bǔ)焊方式，對其加以修補(bǔ)，但若是缺肉的深度超出2 mm，則代表閥座圈已難以滿足滑閥運行標(biāo)準(zhǔn)，此時就需將閥座圈報廢處理，更換新的閥座圈。

3 結(jié)語

綜上所述，冷壁單動滑閥高溫區(qū)內(nèi)件主要包括導(dǎo)軌、閥板、閥桿、閥座圈等結(jié)構(gòu)，且這些結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失效問題主要受到襯里磨損、脫落、硬質(zhì)合金層受損、母材受損等多方面影響，主要由于高溫催化劑的沖刷或吹掃不規(guī)范導(dǎo)致的。因此，必須加強(qiáng)對相應(yīng)結(jié)構(gòu)的檢查和修復(fù)，以維護(hù)滑閥正常運行。