石油化工企業安全閥校驗與維修關鍵問題探討

楊 斌 呂鐘杰 張子健 陸建平

（寧波市勞動安全技術服務有限公司）

0 引言

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

安全閥的主要工作原理是：當承壓設備的內部壓力超過安全閥的整定壓力時，閥瓣會快速打開，安全閥起跳，將超壓介質有效排出，在此過程中，安全閥呈現全部開啟的狀態，因此就要求安全閥需具備良好的穩定性；當超壓介質排放完畢后，內部壓力下降到規定范圍內時，安全閥會自動完成閉合，承壓設備則會恢復到正常運行狀態，在此階段就要求安全閥具備良好的密封性能[3-4]，基于穩定性和密封性的要求，筆者總結了安全閥在使用過程中的常見故障，并針對校驗和維修等關鍵問題進行了探討[5]。

1 常見問題

1.1 泄漏

在承壓設備運行過程中，如果安全閥的閥座和閥瓣位置出現泄漏，那么安全閥的密封性能就無法得到保障，設備內部介質會流失，若是易燃、易爆或有毒介質，則危險性和危害性會更大。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，無法實現100%密封，會存在標準允許范圍內的微量泄漏。

除此之外，以下因素也會導致安全閥的密封面泄漏：（1）由于表面存在灰塵或者雜質，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造成的，安全閥運行過程中一旦閥瓣損壞，密封面就會出現間隙，導致整個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，也會容易產生泄漏；（4）內部介質工作壓力較大時，閥瓣和閥座之間的密封材料性能會受到破壞，進而降低整體的密封性能，導致安全閥泄漏；（5）使用于高溫介質或安裝在高溫環境中的安全閥，閥座或閥芯密封面堆焊層周圍材料可能會產生不均勻的熱膨脹以及彈簧受熱后剛度變軟，預緊力減小，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動作不靈活，或者開啟后不回座的現象。主要原因為：（1）安全閥長期未動作，同時未進行定期檢驗和校驗，閥門運動部件產生銹蝕；（2）安全閥保護設備中含有電焊渣、鐵銹等雜質，在排放過程中，雜質被沖到閥門運動部件的間隙中，導致安全閥動作不靈活；（3）運動部件制造加工質量差，存在毛刺、鐵銹等，且在安裝過程中未及時清理，造成安全閥動作不靈活。

1.3 排氣管裝設不合理

在安全閥運行過程中，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，在實際運行過程中，需要將流動阻力控制在閥門開啟壓力的10%以內，避免由于壓力過高產生背壓現象。

2 安全閥校驗

2.1 新投入安全閥的校驗

安全閥正式投入使用之前，必須要對其進行全面的校驗。在校驗過程中，需要對其強度、質量以及產品的性能進行全面檢測，同時還需要結合安全閥的具體使用環境進行跟蹤校驗，通過一段時間的連續運行，確保安全閥各項參數均符合標準要需求。安全閥的校驗單位需要對其進行嚴格的內部清洗以及整定壓力調節，保證安全閥具備良好的密封性能和開啟能力。在校驗過程中，需要嚴格按照相關標準技術規范要求進行操作，同時對操作人員的專業水平和綜合素質進行有效篩選，安排具有豐富經驗的操作人員完成校驗工作。全面清除安全閥內部的雜質和沉積物，研磨密封面并檢查裝配質量，確保安全閥在使用過程中能夠充分發揮作用。通過對活動部件進行反復測試，確保其具備足夠的可靠性，通過旋轉彈簧對開啟壓力進行校準，從而滿足壓力容器運行的需求。

2.2 確定校驗周期

根據安全閥技術監察規程的要求，對在役安全閥，需要保證至少每年進行一次校驗，以彈簧直接式安全閥為例，在滿足一定的條件下，經過使用單位批準，可適當延長安全閥的校驗周期，通常是對在役安全閥進行RBI（風險的檢驗）評價，計算失效可能性和失效后果，得出風險等級，據劃分的等級確定其具體的檢驗周期，具體可參考GB/T 26610—2022《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則》。

2.3 在線校驗

在線校驗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行檢測。在實際使用過程中，在線校驗方法可分為以下幾種。

（1） 采用輔助開啟裝置進行試驗

該方法利用校驗工具對安全閥施加外部向上的附加力，使安全閥強制開啟，并且對其整定壓力進行檢測。在整個過程中，需要確保承壓設備系統的運行壓力不足以開啟安全閥，在線校驗儀器包括數據采集、液壓驅動系統以及機械夾具等，在校驗過程中，液壓驅動系統通過提供附加拉力強制開啟安全閥，通過傳感器測量附加的提升力。在實際工作過程中，校驗人員還需要對閥瓣的作用面積進行測量，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上限值，定義為△Fmax，對于某個安全閥來講，有效密封面積S是固定不變的，根據安全閥在線校驗的計算式（1），可以推導出：

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）都可實現在線校驗。

（2） 采用被保護系統及其壓力進行試驗

該方法是在承壓系統運行過程中，通過提升承壓系統的運行壓力，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際運行狀態，同時可以測試其工作性能。但在實際校驗過程中，承壓系統的工作介質有可能會給校驗工作帶來一定的不利影響，而且該方法需要承壓系統的工作壓力瞬間增加一定的量值，因此在校驗過程中會存在一定的危險性，需要現場操作人員進行安全防護。

在線校驗方法有一定的適用范圍，應根據運用情況選用合適的在線校驗方法。比如采用輔助開啟裝置進行試驗的方法不能用于非彈簧式安全閥；對先導式安全閥主閥不能校驗；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，不能校驗部分彈簧內置式、無閥桿的安全閥。

3 安全閥維護與維修

為了使安全閥始終保持良好的狀態，除了要把控設計、制造、檢驗等環節外，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，應對安全閥內部進行徹底地清潔，安全閥運行過程中對于運行環境的要求相對較高，對安全閥內部定期清潔可避免雜質混入其中，導致安全閥堵塞，無法正常起跳；其次，要保證安全閥鉛封的完整性，應定期對安全閥的鉛封進行檢查，確保鉛封處于有效的密封狀態。如果是杠桿式安全閥，還需要對重錘進行校驗，查看其是否存在松動或者移動的現象；第三，還需要對安全閥密封面泄漏問題進行高度關注，及時采取必要的維修措施，例如對密封面進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，最終影響到整個承壓系統的運行狀態；最后，安全閥運行過程中經常會出現堵塞的現象，需要對其進行定期排放，可以利用手動排放試驗對安全閥進行排放測試，確保安全閥能有效地起跳。

4 結語

總而言之，使用單位和校驗機構應嚴格按照標準規定，做好安全閥的選型、校驗與維修工作。對安全閥進行定期校驗與維修是保證石油化工企業順利生產的有效手段，在校驗與維修過程中，對安全閥運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，保障承壓設備處于安全狀態。