槽罐車緊急切斷閥的失效模式及檢驗方法

余 榕 王 恒 劉子方 孔建軍

（天津市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院)

槽罐車所承裝的介質往往具有爆炸危險性，由于其移動和重復充裝的特點，發(fā)生爆炸或泄漏失效的可能性很高，其失效后果更是十分嚴重，往往伴隨著火災或中毒，引發(fā)災難性事故，因此槽罐車的裝卸、貯運和使用必須安全可靠。緊急切斷閥是裝設在槽罐車氣、液相出口管道上的安全附件，當發(fā)生管道破裂、誤操作或罐車附近發(fā)生火災事故時，緊急切斷閥可以立即關閉以切斷物料，防止事故蔓延擴大。在發(fā)生事故時若緊急切斷閥出現(xiàn)故障，后果往往是十分嚴重的。因此，緊急切斷閥對保障槽罐車的安全運行具有重要意義。準確的校驗和科學的鑒定是保證緊急切斷閥可靠性及有效性的重要技術手段，對于及時消除安全隱患作用巨大。

1 緊急切斷閥的工作原理

槽罐車最常用的緊急切斷閥主要由閥體、先導閥、過流閥、手油泵以及其他相關部件組成[1]。在裝卸時，凸輪將閥桿頂起，先導閥克服彈簧壓力而開啟，介質充滿主閥瓣下的閥腔及前端的管路，隨著壓力的升高，當主閥瓣上下端壓力趨于平衡時，主閥瓣在彈簧的作用下開啟，緊急切斷閥處于全開啟狀態(tài)，此時進行正常作業(yè)。在裝卸過程中，若發(fā)生管路泄漏、火災等意外事故，可以人工泄放手油泵的油壓，油缸上的易熔塞也會在高溫下熔化而泄放油缸內的油壓，使油缸活塞桿回退，凸輪杠桿回彈，從而使主閥閥瓣快速關閉以切斷物料的泄漏。另外，物料的突然泄漏會在管路內產(chǎn)生較高的流速，在主閥瓣上下產(chǎn)生一定的壓差，導致主閥瓣克服彈簧壓力而自動關閉閥門，切斷通路，實現(xiàn)過流保護，以防止泄漏和火災爆炸事故的進一步擴大。

2 緊急切斷閥的失效模式分析

緊急切斷閥是槽罐車的重要安全附件。其結構復雜、使用環(huán)境惡劣，再加上其他的偶然因素，造成了緊急切斷閥失效事故頻發(fā)。從緊急切斷閥功能的角度出發(fā)，其失效模式總體來說可以概括為以下幾種：

（1）密封性能失效

密封性能失效是緊急切斷閥最常見的失效模式，具體表現(xiàn)為物料泄漏。其失效原因是多方面的，通常有緊急切斷閥本身的質量問題，如密封面加工精度不足，凸輪、先導桿、彈簧等相關零部件質量問題都可導致密封不嚴；另外，長期磨損和惡劣的使用環(huán)境也會導致密封不嚴，密封面的磨損、零部件的損壞、密封圈的老化變形和密封面夾雜顆粒等因素都會導致密封不嚴。

（2）過流切斷性能失效

過流切斷性能是指在流量超過額定值時緊急切斷閥自動關閉的性能，該性能失效主要是指過流未切斷、未過流先切斷以及切斷時間超長等。過流未切斷的原因主要是人為因素，例如操作人員安全意識不高，存在僥幸心理，人為地將緊急切斷閥處于常開狀態(tài)，因而導致緊急切斷閥在緊急狀況下無法自動關閉。未過流先切斷以及切斷時間超長主要原因是閥門本身質量問題，閥門質量沒有達到標準規(guī)定的指標要求，這種情況較為常見[2]。

（3）過熱保護功能失效

在發(fā)生火災事故時，油缸上的易熔塞在高溫下熔化，緊急切斷閥便會自動關閉以切斷物料。過熱保護功能失效主要就是易熔塞質量不合格，不在規(guī)定的溫度發(fā)生熔化。在實際使用中甚至還有操作人員圖簡便，以普通金屬塞或者螺栓來代替易熔塞，導致過熱保護功能失效。

（4）控制功能失效

緊急切斷閥具有遠程操控的功能，該功能的失效主要表現(xiàn)為緊急切斷閥無法進行正常的啟閉操作，以及緊急情況下無法人為予以關閉。其可能的原因有：閥腔內有異物、油泵故障、液壓油管泄漏或者阻塞、閥桿等部件損壞等。更有人為地拆除油管導致緊急切斷閥不能進行控制的案例發(fā)生[3]。

3 緊急切斷閥的檢驗方法

緊急切斷閥應具有足夠的強度、良好的密封性及可靠性。緊急切斷閥的準確校驗、科學鑒定是保證其可靠有效運行的重要技術手段之一。根據(jù)TSG R0005—2011《移動式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》和TSG R7001—2013《壓力容器定期檢驗規(guī)則》的相關規(guī)定，緊急切斷閥應當動作靈活、性能可靠、便于檢修。緊急切斷裝置的檢驗包括外觀檢查、解體檢查、性能校驗和遠程系統(tǒng)試驗。

（1） 外觀檢查

對拆下的緊急切斷閥的外觀檢查，首先要審核產(chǎn)品制造許可證、合格證及銘牌，無產(chǎn)品制造許可證或者合格證的緊急切斷閥不得使用；然后確認外觀質量是否良好，有無腐蝕、銹蝕、變形等；確認型號、操作方式、工作壓力、制造單位等相關參數(shù)；檢查緊急切斷裝置控制系統(tǒng)的手搖泵、管路、易熔塞等是否完好，有無損傷、松動、泄漏等現(xiàn)象；除了常規(guī)檢驗項目外，根據(jù)近年來緊急切斷閥故障的相關記載[4]，還要檢查緊急切斷閥是否經(jīng)過私自維修改造等。

（2） 解體檢查

緊急切斷閥的部件繁多，其工作環(huán)境惡劣，易受外部環(huán)境及內部介質的影響而發(fā)生腐蝕、銹蝕等，因此必須對其進行清洗解體檢查，要檢查閥體、先導桿、彈簧、密封面、凸輪等有無損傷變形、腐蝕生銹、裂紋等缺陷，對產(chǎn)生缺陷的部件要進行維修或者更換，對易損件如密封墊等也要進行更換。

（3） 性能校驗

性能校驗主要包括密封性能、耐壓性能、切斷時間性能和過流切斷性能的校驗，而這 “四項性能”的校驗需要專門的校驗裝置來完成。其校驗方法及合格指標如下所述：

密封性能校驗是通過將介質壓力升至密封性能校驗所需的壓力并保壓，試驗分別在0.1 MPa及設計壓力下進行，保壓時間應滿足檢查要求，且不少于3 min。如果壓力值下降幅度小于規(guī)定值，則判定密封性能合格。

耐壓性能校驗在密封性能校驗合格后進行。將介質壓力逐步升至耐壓試驗所需的壓力并保壓，保壓時間應滿足檢查要求，且不少于3 min。如果壓力值下降幅度小于規(guī)定值，則判定耐壓性能合格。

切斷時間性能校驗是通過將管線內的介質流量調整到規(guī)定的值后，通過聯(lián)動裝置啟動緊急切斷閥的關閉開關，同過測定從緊急切斷閥關閉到流量值為零的時間間隔——切斷時間。當切斷時間小于規(guī)定的值時，判定切斷時間性能合格。

過流切斷性能校驗是通過調節(jié)緊急切斷閥的輸出流量緩慢超過其額定流量，待緊急切斷閥自動關閉后，記錄閥瓣關閉前的最大流量值。最大流量值的允許偏差應在±10%之內，超出此范圍應進行調整直至合格。

（4）遠程系統(tǒng)試驗

遠程系統(tǒng)試驗即緊急切斷閥的遠程控制試驗，通常是在罐體氣密試驗合格后進行，一般進行切斷試驗1～2次，檢查其動作是否靈敏可靠。

5 結論

本文介紹了緊急切斷閥的工作原理，分析了槽罐車用緊急切斷閥實際使用中存在的四種主要失效模式，并切合實際地提出了緊急切斷閥的檢驗方法。客觀、準確和科學的檢驗是保證緊急切斷閥可靠并且有效運行的重要技術手段，這對于及時消除安全隱患作用是巨大的，可以有效地保障槽罐車的安全運行，避免嚴重事故的發(fā)生。

[1]洑春干，薛定.槽罐車操作技術 [M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[2]莊明梓.液化氣罐車泄漏緊急切斷閥的作用與故障分析[J].安全與健康，2006(8)：42-44.

[3]尚巍.從一起事故談罐車緊急切斷閥的作用 [J].石油與化工設備，2010，13(4)：62-63.

[4]張登新，陳永利，古海波，等.一起罐車緊急切斷閥未實現(xiàn)自行關閉的原因分析 [J].低溫與特氣，2013，31(2)：47-48.

[5]陸金明，王恒，黃小宇，等.新型緊急切斷閥綜合校驗裝置的研制 [J].中國化工裝備，2012（4）：46-48.