球閥注脂嘴泄漏處置方法探討

聶宗軍， 夏建忠

（1.中原石油工程公司鉆井四公司，河南 濮陽457000；2.中原工程公司管具公司，河南 濮陽 457000）

引言

注脂維護(hù)保養(yǎng)對于減少球閥故障、延長球閥壽命、使球閥方便操作等方面具有重要意義。注脂設(shè)備通過注脂嘴向閥球密封系統(tǒng)注入潤滑脂（清洗液），實(shí)現(xiàn)對球閥的維護(hù)和保養(yǎng)［1］。由于注脂嘴下端處于閥球內(nèi)流體壓力環(huán)境中，給注脂嘴出現(xiàn)泄漏時的處置和更換造成了一定困難。

1 球閥注脂嘴的結(jié)構(gòu)及泄漏原因分析

1.1 球閥閥座密封系統(tǒng)

典型球閥的閥座密封系統(tǒng)如圖1所示，嵌在閥座上的密封環(huán)和閥球之間形成密封副，注脂設(shè)備通過注脂接頭、內(nèi)置止回閥及閥座內(nèi)部注脂通道將潤滑脂（清洗液）注入至閥座密封環(huán)位置，從而實(shí)現(xiàn)對密封副的潤滑和密封。注脂嘴的下端通過螺紋與閥體直接相連，上端暴露于大氣中，注脂嘴上、下端面之間承受的壓力即為管線流體的壓力。如果注脂嘴結(jié)構(gòu)失效，就會引起流體介質(zhì)泄漏。

多數(shù)球閥在外部注脂嘴之后都設(shè)計有內(nèi)置止回閥，內(nèi)置止回閥被直接旋進(jìn)閥體，與注脂接頭互不影響，目的是為了實(shí)現(xiàn)在線條件下可以拆卸更換外部注脂嘴。但是由于內(nèi)置止回閥尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單，因此在實(shí)際工作中這種內(nèi)部止回閥并不完全可靠［2］。

圖1 典型球閥的閥座密封系統(tǒng)

1.2 注脂嘴的結(jié)構(gòu)及失效原因分析

注脂嘴一般由蓋帽、鋼珠、彈簧和帶連接螺紋的本體幾部分組成，典型結(jié)構(gòu)，如下頁圖2所示。從結(jié)構(gòu)可見，注脂接頭一般采用底部壓邊結(jié)構(gòu)將彈簧、鋼珠限制在注脂接頭本體內(nèi)。

如下頁圖3所示，壓邊失效和彈簧疲勞失效是導(dǎo)致注脂接頭失效的重要原因。如下頁圖4－1所示是故障前注脂嘴結(jié)構(gòu)；如圖4－2所示，則是注脂接頭內(nèi)的止回球由于被污物（沙粒、金屬碎屑、固化脂等）卡住或彈簧失效而無法回復(fù)到原位，從而失去止回功能導(dǎo)致泄漏發(fā)生。此外還有止回球鋼珠破損等原因造成注脂嘴產(chǎn)生泄漏。

圖2 注脂嘴的結(jié)構(gòu)

圖3 注脂嘴結(jié)構(gòu)失效形式

圖4 注脂嘴結(jié)構(gòu)失效形式

1.3 禁止注脂嘴直接帶壓更換

閥座注脂接頭直接和管輸系統(tǒng)相連接。閥腔內(nèi)壓力排空并不意味著帶壓拆卸注脂嘴是安全的。因為即使是新安裝的止回閥也不是安全、不可靠的。如果此時從閥體上拆卸外部注脂接頭，管線壓力就可能通過注脂通道經(jīng)失效的內(nèi)部止回閥將外部注脂接頭打飛，從而帶來嚴(yán)重后果。如果注脂接頭內(nèi)置止回閥失效，勢必導(dǎo)致大量泄漏的發(fā)生。如在閥室或建筑物內(nèi)，有可能引發(fā)緊急關(guān)斷、火災(zāi)甚至爆炸。

2 注脂嘴泄漏的處置方法

2.1 注脂嘴泄漏后的注脂處理

在高壓天然氣管輸系統(tǒng)中，大多數(shù)內(nèi)置止回閥無法有效防止閥門小泄漏的發(fā)生?？梢韵蜷y門密封系統(tǒng)重新注入少量的清洗液（或流動性好的潤滑脂），浸泡一段時間后就可以有效防止這類泄漏的發(fā)生。閥門注脂嘴注入清洗液后，小球和彈簧四周固化的污物在清洗液的浸泡下，將會很快瓦解或者變軟，使止回球和彈簧得到復(fù)位，可以有效防止泄漏。如注脂嘴泄漏量大，則會導(dǎo)致注脂操作不易實(shí)施。因此在注入清洗液前，需要安裝泄漏自鎖適配器（如圖5）。

安裝過程中，將金屬密封泄漏鎖緊接頭的頂部卡到注脂接頭上，然后順時針擰金屬密封泄漏鎖緊接頭，就可將金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝到原注脂嘴上。通過墊圈或金屬密封圈可以獲得有效的密封性能。金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝完畢后，可以先向閥門注入少量的清洗液，如VALTEX2000型清洗液，當(dāng)清洗液接觸到止回閥界面時，泄漏就可以被有效阻止。在止回閥準(zhǔn)確落入閥座前，要進(jìn)行多次清洗液（或流動性較好的潤滑脂）注脂嘗試。停止氣體泄漏后，維檢修操作者仍可向閥門注入潤滑脂（或者清洗液）。

圖5 泄漏自鎖適配器

圖6 SO－BV專用壓力泄放工具

2.2 采用專用泄壓工具泄壓后更換注脂嘴

如果在特殊情況下必須嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴，那么可以使用一種SO－BV工具（如下頁圖6）。SO－BV工具底部通過螺紋連接在注脂嘴上，通過順時針旋轉(zhuǎn)頂部T形手柄使得頂桿向下運(yùn)行從而推開注脂嘴的內(nèi)部止回閥，如果閥體上的內(nèi)部止回閥已經(jīng)失效，那么管線內(nèi)的高壓流體介質(zhì)將通過SO－BV工具的外部開口流出，就可以明確判斷閥體上的內(nèi)部止回閥已經(jīng)失效，無法在線拆卸更換外部注脂嘴。如果SO－BV工具的外部開口沒有高壓介質(zhì)流出，就可以嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴。

將SO－BV工具連接到注脂嘴上之前，首先逆時針旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄使頂桿上行至最大位置，然后拆除密封注脂接頭上的金屬蓋帽，將SO－BV工具連接在注脂接頭的螺紋上并旋緊。然后順時針旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄，頂桿下行，使得注脂接頭內(nèi)的球形止回閥“離座”，可以使得閥體內(nèi)的物質(zhì)通過泄放孔和后端的閥門被釋放出（如下頁圖7）。

圖7 SO－BV專用工具泄壓操作

反方向旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄，抽出頂桿，使得注脂接頭的內(nèi)置止回球在彈簧的彈力下重新“回座”（如圖8）。

圖8 SO－BV專用工具泄壓操作

3 采用帶壓更換工具進(jìn)行在線更換注脂嘴

通過采用TDW公司的T101b鉆孔機(jī)及其附件，對失效注脂嘴進(jìn)行在線帶壓拆卸和更換。T101b鉆孔機(jī)可實(shí)現(xiàn)密閉狀態(tài)下被夾持工件的螺旋式上升和下降（便于螺栓的擰緊和松開），亦可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部夾持工件的垂直上升和下降（便于注脂嘴螺栓擰緊到位后夾持器與工件脫開），T－101b帶壓更換工具（如圖9－1，9－2）。

通過在失效的球閥注脂嘴四周表面固定T101b帶壓更換成套工具，實(shí)現(xiàn)注脂嘴的帶壓拆卸和更換工作。為保證施工過程中的密封效果，需提前加工護(hù)板短節(jié)和抱箍，并準(zhǔn)備高壓O型密封圈，還需加工護(hù)板短節(jié)和抱箍結(jié)構(gòu)（如下頁圖10、11）。護(hù)板短接及底部的O型圈、球閥表面和2英寸閥門在抱箍的作用下，使注脂嘴四周形成一個密封腔。帶壓更換成套工具裝配后如圖12所示。

圖9 T－101b帶壓更換工具結(jié)構(gòu)圖

圖10 護(hù)板短接

圖11 抱箍固定形式

圖12 在線更換注脂嘴成套工具裝配圖

取注脂嘴操作時，首先將夾持器底部的內(nèi)六角扳手頭與注脂嘴外六方螺桿固定好，打開2英寸閥門，將鉆孔機(jī)與夾持器（套筒頭及驅(qū)柄）連接，逆時針轉(zhuǎn)動鉆孔機(jī)的棘齒搖把，轉(zhuǎn)動大約12轉(zhuǎn)，可以將注脂嘴移出。注脂嘴移出后繼續(xù)轉(zhuǎn)動，提升給進(jìn)管，直到注脂嘴到達(dá)2英寸閥門表面。鉆桿每轉(zhuǎn)8轉(zhuǎn)的行程約為1英寸，提升距離可以在鉆桿上讀取。當(dāng)注脂嘴提升到達(dá)2英寸閥門表面時，立即關(guān)閉2英寸閥門，對鉆孔機(jī)進(jìn)行泄壓，拆卸下短接和適配器，將注脂嘴取下。

安裝新注脂嘴時，首先在夾持器套筒扳手頭內(nèi)安裝新注脂嘴，并將套筒頭上的沉頭螺栓鎖死，使注脂嘴在旋緊過程中不會從套筒內(nèi)脫出。其余安裝過程與取注脂嘴程序相反。為保證操作的氣密性，進(jìn)行上述任何一步操作過程時，都必須進(jìn)行驗漏，保證系統(tǒng)的氣密性。

4 結(jié)論

通過對典型球閥閥座密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對注脂嘴的結(jié)構(gòu)和失效原因進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論：

1）球閥注脂嘴在發(fā)生失效泄漏時不能直接帶壓在線更換；

2）注脂嘴發(fā)生泄漏時，注入清洗液浸泡是前期較好的處置方法，如果泄漏量大，導(dǎo)致注脂操作不易實(shí)施，需要安裝泄漏自鎖適配器后實(shí)施注脂；

3）如果確認(rèn)閥體上的內(nèi)部止回閥沒有失效，可以嘗試采用SO－BV工具對注脂嘴內(nèi)壓力進(jìn)行泄放，確認(rèn)無泄漏后對注脂嘴進(jìn)行更換，但該方法經(jīng)實(shí)踐檢驗不是一種理想的方法；

4）采用T101b鉆孔機(jī)及成套工具在線更換注脂嘴時，操作過程中的安全性和可靠性需要通過實(shí)踐提高。

［1］ 朱喜平.天然氣管道球閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用中需要注意的問題［J］.上海煤氣，2008（1）：26－28.

［2］ 華建宇.注脂止回閥結(jié)構(gòu)及裝配工具改進(jìn)［J］.閥門，2011（2）：15－17.