淺談安全閥出廠存在的問題及安全閥的正確選用

龍　波（池州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心，安徽　池州　247000）

淺談安全閥出廠存在的問題及安全閥的正確選用

龍波
（池州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心，安徽池州247000）

摘要：安全閥是承壓類特種設(shè)備上重要的安全保護裝置之一，本文簡單介紹了實際工作中遇到的安全閥出廠存在問題及安全閥選型方面的常見問題，并從安全閥的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式等方面闡述了安全閥的正確選用方法，對用戶在安全閥選用方面提供一定的指導(dǎo)依據(jù)，減少因選型錯誤而導(dǎo)致的設(shè)備安全隱患和企業(yè)的投入成本。

關(guān)鍵詞：安全閥；出廠問題；選用

1　前言

安全閥作為承壓類特種設(shè)備重要的安全附件之一，在鍋爐、壓力容器、壓力管道等特種設(shè)備中起到了十分重要的作用。它是一種自動閥門，可以在設(shè)備內(nèi)壓力超過預(yù)設(shè)的安全壓力值時自動開啟，排出一定量的流體，在設(shè)備壓力降至或低于安全壓力值時又自動關(guān)閉，起到保護設(shè)備,防止設(shè)備因超壓而發(fā)生事故。

安全閥作為特種設(shè)備安全附件安全閥的種類繁多，不同的場合、介質(zhì)種類應(yīng)選用不同型式的安全閥，安全閥選型是否正確，對其設(shè)備的保護作用及安全閥本身的使用壽命起著至關(guān)重要的作用。本文主要結(jié)合筆者實際工作中碰到的問題，簡單闡述安全閥出廠存在的一些問題，并針對校驗過程中經(jīng)常碰到過企業(yè)安管人員由于對安全閥的不了解導(dǎo)致購買的安全閥出現(xiàn)各種與自己生產(chǎn)工藝裝置不配套的情況，從而導(dǎo)致安全閥使用壽命縮短，造成企業(yè)成本增加。鑒于此，筆者就從安全閥的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式簡單介紹安全閥的選用方法。

2　安全閥出廠存在的問題

（1）安全閥銘牌中未按規(guī)定設(shè)置出廠編號或出廠編號為空白，此類現(xiàn)象在小型安全閥中比較常見，尤其一些用于小型空壓機，制冷設(shè)備上的安全閥銘牌根本沒有，無法確認(rèn)基本的參數(shù)，這給檢驗造成很大的問題，相同的安全閥無法區(qū)分。

（2）安全閥未標(biāo)出彈簧壓力等級，無法確認(rèn)安全閥整定壓力的可調(diào)范圍。

（3）安全閥銘牌中只有公稱通徑，沒有標(biāo)出流道直徑大小，在一些小型安全閥中較常見。因為安全閥的排放量是以流道直徑為基礎(chǔ)計算的，所以無流道直徑就無法確認(rèn)此安全閥的實際排放量是否滿足設(shè)備的安全排放。

（4）未按規(guī)定在閥體的適當(dāng)位置打印出廠編號，此種情況在一些大型制造廠不存在，小型制造廠和新的制造廠生產(chǎn)的安全閥中較常見。

（5）銘牌中無制造許可證號或制造許可證號沒有年份，無法確認(rèn)制造許可證是否在有效期內(nèi)

（6）有些微啟式安全閥（如型號為A47型、A27型）銘牌標(biāo)明的適用介質(zhì)中包含有蒸汽介質(zhì)，明顯與相關(guān)規(guī)程中要求不符，《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中明確規(guī)定蒸汽鍋爐用安全閥應(yīng)選用全啟式安全閥，這反應(yīng)的制造單位缺少對相關(guān)規(guī)范的深入理解。

（7）某些廠家生產(chǎn)的小型空氣儲罐用安全閥的閥帽緊固螺絲選用內(nèi)六角螺絲，此種螺絲比較小，使用一段時間后，螺絲容易生銹，在校驗過程中專用工具沒法松開來，閥帽沒法下下來，安全閥開啟壓力就沒法調(diào)整。建議廠家以后不要使用這種緊固形式的閥帽緊固件。

（8）銘牌上標(biāo)明的的整定壓力不準(zhǔn)確，實際校驗時開啟壓力與其有較大差距，因為很多用戶對規(guī)范規(guī)定的安全閥的校驗不是很了解，認(rèn)為新的安全閥出廠校驗過了，所以不需要重新校驗。這就導(dǎo)致了用戶新買的閥門就直接安裝在設(shè)備上，所以出廠整定壓力不準(zhǔn)確，安全隱患比較大。有些新出廠的安全閥在校驗時出現(xiàn)很小的壓力下就開始漏氣，拆卸后檢查發(fā)現(xiàn)閥門密封元件完好無損，問題出在閥桿的同心度上，這反映了安全閥質(zhì)量檢驗不負(fù)責(zé)任，質(zhì)量管理體系流于形式。

（9）部分廠家用于液體或蒸汽介質(zhì)的安全閥未按規(guī)范要求在低于閥座密封面的部位設(shè)置排泄孔。

（10）某些小型螺紋連接形式的安全閥接頭螺紋上部用于扳手的位置過短，扳手卡不進去，在拆裝安全閥時，只能把扳手搭在閥體上拆卸，這樣拆卸時容易把閥體拆卸來，而閥座還留在設(shè)備上。所以建議制造廠家在安全閥設(shè)計時應(yīng)把上述部位長度加長一點，保證扳手能卡進去，方便以后的安裝和校驗。

3　安全閥常見的選型錯誤

（1）有一使用單位送校的安全閥安裝在鍋爐上，彈簧全啟式安全閥，公稱通徑為25mm，流道直徑為16mm，而《鍋規(guī)》中規(guī)定蒸汽鍋爐用安全閥流道直徑應(yīng)當(dāng)大于或等于20mm。這種情況顯然違背規(guī)范要求。

（2）對安全閥全啟式和微啟式混淆不分，設(shè)備設(shè)計要求選擇全啟式安全閥，實際購買的是微啟式安全閥，不符合工況要求。因為同樣公稱通徑的全啟式和微啟式安全閥所對應(yīng)的流道直徑不同，排放量也不相同。所以選擇錯誤就會使安全排放量達(dá)不到所需要求。

（3）對彈簧壓力等級的忽視，要求整定的壓力超出安全閥的壓力等級范圍。此種問題為比較常見的問題。

（4）安全閥使用場合不符合要求，有一化工企業(yè)生產(chǎn)車間蒸餾釜上安裝的安全閥，工作介質(zhì)是冰醋酸，安全閥入口被結(jié)晶的介質(zhì)完全堵死，導(dǎo)致安全閥不能正常開啟。

（5）對閥門封閉式和敞開式選擇錯誤，用于蒸汽介質(zhì)的安全閥選用的是不帶扳手的封閉式安全閥，用于易燃、易爆，有毒有害介質(zhì)的安全閥卻選擇敞開式的安全閥。

（6）閥體材料選擇錯誤，安全閥安裝環(huán)境腐蝕比較嚴(yán)重，卻選擇閥體為球墨鑄鐵或普通碳鋼的閥體材料。

4　常用安全閥的正確選用方法

首先不是所有場合都適合利用安全閥來泄壓的，安全閥有其使用的場合，安全閥只適用于清潔、不含固體顆粒、黏度低的介質(zhì)，不宜單獨用于壓力快速增長、閥座與閥瓣密封面可能被介質(zhì)粘連或介質(zhì)可能生成結(jié)晶體的場合。安全閥的選用可以從以下幾個方面考慮：

4.1公稱通徑

安全閥的公稱通徑用介質(zhì)進口側(cè)的公稱通徑表示，安全閥的選用首先應(yīng)考慮公稱通徑，在選擇安全閥時首先要根據(jù)所要安裝的設(shè)備要求的安全泄放量計算出所需安全閥的流道直徑，然后根據(jù)流道直徑確定安全閥的公稱通徑，常用公稱直徑與流道直徑的關(guān)系見表1。公稱通徑的選擇能確保設(shè)備內(nèi)壓力的正常釋放，過大與過小都不行，過大會導(dǎo)致安全閥頻跳，損壞密封面，過小則達(dá)不到安全排放能力，起不到超壓保護的作用。

表1　安全閥公稱通徑DN 與流道直徑d0

各種承壓設(shè)備對排放量的要求如下：

①對于蒸汽鍋爐用安全閥，保證鍋筒上的安全閥和過熱器上的安全閥的總排放量應(yīng)當(dāng)大于蒸汽鍋爐的額定蒸發(fā)量。

②熱水鍋爐安全閥的泄放能力應(yīng)當(dāng)滿足所有安全閥開啟后鍋爐內(nèi)的壓力不超過設(shè)計壓力的1.1倍。

③壓力容器用安全閥應(yīng)保證安全閥的排放能力應(yīng)當(dāng)大于或等于壓力容器的安全泄放量。

④管道用安全閥的額定泄放面積應(yīng)當(dāng)大于安全泄放量計算得到的最小泄放面積。

安全泄放量的計算可依據(jù)各類承壓設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定來執(zhí)行。

4.2公稱壓力

公稱壓力是一個圓整的壓力數(shù)值，是為了使用的通用性而認(rèn)為設(shè)定的。安全閥的公稱壓力是指安全閥進口處所能承受的最高壓力，安全閥的公稱壓力一定要大于整定壓力，最好是安全閥的公稱壓力大于其達(dá)到全開啟時的壓力，這樣才能保證安全閥的安全。安全閥常用公稱壓力系列如表2所示。

表2　安全閥常用公稱壓力系列/MPa

4.3壓力—溫度等級

選用安全閥時必須考慮溫度的影響，當(dāng)溫度升高時，在同一公稱壓力下，其最大允許工作壓力也隨之降低。應(yīng)根據(jù)被保護設(shè)備所裝介質(zhì)情況、閥門材料、工作溫度和最大工作壓力來確定閥門的公稱壓力。閥門在各種溫度下的最高允許工作壓力可按下面公式計算：

Ptmax—最高允許工作壓力，MPa

PN—公稱壓力，MPa

4.4彈簧壓力等級

對于彈簧直接載荷式安全閥，要確定彈簧的工作壓力等級，其指的是彈簧允許的工作范圍，安全閥的整定壓力范圍指的也就是彈簧的工作壓力等級。同一公稱壓力的安全閥按彈簧設(shè)計的整定壓力調(diào)整范圍劃分為不同的工作壓力等級，在選用時應(yīng)根據(jù)整定壓力來確定合適的彈簧壓力等級，保證整定壓力必須在彈簧壓力等級范圍之內(nèi)。這樣才能保證安全閥的工作性能的準(zhǔn)確性。目前較普遍的安全閥的彈簧工作壓力等級的劃分方法見表3。

4.5安全閥結(jié)構(gòu)型式的選擇

4.5.1安全閥作用形式和閥瓣開啟高度的選擇

表3　彈簧的工作壓力等級/MPa

安全閥按作用形式主要分為：彈簧式、先導(dǎo)式、靜重式。靜重式安全閥隨著近幾年彈簧式安全閥技術(shù)的發(fā)展逐漸被取代。先導(dǎo)式安全閥用的也比較少，主要用于高壓、大口徑的場合，現(xiàn)今常用的安全閥大都屬于彈簧式安全閥，而彈簧式安全閥按閥瓣開啟高度的可分為全啟式和微啟式。全啟式安全閥適用于泄放氣體、蒸汽、液化氣體介質(zhì)，微啟式安全閥主要適用于泄放液體介質(zhì)。全啟式與微啟式的區(qū)分可以通過兩種方法來判別：一種是通過安全閥型號的含義來區(qū)分：如表5所示。另外也可以通過公稱通徑與流道直徑來判斷，全啟式安全閥的流道直徑比公稱通徑小兩個通徑等級，微啟式的流道直徑比公稱通徑小一個通徑等級。

4.5.2閥蓋封閉式或開放式

安全閥有封閉式的和開放式兩種，封閉式安全閥的閥蓋和閥帽等是封閉的，對于有毒、有害或易燃、易爆等類介質(zhì)應(yīng)選用這種形式的安全閥，防止其介質(zhì)溢出、泄漏。開放式安全閥的閥蓋是敞開的，可以降低彈簧腔室溫度，蒸汽等無毒、非可燃，溫度較高的介質(zhì)應(yīng)選用此形式的安全閥。

4.5.3提升扳手的選用與否

若要求對安全閥做定期開啟試驗時，應(yīng)選用帶提升扳手的安全閥。水蒸汽介質(zhì)應(yīng)選用帶扳手的安全閥，其他無毒、非可燃?xì)怏w也可選用此種結(jié)構(gòu)的安全閥，定期對閥門進行手動開啟，檢查閥門開啟的靈活性。

4.6閥體及密封元件材質(zhì)的選擇

安全閥閥體可為碳鋼、不銹鋼、銅及銅合金等，選擇閥體材料時，要根據(jù)閥門安裝的工況、閥門的采購成本等相結(jié)合來選擇。密封元件材質(zhì)的選擇要考慮到工作介質(zhì)，密封元件材質(zhì)要與工作介質(zhì)要相容，不能發(fā)生腐蝕。

4.7特殊結(jié)構(gòu)安全閥的選用

4.7.1帶散熱器安全閥

用于介質(zhì)溫度較高的場合，以便降低彈簧腔室的溫度。一般當(dāng)封閉式安全閥的使用溫度超過235℃時，以及開放式安全閥使用溫度超過350℃時，應(yīng)選用帶散熱器的安全閥。

4.7.2平衡波紋管式安全閥

以下兩種情況應(yīng)選用平衡波紋管式安全閥；①當(dāng)安全閥的背壓大于其整定壓力的10%，而小于30%時，應(yīng)選用此種形式安全閥，此安全閥在開啟前背壓對閥瓣的作用力處于平衡狀況，背壓變化不會影響整定壓力。②當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)垢、易結(jié)焦，會影響安全閥彈簧的正常工作時，此種安全閥可以利用波紋管把彈簧及導(dǎo)向機構(gòu)等與介質(zhì)隔離，從而防止這些部位因受介質(zhì)腐蝕而失效。

4.7.3先導(dǎo)式安全閥

先導(dǎo)式安全閥是依靠從導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來驅(qū)動或控制主閥的，它的導(dǎo)閥本身是一個直接作用式安全閥。下列情況應(yīng)選用先導(dǎo)式安全閥：①高壓、大口徑的場合；②安全閥的背壓大于其整定壓力的30%以上時；③對要求安全閥的密封性能特別好的場合；④對于介質(zhì)有毒、有害時，應(yīng)選用不流動式導(dǎo)閥（當(dāng)導(dǎo)閥打開時，它不向外排放介質(zhì)）。4.8在實際應(yīng)用中，對于幾種特殊情況下安全閥的選用如下：

（1）液化氣體槽（罐）車，應(yīng)選用內(nèi)置式安全閥；

（2）對于介質(zhì)較稠且易堵塞的可以選用安全閥與爆破片的串聯(lián)組合式的泄放裝置；

（3）含氨介質(zhì)不能選用銅或含銅的安全閥；

（4）低溫介質(zhì)貯槽和管道，應(yīng)選用低溫介質(zhì)專用安全閥，即安全閥型號前帶有“D”的安全閥；

（5）對密封性要求高的有毒、易燃、易爆氣體可選用密封面為軟密封的安全閥，如密封面為四氟乙烯（F）的；

圖1

5　安全閥型號的含義

在選用安全閥時，可以通過閥門的型號來判別安全閥的結(jié)構(gòu)型式及材質(zhì)等情況：

在國內(nèi)，安全閥的型號一般是根據(jù)JB/T308-2004《閥門型號編制方法》規(guī)定來表示的，閥門型號由7個單元組成，其具體含義如圖1。

當(dāng)閥門還具有其他功能時，類型代號A前加注一個漢語拼音字母。

例如：B—保溫型；D—低溫型；F—防火型；W—波紋管等。

公稱壓力代號表示時是以表2所列的公稱壓力的10倍來表示；

溫度超過425℃時標(biāo)注最高工作溫度下的壓力代號；

公稱壓力小于等于1.6MPa的灰鑄鐵閥體材料代號可以省略；

公稱壓力大于等于2.5MPa的碳素鋼閥門閥體材料代號可以省略。

隨著安全閥新技術(shù)的發(fā)展，有些制造廠家生產(chǎn)的新型安全閥型號并不是按照J(rèn)B/T308的要求來編制，針對這樣的安全閥，可以聯(lián)系制造廠家了解其型號的具體含義；對于進口的國外安全閥，也可以參考國外制造商的編制說明。

表4　閥門連接形式代號

表5　結(jié)構(gòu)形式代號

表6　密封面或襯里材料代號

表7　閥體材料代號

6　建議

總之，安全閥作為承壓設(shè)備重要的安全附件，要從設(shè)計、制造、選用各個環(huán)節(jié)把握好，作為設(shè)備設(shè)計人員在安全閥選擇時要充分熟悉安全閥相關(guān)規(guī)范，各類型號閥門的適用范圍，為用戶在安全閥選型方面提供正確的依據(jù)；作為安全閥制造單位，要嚴(yán)格執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，按照本單位質(zhì)量管理體系執(zhí)行，確保出廠的每個安全閥都符合規(guī)范要求。使用單位在購買安全閥時，要根據(jù)本單位工藝裝置的工藝參數(shù)、工藝工況為依據(jù)，必要時咨詢相關(guān)專業(yè)人士選擇符合要求的安全閥，這樣才能保證選用的安全閥即能保證工藝裝置的安全，又能提高其性價比，減少企業(yè)的成本投入。

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作者簡介：龍波（1984-），男，陜西咸陽人，助理工程師，承壓類檢驗員，研究方向：承壓類特種設(shè)備。