高壓閥門自密封泄漏原因分析及處理措施

肖惠敏，王黎黎，汪 超

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

2018年8月27日，中國(guó)石油寧夏石化公司化肥一廠合成氨裝置氣化工段鍋爐給水加器（4114-E4）入口閥自密封處發(fā)生泄漏，介質(zhì)為鍋爐給水，壓力為12.2 MPa，介質(zhì)溫度為195℃，閥門型號(hào)250GT357，隨著時(shí)間的推移泄漏量逐漸增大，若泄漏情況得不到處理，會(huì)導(dǎo)致2號(hào)鍋爐停爐，合成氨裝置停車事故?；室粡S立即聯(lián)系專業(yè)堵漏公司作業(yè)人員，采取向閥門密封環(huán)處打孔注劑的方案，通過(guò)在閥體自密封處不同位置，逐步打孔8個(gè)并緩慢注入密封劑（見圖1），由于密封環(huán)處泄漏位置不易找準(zhǔn)，密封劑很難進(jìn)入到泄漏部位，經(jīng)過(guò)兩天連續(xù)作業(yè)，泄漏量未見減小，并且出現(xiàn)增大的跡象，最終此方案未能封堵成功。針對(duì)這種情況，化肥一廠設(shè)備科安排本單位安檢公司進(jìn)行帶壓堵漏處理，安檢公司操作人員總結(jié)以往堵漏經(jīng)驗(yàn)，決定采用將閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固，在閥體檢漏孔處焊接密封劑注入螺母并注入密封劑的處理措施，耗時(shí)5 h，最終將漏點(diǎn)成功封堵且不影響閥門正常操作[1-3]。

1 閥門結(jié)構(gòu)

該閥門為日本進(jìn)口閥門，閥蓋與閥體之間采用楔形密封環(huán)（304）進(jìn)行密封，已投入裝置中連續(xù)運(yùn)行三十多年，閥門介質(zhì)參數(shù)（見表1），閥門泄漏部位原始圖紙（見圖2），局部視圖（見圖3）。通過(guò)旋緊拉伸螺栓使閥蓋上升，閥蓋與楔形密封環(huán)、閥體與楔形密封環(huán)之間形成初始密封，當(dāng)閥體內(nèi)壓力上升時(shí)，閥蓋受介質(zhì)壓力作用向上移動(dòng)，使閥蓋與楔形密封環(huán)、閥體與楔形密封環(huán)之間的密封比壓隨著閥體內(nèi)壓力的增加而逐漸增大，從而形成良好的密封效果。

圖1 密封環(huán)打孔

表1 閥門介質(zhì)參數(shù)

圖2 閥門泄漏部位原始圖紙

圖3 局部3D視圖

2 泄漏原因分析

2.1 楔形密封環(huán)加工精度不高

該閥門為高壓焊接閥門，每個(gè)大修周期都進(jìn)行在線維修，對(duì)楔形密封環(huán)進(jìn)行檢查及更換，由于高溫高壓自緊密封閥門楔形密封環(huán)一般有硬密封和軟密封兩種，硬密封為金屬楔形環(huán)，軟密封為復(fù)合石墨楔形環(huán)，楔形密封環(huán)錐度為30°～35°，與閥體配合間隙0 mm～0.1 mm，若加工精度不高，導(dǎo)致楔形密封環(huán)錐度與閥蓋錐度不能完全貼合而發(fā)生泄漏。

2.2 運(yùn)行介質(zhì)壓力、溫度大幅波動(dòng)

生產(chǎn)操作工況不平穩(wěn)，壓力、溫度發(fā)生大幅度波動(dòng)，對(duì)密封環(huán)產(chǎn)生沖擊、擠壓及沖刷，頻繁發(fā)生的生產(chǎn)工況波動(dòng)造成密封環(huán)與閥體間存在間隙，出現(xiàn)泄漏。

2.3 閥門檢修存在質(zhì)量問(wèn)題

閥門拆開檢修時(shí)，楔形密封環(huán)在安裝過(guò)程中未將密封面清理干凈，存在細(xì)小顆粒物雜質(zhì)或檢修過(guò)程中留有縱向的劃痕，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中出現(xiàn)泄漏。

2.4 介質(zhì)對(duì)楔形密封環(huán)腐蝕

楔形密封環(huán)的設(shè)計(jì)不僅要求保證一定的強(qiáng)度與耐腐蝕性，而且其表面硬度應(yīng)低于閥蓋密封層硬度并且在外力作用下要有一定的塑性變形，水質(zhì)處理不當(dāng)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中對(duì)密封環(huán)產(chǎn)生一定的腐蝕，造成泄漏。

3 處理措施

3.1 通過(guò)緊固閥體壓板提升螺栓，增大壓板與楔形密封環(huán)間預(yù)緊力

閥門自密封處發(fā)生泄漏跡象或發(fā)生少量泄漏時(shí)，首先通過(guò)緊固閥體壓板提升螺栓來(lái)增大壓板與楔形密封環(huán)間的預(yù)緊力，使密封環(huán)通過(guò)塑性變形來(lái)進(jìn)一步減少閥體、壓板、密封環(huán)間的間隙來(lái)消除泄漏問(wèn)題，若在螺栓緊固的過(guò)程當(dāng)中，泄漏量仍然沒(méi)有減少或消除，則停止緊固，需采用其他處理措施。

3.2 閥體外打孔注入密封劑進(jìn)行封堵

觀察泄漏點(diǎn)的具體位置，通過(guò)查找閥門的裝配圖紙并在泄漏部位測(cè)量出楔形密封的實(shí)際高度，在楔形密封環(huán)的錐形中間處的閥體外部進(jìn)行打孔，孔的直徑選擇8 mm～10 mm，深度和該處閥體壁厚相等（見圖4）。安裝密封劑注入閥后進(jìn)行注劑封堵，此種措施針對(duì)軟密封楔形環(huán)比較有效，對(duì)硬密封金屬環(huán)由于間隙太小，密封劑一般無(wú)法注入，同時(shí)在閥體外楔形密封環(huán)泄漏部位不易找準(zhǔn)。因此，據(jù)以往實(shí)踐堵漏情況來(lái)說(shuō)，針對(duì)硬密封閥門此方案起到的效果甚微。

圖4 打孔部位

3.3 閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固帶壓封堵

3.3.1 拆除閥門手輪、閥架 協(xié)調(diào)工藝人員調(diào)整好工況，并將閥門全開后，將閥門支架的固定螺栓拆除，旋轉(zhuǎn)閥架確認(rèn)閥桿沒(méi)有升、降變化后，拆掉閥架。

3.3.2 閥體、壓板及填料函進(jìn)行密封焊接 閥架拆除后，閥門壓板一部分露出閥體，將壓板與閥體之間的縫隙進(jìn)行密封焊接，為了不影響堵漏后閥架的回裝，焊縫寬度保持5 mm～8 mm，焊肉與壓板呈45°狀態(tài)（見圖5）。

圖5

3.3.3 閥體檢漏孔處焊接密封劑注入螺母 閥體檢漏孔處，焊接M20螺母，焊接過(guò)程中確保沒(méi)有夾渣氣孔后，安裝密封劑注入閥。

3.3.4 在壓板頂絲孔安裝密封劑注入閥 疏通壓板頂絲孔，頂絲孔徑一般為M12的內(nèi)螺紋，在壓板的頂絲孔處安裝密封劑注入閥。

3.3.5 注密封劑封堵泄漏 先從壓板頂絲孔處注入密封劑，直至一側(cè)范圍內(nèi)沒(méi)有水、汽噴出時(shí)，換另一側(cè)進(jìn)行注入；當(dāng)填料函周圍無(wú)泄漏時(shí)，再?gòu)臋z漏孔處注入密封劑，操作過(guò)程中注意密封劑流入速度及升壓不要過(guò)快。當(dāng)泄漏量逐漸減小時(shí)，密封劑注入速度隨之變緩，直至泄漏消失后，進(jìn)行閥架回裝。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）閥門泄漏的在線帶壓封堵，雖然能確?；ぱb置的連續(xù)生產(chǎn)，避免了非計(jì)劃停工檢修，但帶壓封堵只是一種搶修性的緊急處理措施，具有一定的局限性與很高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）帶壓封堵必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)合格后的人員方可進(jìn)行操作，作業(yè)前要充分考慮介質(zhì)特性并落實(shí)好安全措施。

（3）本項(xiàng)措施利用壓板與閥體內(nèi)的空間，將閥體端面、填料函與壓板之間的間隙焊接加固帶壓封堵，不僅能夠保證強(qiáng)度，而且避免了制作堵漏胎具，節(jié)約了成本，縮短了堵漏時(shí)間，向同類閥門泄漏的封堵提供一定的借鑒。

環(huán)境友好 成本降低 國(guó)內(nèi)首例鹽穴氮?dú)庾枞茉烨滑F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功

8月15日，華北油田江蘇儲(chǔ)氣庫(kù)分公司完成的JK7-1鹽穴儲(chǔ)氣井聲吶測(cè)腔資料分析解釋結(jié)果顯示，這口井各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)首例氮?dú)庾枞茉烨滑F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得成功，為全面推廣應(yīng)用氮?dú)庾枞茉烨坏於思夹g(shù)基礎(chǔ)。

氮?dú)庾枞茉烨辉囼?yàn)是中國(guó)石油重大專項(xiàng)技術(shù)課題。此前，國(guó)內(nèi)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔普遍使用柴油作為阻溶劑，不僅成本高、油鹵分離處理難度大，而且存在環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。氮?dú)庾枞茉烨还に囎畲髢?yōu)點(diǎn)是環(huán)境友好，可降低造腔成本。

氮?dú)庾枞茉烨蛔枞軇┯刹裼吞鎿Q成氮?dú)猓虻獨(dú)饪蓧嚎s性強(qiáng)，造腔時(shí)氣水界面監(jiān)測(cè)困難；同時(shí)造腔時(shí)阻溶劑井口壓力可達(dá)約13兆帕，對(duì)井口及井下管柱氣密性要求很高。江蘇儲(chǔ)氣庫(kù)分公司技術(shù)人員對(duì)試驗(yàn)井井口密封件和井下管柱進(jìn)行更換，在管柱下入過(guò)程中認(rèn)真檢查和擦拭每根管柱密封絲扣，并采用扭矩儀全程監(jiān)控套管扭矩；井下下入永久式光纖界面儀，氣鹵界面采用光纖界面儀與中子測(cè)井相結(jié)合的方式監(jiān)測(cè)。以上措施有效解決了試驗(yàn)井井下密封性和氣水界面監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵難題。

試驗(yàn)期間，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控各項(xiàng)關(guān)鍵造腔參數(shù)均正常，氮?dú)狻u水界面控制、腔體形狀發(fā)展等均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)已形成鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)氮?dú)庾枞茉烨痪诎惭b工藝、造腔管柱下入工藝、光纖界面檢測(cè)儀安裝及測(cè)試工藝、氣水界面監(jiān)測(cè)與控制、現(xiàn)場(chǎng)配套注氮工藝等配套關(guān)鍵技術(shù)。下一步，待驗(yàn)收完成后將在新建鹽穴儲(chǔ)氣井全面推廣。

（摘自中國(guó)石油報(bào)第7168期）