淺析在用鍋爐壓力容器壓力管道安全閥常見問題

李奇

【摘要】安全閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、調(diào)解方便、靈敏可靠、安全性高，在鍋爐壓力容器壓力管道上已被廣泛應(yīng)用。在長(zhǎng)期安全閥校驗(yàn)安裝使用過程中發(fā)現(xiàn)，安全閥在設(shè)計(jì)、制造、安裝、校驗(yàn)、使用等方面存在不少問題，對(duì)在用鍋爐壓力容器壓力管道的安全運(yùn)行構(gòu)成了威脅。所以有必要對(duì)在用安全閥實(shí)際中暴露的問題，進(jìn)行分析討論，防止發(fā)生安全事故。

【關(guān)鍵詞】安全閥；鍋爐壓力容器壓力管道

1、安全閥設(shè)計(jì)問題

安全閥的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性問題，既要考慮安全閥本身的有關(guān)因素，又要考慮被保護(hù)系統(tǒng)的各種情況對(duì)最終的產(chǎn)品的影響。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)引起超壓的各種因素進(jìn)行綜合分析、判斷，只有這樣才能確保安全閥設(shè)計(jì)的合理、安全和可靠。系統(tǒng)對(duì)安全閥的基本要求是準(zhǔn)確的開啟、穩(wěn)定的排放、適時(shí)全開、及時(shí)的回座和可靠的密封。

安全閥的設(shè)計(jì)主要考慮材料、結(jié)構(gòu)和性能等方面的內(nèi)容。材料方面主要考慮材料的特性以及介質(zhì)的可燃性、易爆性、有毒性和腐蝕性以及低溫、高溫、高壓對(duì)材料的影響；

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括閥體結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、閥座結(jié)構(gòu)、閥瓣結(jié)構(gòu)、背壓平衡結(jié)構(gòu)、緊急提升結(jié)構(gòu)；性能設(shè)計(jì)包括閥座（噴嘴）、閥瓣、導(dǎo)向套、調(diào)節(jié)圈、彈簧的優(yōu)化組合，以及被保護(hù)系統(tǒng)的各種情況，其目的就是設(shè)計(jì)和制造的安全閥能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)整定壓力、排放壓力、啟閉壓差等性能指標(biāo)的要求。

2、安全閥制造質(zhì)量問題

安全閥的制造質(zhì)量是保證安全閥性能的先決條件，安全閥制造廠主要安全質(zhì)量問題如下：

（1）外觀質(zhì)量較差，鑄造粗糙；

（2）產(chǎn)品質(zhì)量銘牌所載項(xiàng)目不全；

（3）外部幾何尺寸偏差較大，進(jìn)出口法蘭垂直度差，造成安裝困難；

（4）安全閥喉徑偏小，使其排放能力降低；

（5）裝配錯(cuò)誤，造成彈簧壓力等級(jí)與整定壓力不匹配，使安全閥無法正常使用；

（6）密封面加工粗糙，有劃痕等缺陷，安全閥密封性差；

（7）彈簧質(zhì)量不符合要求。

3、安全閥安裝質(zhì)量問題

安全閥在安裝過程常出現(xiàn)的錯(cuò)誤如下：

（1）安裝位置錯(cuò)誤：安全閥應(yīng)垂直安裝，并應(yīng)裝在鍋爐筒體、集箱或壓力容器的最高位置，否則將造成安全閥不能正常工作。

（2）排氣管過長(zhǎng)、彎頭多。安全閥排氣管直通排氣地點(diǎn)，并有足夠排氣面積，確保排氣暢通。排氣管過長(zhǎng)、彎頭多，將造成排氣管阻力增加，排氣背壓過高，對(duì)安全閥的排放壓力和回座壓力會(huì)產(chǎn)生較大的影響。同時(shí)，排氣所產(chǎn)生的反作用力在彎頭部位產(chǎn)生很大彎矩，造成安全閥元件損壞。

（3）排氣管無支撐：排氣管自身的重量也可對(duì)安全閥產(chǎn)生附加彎矩，引起安全閥元件同軸度損壞，影響安全閥的動(dòng)作性能。

（4）排氣管底部未接疏水管或排氣管出口過高。在排氣管或疏水管上不允許裝設(shè)閥門。但實(shí)際上很多在用鍋爐的安全閥均未做到這一點(diǎn)。這樣安全閥排氣后的凝結(jié)水就會(huì)聚集在底部，導(dǎo)致閥芯和排氣管腐蝕。如積水多，安全閥排氣時(shí)將會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。

（5）安全閥排氣管朝向錯(cuò)誤：個(gè)別單位安全閥朝向均通房頂（熱水鍋爐、蒸汽鍋爐省煤器）。這樣，一旦安全閥開啟，在排放管的垂直段將形成一個(gè)水柱（排放背壓），從而影響安全閥的動(dòng)作性能。

4、安全閥排放量的核算

為了確保鍋爐壓力容器壓力管道的安全運(yùn)行，必須按有關(guān)規(guī)程對(duì)安全閥的排放量進(jìn)行核算，確認(rèn)是否滿足要求。當(dāng)前存在的問題：

（1）更換安全閥時(shí)未進(jìn)行排放量核算，有些單位在更換安全閥時(shí)，只注意公稱通徑、公稱壓力，而未考慮到公稱通徑相同，型號(hào)不同的安全閥，排放能力可能不同。因此，盲目更換是非常危險(xiǎn)的。

（2）降壓使用時(shí)未進(jìn)行排放量的核算，蒸汽鍋爐的安全閥的排放量按下式進(jìn)行核算：E=0.235A（10.2P+1）K。對(duì)于既定的安全閥，安全閥入口處介質(zhì)比容修正系數(shù)，排氣面積均不變，但隨著入口壓力的下降，安全閥的排放量將減小。因此，因受壓元件強(qiáng)度不足而降壓使用的鍋爐壓力容器，必須對(duì)原安全閥進(jìn)行排放量核算。如排放量不能滿足要求的，應(yīng)立即更換。否則，排氣能力不足，將導(dǎo)致鍋爐壓力容器事故的發(fā)生。對(duì)于由于工藝參數(shù)制約鍋爐壓力容器降壓使用，屬于非強(qiáng)度原因降壓運(yùn)行的，安全閥排放量降低，如果不超過鍋爐壓力容器的設(shè)計(jì)壓力，可不用更換安全閥。但對(duì)于并聯(lián)運(yùn)行的鍋爐，如降壓運(yùn)行后，原安全閥排放量不足，必須更換。以免造成該鍋爐蒸汽壓力超過管網(wǎng)中壓力，危及管網(wǎng)安全運(yùn)行。

5、始啟壓力整定

安全閥始起壓力整定是安全閥校驗(yàn)的一項(xiàng)重要工作，不合理的定壓將會(huì)對(duì)鍋爐壓力容器的安全運(yùn)行帶來很大影響。在用鍋爐壓力容器往往由于承壓元件存在缺陷，或由于工藝條件要求而需降壓運(yùn)行，因而安全閥始啟壓力整定，前種情況下應(yīng)以強(qiáng)度校核允許的壓力為整定依據(jù)。后種情況則應(yīng)以生產(chǎn)工藝要求的最高工作壓力作為整定依據(jù)，而不宜以設(shè)計(jì)壓力或額定工作壓力作為整定依據(jù)。

6、彈簧工作壓力等級(jí)選用

經(jīng)常發(fā)現(xiàn)安全閥彈簧的壓力等級(jí)與運(yùn)行壓力不相匹配的情況。雖然彈簧式安全閥的開啟壓力可以通過改變彈簧的預(yù)緊壓縮量進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是這種調(diào)節(jié)是有限的，超出規(guī)定范圍，彈簧的性能就不能保證。安全閥在使用過程中就會(huì)出現(xiàn)泄漏、開啟壓力不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，在選購(gòu)安全閥時(shí)，應(yīng)盡量按使用壓力選擇壓力等級(jí)范圍，盡可能選擇壓力等級(jí)下限值，以利于安全閥調(diào)整和安全使用。

7、安全閥的維修和報(bào)廢

以下情況可對(duì)安全閥進(jìn)行修復(fù)或報(bào)廢：

（1）密封面劃痕，麻點(diǎn)在0.5mm以內(nèi)，可研磨修復(fù)。

（2）銹蝕粘連或臟污卡住，可采用清洗。

（3）彈簧不正，應(yīng)修復(fù)調(diào)整。

（4）密封面磨損、損壞，可更換部件。

8、安全閥的更換

有下列情況之一的安全閥，應(yīng)進(jìn)行更換：

（1）排氣能力不能滿足要求的。

（2）安全閥開啟壓力值偏差較大或動(dòng)作性能不穩(wěn)定、重復(fù)性差。

（3）公稱壓力，彈簧工作壓力等級(jí)與開啟壓力不匹配。

（4）彈簧產(chǎn)品質(zhì)量不合格或因斷裂，嚴(yán)重銹蝕，引起失效。

（5）閥芯與閥座嚴(yán)重銹蝕、裂紋、凹坑等缺陷，無修復(fù)價(jià)值。

9、離線校驗(yàn)與鍋爐壓力容器壓力管道熱態(tài)使用

安全閥校驗(yàn)常采用離線校驗(yàn)，是在整定開啟壓力或密封性能實(shí)驗(yàn)前完成，可以對(duì)安全閥進(jìn)行部件質(zhì)量、裝配質(zhì)量的宏觀檢查，并完成對(duì)銹蝕及沉積物的清除和密封面的研磨等工作，可解決安全閥大部分技術(shù)質(zhì)量問題。但是，受氣源條件的限制，不能對(duì)使用條件下的安全閥進(jìn)行排放壓力和回座壓力測(cè)定。而離線常溫校驗(yàn)與實(shí)際使用個(gè)條件相差較大。隨著溫度的變化，彈簧剛度亦變化，從而使安全閥的開啟壓力變化較大。

結(jié)束語：

安全閥的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量校驗(yàn)以及正確的選用，是保證安全閥在使用過程中具有良好性能的先決條件。搞好安全閥的定期檢驗(yàn)，是保證安全閥正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

（本文作者單位為青島久通鍋爐安裝有限公司）