高溫高壓閥門閥體的可靠性分析與研究

劉玉柱

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的各行各業(yè)的發(fā)展也有了很大的提高。火電廠的高溫高壓閥門與普通的閥門不同，具有生產(chǎn)技術上的重要特性特點，伴隨著我國的火電廠發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，配套的設備隨著合理的同步開發(fā)，高溫高壓閥門技術的應用是保證火電發(fā)電廠技術快速發(fā)展的重要方法。通過對發(fā)電廠設備中鍋爐、發(fā)電機、汽輪機等設備的綜合性合理配合，完善綜合性的我國電廠電站鍋爐的有效技術發(fā)展，從而逐步完善綜合性的設備改革利用，從而有效的使用我國電廠電站鍋爐機械設備的技術應用需求。采用合理的超臨界值的300MW發(fā)電機組完成電站的生產(chǎn)技術應用，保證合理的主機配套設備的產(chǎn)品技術發(fā)展，從而實現(xiàn)高溫高壓閥門控制下的性能指標。

關鍵詞：高溫高壓;閥門閥體;可靠性分析;研究

引言

高壓閥門在超硬質(zhì)材料制造、化學工業(yè)、石油化工、水利系統(tǒng)、天然氣運輸、火電、核電、船舶、車輛、飛機等領域都有著廣泛的應用，隨著發(fā)展速度越來越快，我國對閥門的需求量也是日益增多，閥門一旦失效就會造成不可挽回的后果，故可靠性在閥門研究當中具有重要地位。一般而言，高壓閥門常年處在高溫、高壓工況下，工作一定時間后就很容易發(fā)生泄漏、卡滯和振動等失效現(xiàn)象。為了發(fā)現(xiàn)影響可靠性降低的因素，利用FMECA分析方法將故障模式、影響以及危害性按照風險等級進行排序，將危險消除在早期階段，并且將對閥體主要的失效部位進行可靠度分析，這對高溫高壓閥門閥體產(chǎn)品的設計具有重要意義。

1閥門泄漏原因

1.1閥桿處泄漏

電廠運營中，閥桿、填料連接處可能存在相對運動，如軸向轉動。隨著設備應用時間的延長，開關頻率增加，會引發(fā)閥桿、填料位置的接觸壓力下降，同時受管道內(nèi)部介質(zhì)壓力、溫度影響，極易引發(fā)高壓介質(zhì)從閥桿、填料處發(fā)生泄漏。此外，還需要考慮閥桿表面摩擦作用、填料性能、壓力等要素，這也是引發(fā)閥桿泄漏的常見原因。

1.2閥蓋、法蘭泄漏

螺栓連接牢固度差、表面粗糙度差、外界機械設備的連續(xù)振動、墊片磨損等問題。此外，螺栓長期處于工作環(huán)境中，可能發(fā)生變形、伸長的問題，輔助零件磨損老化等會引發(fā)龜裂問題，這也是引發(fā)法蘭處密封性下降的主要原因。需要引起注意的是法蘭泄漏與相關作業(yè)人員的操作具有一定關系，如安裝施工中密封墊片的安裝不合理、對稱度差，緊固法蘭環(huán)節(jié)中外界用力不足等均會引發(fā)后期泄漏問題。

1.3閥體泄漏

電廠運營中，閥門應用位置多、數(shù)量大。長期連續(xù)運行，在流體介質(zhì)作用下極易引發(fā)閥門沖刷、腐蝕問題，如閥門薄弱部位容易出現(xiàn)砂眼、泄漏問題。此外閥門一般是專門廠家進行加工制造，其生產(chǎn)、鍛造中也會出現(xiàn)紕漏問題，如氣孔、裂紋缺陷等，這也是導致后期使用中發(fā)生泄漏的主要原因。

2壓力管道閥門的分類分級及覆蓋范圍

根據(jù)《中華人民共和國特種設備安全法》和《特種設備安全監(jiān)察條例》的規(guī)定，2014年10月30日國家質(zhì)檢總局重新修訂了《特種設備目錄》（2014年第114號）。2015年6月19日，質(zhì)檢總局辦公廳又發(fā)布關于壓力管道氣瓶安全監(jiān)察工作有關問題的通知（質(zhì)檢辦特〔2015〕675號），該通知結合新修訂的《特種設備目錄》，對壓力管道介質(zhì)范圍、壓力管道元件類別和品種作了說明。新《特種設備目錄》中與閥門有關的主要變化在于：a.壓力管道元件公稱通徑均應不小于50mm;b.金屬閥門品種中典型產(chǎn)品包括調(diào)壓閥、調(diào)節(jié)閥、閘閥、球閥、蝶閥、截止閥、止回閥、疏水閥、隔膜閥、節(jié)流閥、旋塞閥、柱塞閥、低溫閥、減壓閥（自力式）、眼鏡閥（冶金工業(yè)用閥）、孔板閥（冶金工業(yè)用閥）、排污閥、減溫閥及減壓閥等;c.將緊急切斷閥劃入安全附件種類，由總局負責實施制造許可，不再劃分級別，但應限定其產(chǎn)品參數(shù)范圍，其許可條件暫按TSGD2001—2006《壓力管道元件制造許可規(guī)則》中閥門的許可條件要求執(zhí)行。

3火電高溫高壓閥門的應用

火電高溫高閥門采用一流的研發(fā)生產(chǎn)線控制完成有效化的綜合高溫高壓電站閥門管理，通過對高溫高壓電站閥門的綜合應用，完成有效化的耐高溫、耐腐蝕、加深壽命長的管理和其耐磨性的控制。采用支管的兩端是采用法蘭焊接的結構完成相關坡口的焊接制作過程。這樣的高溫高壓閥門可以應用于化工產(chǎn)業(yè)、冶金產(chǎn)業(yè)、電廠以及多種需要高溫高壓的綜合工業(yè)生產(chǎn)上，從而有效的實現(xiàn)水蒸氣、油品以及過熱的蒸汽管道的密封控制。

3.1高溫高壓電站的閥門產(chǎn)品介紹

高溫高壓電站閥門的焊接產(chǎn)品是為了合理的截止相關的火力發(fā)電長的蒸汽，通過對火力發(fā)電廠的相關蒸汽進行合理的控制，保證合理的綜合性閥門結構管理，實現(xiàn)有效化的閥門結構控制，從而方便綜合的維修過程。閥門材料一般選用碳鋼完成，密封的焊接面為合金材料，閥門桿的表面材料采用防腐蝕的化學抗氧化的材料完成綜合性的化學保護作用管理。

3.2火電高壓閥門的應用

盡量采用合理的數(shù)量閥門完成綜合性的閥門管理，合理的控制不同閥門之間的管理，保證相關的系統(tǒng)合理化，實現(xiàn)綜合性有效化的閥門數(shù)量控制，保證不同功能閥門之間的切換。采用合理的系統(tǒng)操作保證相關的切換控制，簡化運行的操作過程控制，實現(xiàn)有效化的系統(tǒng)可靠性，采用分組形勢完成閥門之間的串聯(lián)，實現(xiàn)綜合性的獨立系統(tǒng)管理。一般采用兩套系統(tǒng)完成相關閥門的控制，合理的控制綜合性的關斷控制，從而有效的解決閥門系統(tǒng)控制，防止產(chǎn)生不同的切換。采用錐形的密封面完成火電設備的密封控制，增加設備的壽命長度，保證合理的設備運行可靠性，實現(xiàn)綜合性的系統(tǒng)控制管理。

3.3火電高溫閥門的應用

采用合理的高溫狀態(tài)控制，完善綜合性的設備螺栓連接過程，四線綜合性的溫差的載荷控制，保證合理的螺栓連接，實現(xiàn)有效化的性能變化，完成相關螺栓的咬死程度，從而實現(xiàn)系數(shù)控制。采用合理的螺紋設計保證合理的咬合，從而實現(xiàn)高溫條件下的綜合控制，實現(xiàn)有效化的應用設計過程，防止產(chǎn)生相關預留造成一系列的強度系數(shù)控制管理。通過合理的控制綜合性的相關密封系數(shù)控制，保證合理的材料熱膨脹系數(shù)管理，從而逐步加深綜合性的設備高溫閥門控制，雖然會有一定的磨損問題，但是還可以保證間隙設備的配合合理性，從而實現(xiàn)有效化的高溫閥門應用效果。

3.4火電高溫高壓閥門的應用優(yōu)勢

具有合理的壓力控制，實現(xiàn)有效化的密封緊度控制管理，從而實現(xiàn)綜合性的閥門支管兩端焊接的鏈接過程。通過閥門座和閥瓣的密封性效果實現(xiàn)有效化的硬合金堆疊控制，從而實現(xiàn)綜合性的離子焊接過程，保證高溫度、高壓下的綜合性耐磨、耐高溫、耐抗壓、抗磨損的相關問題，實現(xiàn)有效化的防損問題，保證合理的氮化處理過程控制，實現(xiàn)綜合性的抗腐蝕性問題，保證合理的抗損傷性問題。

結語

總之，發(fā)電廠運營中的高壓閥門泄漏事故起因多、危害大。一般狀況下高壓閥門的泄漏問題并不嚴重，需要引起重視的是如何進行漏點處理，這是避免機組停機的關鍵舉措。結合閥門結構進行泄漏原因的查找，并及時進行試驗應用，尤其是高壓安全閥門的定期校驗處理中，更需要避免誤動作等狀況的發(fā)生，這是維持電廠長期安全穩(wěn)定運行的必要措施。

參考文獻

[1]包金哲.煤化工氣液固多相流管道磨蝕機理及仿真預測研究[D].杭州：浙江理工大學流體機械及工程系，2009.

[2]邢磊.三軸漏磁管道缺陷檢測技術研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學測試計量技術及儀器，2013.

[3]楊志軍，劉玉琢，吳忠義，等.管道外漏磁檢測技術研究[J].壓力容器，2018，35（3）：56-62.