2019年中級注冊安全工程師答疑:安全閥失效模式、原因及解決方法?
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問題：
安全閥失效模式、原因及解決方法?
答疑：
安全閥的失效模式主要有閥門內(nèi)泄漏(即閥座泄漏)、閥門外泄漏、整定壓力超差、排放壓力超過允許值、啟閉壓差超過允許值、開啟高度不夠、頻跳、顫振和運(yùn)動部件卡阻等。
2. 1閥座泄漏
閥座泄漏失效模式是指在正常運(yùn)行工況下，介質(zhì)從閥瓣和閥座密封面之間泄漏。這是安全閥最常見的失效模式之一。造成閥座泄漏的原因主要有閥座和閥瓣密封面損傷、安裝不正確、高溫、選型錯誤和密封面附著異物等。閥座泄漏將導(dǎo)致系統(tǒng)工作壓力降低，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)無法正常工作。
(1)閥座和閥瓣密封面損傷
造成密封面損傷的原因可能是腐蝕性介質(zhì)對金屬密封面的侵蝕，也可能是管道或設(shè)備安裝時留在其中的電焊渣、鐵銹或其他雜物夾雜在介質(zhì)中伴隨安全閥的排放而高速流動，沖刷密封面造成密封面損壞。
( 2)閥門安裝不正確
安全閥進(jìn)出口管道因安裝不正確形成了不均勻載荷，使閥門同軸度遭受破壞或變形等，引起閥座泄漏。
(3)高溫
用于高溫介質(zhì)或安裝于高溫環(huán)境中的安全閥，在閥座或閥瓣密封面堆焊層周圍可能會產(chǎn)生不均勻的熱膨脹而導(dǎo)致泄漏。同時彈簧受高溫影響后會導(dǎo)致彈簧剛度下降，造成閥門預(yù)緊力變小，從而產(chǎn)生泄漏。
(4)選型錯誤
選用的安全閥整定壓力與設(shè)備實(shí)際工作壓力過于接近。當(dāng)設(shè)備工作壓力的波動范圍接近或超過安全閥的密封壓力時，也可能引起閥門的泄漏。
( 5)密封面附著異物
安全閥在裝配過程中，雜質(zhì)附在密封面上導(dǎo)致密封不嚴(yán)，或者在運(yùn)行過程中，排放時有雜質(zhì)附在密封面上導(dǎo)致密封不嚴(yán)。
2. 2外泄漏
外泄漏是除了閥座泄漏以外的所有泄漏。主要涉及閥體與閥蓋連接處、閥體與進(jìn)出口管道連接處和承壓部件本身的缺陷。外泄漏主要是由于安裝不當(dāng)，導(dǎo)致進(jìn)出配對法蘭的墊片無法壓緊，或是存在較大安裝應(yīng)力導(dǎo)致閥體變形，無法正確安裝配對法蘭。帶波紋管釋放閥的泄漏可能是波紋管破損，導(dǎo)致介質(zhì)從排氣口溢出。閥門零部件存在缺陷，如鑄造砂眼等，導(dǎo)致外泄漏。安裝不合理，密封處未按照要求安裝墊片或密封膠也會導(dǎo)致外泄漏。外泄漏將導(dǎo)致有毒或有害介質(zhì)污染環(huán)境，高溫高壓介質(zhì)的外泄漏還將對操作人員產(chǎn)生危險。
2. 3整定壓力超差
整定壓力超差是安全閥實(shí)際的開啟壓力超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的整定壓力容差范圍。原因主要有幾個方面。①安全閥工廠出廠整定試驗(yàn)采用的介質(zhì)和現(xiàn)場工況的介質(zhì)不同。②安全閥出廠整定試驗(yàn)溫度與現(xiàn)場工況溫度不同。③安全閥出廠整定試驗(yàn)采用的壓力表精度和現(xiàn)場使用壓力表的精度不同。④使用人員操作水平和壓力表讀數(shù)存在誤差。⑤環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致彈簧剛度的變化使整定壓力超差。⑥整定壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)松動產(chǎn)生整定壓力超差。⑦安全閥選型錯誤，在有背壓變化的情況下選擇常規(guī)安全閥使開啟壓力發(fā)生變化。
2. 4排放壓力超過允許值
安全閥開啟后，閥門進(jìn)口的排放壓力超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的允許超壓值，其主要原因是調(diào)節(jié)圈位置擺放不合理。排放壓力超過允許值會使設(shè)備超過規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力，長期處于這種情況將存在安全隱患。
2. 5啟閉壓差超過允許值
啟閉壓差超差即整定壓力和回座壓力之差超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的允許值，其主要原因是調(diào)節(jié)閥位置擺放不合理。如回座壓力過高，將使安全閥在開啟后迅速關(guān)閉，此時產(chǎn)生高壓的根源尚未消除，將導(dǎo)致閥門再次開啟，從而產(chǎn)生頻跳。如回座壓力過低，將使系統(tǒng)中的介質(zhì)過度排放，對于較為貴重的介質(zhì)來說是浪費(fèi)。在某些系統(tǒng)中，過度排放還會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。
2. 6開啟高度不夠
安全閥開啟后達(dá)不到規(guī)定的開啟高度，其主要原因是閥門存在泄漏、運(yùn)動部件卡阻或調(diào)節(jié)圈位置擺放不合理等原因造成的。安全閥達(dá)不到規(guī)定的開啟高度就無法排放規(guī)定的釋放量，會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力持續(xù)升高。
2. 7頻跳與顫振
頻跳是安全閥開啟后，閥瓣快速異常的來回運(yùn)動，運(yùn)動過程中閥瓣接觸閥座。顫振是安全閥開啟后，閥瓣快速異常的來回運(yùn)動，運(yùn)動過程中閥瓣不接觸閥座。
頻跳產(chǎn)生的沖擊力對管道和設(shè)備將產(chǎn)生不利影
響。顫振產(chǎn)生的機(jī)械振動會使管道和設(shè)備的焊縫產(chǎn)
生疲勞裂縫，同時顫振也會影響安全閥的排量。
2. 8運(yùn)動部件卡阻
運(yùn)動部件之間存在阻塞，將導(dǎo)致閥門開啟和回座動作不靈活或開啟后不回座等。運(yùn)動部件卡阻有多種原因。①運(yùn)動部件有碰傷、拉毛等現(xiàn)象。②管道或設(shè)備中存在焊渣、鐵銹等雜質(zhì)，進(jìn)人運(yùn)動部件的間隙，阻塞運(yùn)動。③安全閥長期不動作，且又未做定期檢查和維修，從而造成閥門運(yùn)動部件之間的銹蝕，導(dǎo)致運(yùn)動卡阻。④設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)向間隙過小，在高溫運(yùn)行工況下，材料的膨脹不同導(dǎo)致運(yùn)動部件卡阻。運(yùn)動部件卡阻會使安全閥無法正常開啟，或者開啟后不能回座等現(xiàn)象，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅。
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