高温高压阀门的带压堵漏.pdf

2 0 0 4 年第5 期 阀 门 文章编号 1 0 0 2 5 8 5 5 2 0 0 4 0 5 0 0 3 7 0 2 高 温 高 压 阀 门 的 带 压 堵 漏 张骥 中国石油股份有限公司独山子石化公司研究院，新疆独 山子8 3 3 6 0 0 摘要 简述了高温高压阀门泄漏对生产的影响，分析 了阀门泄漏的原因。通过一起成功的实 例，介绍了在不停车条件下对高温高压阀门进行带压堵漏的技巧。 关键词高温阀 ；高压阀 ；泄漏 ；带压堵漏 ；密封注剂 中图分类号 T E 9 2 7 文献标识码 A Le a ka g e b l oki ng wi t h pr e s s u r e on t he hi g h t e mpe r a t u r e and hi g h pr e s s u r e v a l v e ZHANG J i T h eR e s e a r c h I n s t i tut eI nI X l s h a n aP e t r o c h e r n i s t r y S u l i d i a r yC o mp a n y o f C l 1 i m N a t i o n a l P e t r o l e u mC o r p o ra ti o n ，I h a n z i 8 3 3 6 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r s i mp l e d e s c r i b e s t h e e f f e c t o f t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d h i g h p r e s s u r e v a l v e l e a k i n g o n p r o d u c t i o n．I t a n a l y s e s t h e r e a s o n o f t h e l e a k a g e o f v a l v e ．I t i n t r o d u c e s t h e l e a k a g e b l o c k i n g wi t h p r e s s u r e o n t h e h i g h t e m p e r a t u r e a n d h i g h p r e s s u r e v a l v e wi t h o u t a f f e c t i n g t h e n o r ma l o p e r a t i o n o f t h e p r o d u c i n g p l a n t wi t h a s u c c e s s f u l e x a mp l e ． Ke y wo r d s h i g h t e mp e r a t u r e v a l v e ； h i g h p r e s s u r e v a l v e ； l e a k a g e ； l e a k a g e b l o c k i n g wi t h p r e ssu r e ； s e a l a n t 1 概 述 流体管道上的阀门出现泄漏时应及时处理，否 则泄漏会逐渐加大。运用注剂式带压密封技术在不 停车的情况下对阀门实施带压堵漏，是 目前治理阀 门泄漏先进而有效的维修技术。 2 泄漏分析 2 0 0 1 年初，独山子石化公司 乙烯厂裂解装置 S S蒸汽线 该管线为裂解装置的动力管线上 P V 5 4 0 6 4阀门发生泄漏，泄漏情况如图 1所示。 如果不及时对泄漏进行处理，不仅造成大量高 压蒸汽的流失，还会使泄漏越来越严重，致使输送 管道流量下降。管道内压力下降，将引起操作工艺 产生波动，影响裂解压缩机的正常运行，可能引发 裂解压缩机停车，最终导致整个 乙烯装置乃至整个 乙烯厂的重大非计划停工。如要停工检修，则停工 一 天的直接损失高达 1 0 0多万元，间接损失就更为 巨大，直接影响整个公司的效益。 经调查，该动力管线内介质为高压蒸汽，介质 的工作压力 1 1 ． 7 MP a ，工作温度 5 0 0℃。在线使 作者简介 张骥 1 9 7 4 一 ，工程师，从事石油化工设备的研究工作。 用 电动高 压闸阀 ，无备用 阀 门。 图 1 阀门泄漏位置 阀门的阀杆由两种运动形式组成。其一是绕其 轴线 的转动，其二 是在轴 线方 向的 上下移动【 2 】 。 该阀门的阀杆与阀盖之间的密封采用填料密封结 维普资讯 VALVE DESIGN QQ40444436 VALVE DESIGN QQ群号40444436 一 3 8一 阀 门 2 0 0 4 年第5 期 构u J 。阀杆与填料之间的相对运动会引起填料的 磨损，而高温高压阀门受高温、高压介质的影响， 填料的磨损更为迅速。泄漏是由于阀杆处填料密封 腔内的填料失效造成的。 3 堵漏方案 由于该阀门无备用阀门，无法采用常规的停机 更换填料的方法修复，必须采用注剂式带压密封技 术对 阀门实施不停车带压堵漏。具体方案是在阀门 填料箱 的壁面上开设注剂孔【 1 J ，然后将密封注剂 从注剂孔注入填料密封腔内，密封注剂固化后 ，即 可代替已失效的密封填料，从而使泄漏止住。 3 ． 1 密 封注剂 的作用 密封注剂是专供高压注剂枪注射使用的，是填 充特定密封空腔、封堵泄漏缺陷非粘接性能的一种 特殊密封材料。密封注剂一经注射到密封腔内，便 与泄漏介质直接接触，是将要建立的新密封结构的 第一道 防线【 1 J 。密封注剂的性能直接涉及到堵漏 技术的实施效果。因此，正确选用密封注剂是注剂 式带压密封技术的关键所在。密封注剂注入填料密 封腔后，必须起到两个作用。其一是堵住泄漏点； 其二是作为密封填料保证阀门的开启和关 闭功能。 3 ． 2 密 封注剂 的种类 目前，国内经常使用的密封注剂约 2 0种，大 致分为两大类，热固化型密封注剂和高温填充型密 封 注剂 。 热 固化型密 封注剂的特点是必 须达 到一定温 度 以上，才能完成密封注剂由塑性体转变为弹性体的 固化过程。其特点是固化以后硬度较高。高温填充 型 密封注剂 的特 点是 固化以后弹性较好 。 3 ． 3 高温高压阀门堵漏的特点 ①堵漏后要保证阀门的开启和关闭功能，选择 的密封注剂应该有 良好的 自润滑性能，并且固化后 能够保持较好的弹性。 ②泄漏介质为温度 5 0 0℃的高压蒸汽，必须选 择耐 高温 的密封 注剂。 ③泄漏介质的工作压力高达 1 1 ． 7 MP a ，随着 高压蒸汽从阀杆处不断外泄，阀杆处填料密封腔内 原有的填料密封极易被高压蒸汽顶出，阀杆与填料 函之间的间隙较大。密封注剂注入填料函内，还来 不及填充和固化，就会在注入的瞬间被高压蒸汽吹 出。因此，必须解决密封注剂容易被高压介质吹出 的问题。一是选用内含铜丝的密封注剂，二是采用 直径 3 mm左右的钢珠和密封注剂一块注入。这 2 种方案的优点是即使高压介质将密封注剂顶出，但 密封注剂内的铜丝或钢珠可以卡在间隙处，阻止继 续注入的密封注剂被吹出，从而将间隙堵住。 3． 4 密封注剂的选用 密封注剂选用的主要依据是泄漏介质的化学性 及泄漏介质的温度u J ，与泄漏介质的压力无关。 ①按泄漏介质的化学性能选用 选择有良好化学稳定性的密封注剂。密封注剂在 密封腔内与介质长期接触，要求密封注剂不污染流体 机械内输送的介质，不被所密封的介质溶解或与其发 生化学反应，其自身也不腐蚀阀杆及填料壁面。 ②按泄漏介质的温度选用 密封注剂在密封腔 内要长期承受系统温度的影 响，所选用的密封注剂在使用温度下与介质接触应 保持其弹性和密封性能不变，并有 良好的耐老化性 能 。 ③选用内含铜丝的 1 3 号密封注剂 该密封注剂是一种热固化型密封注剂，能够耐 5 0 0℃ 以上 的高温，且 固化后较 为坚 硬 。其基础材 料是高分子合成橡胶 固化剂，再添加耐水，耐酸， 耐碱，耐化学介质和耐高温的各种辅助助剂。 ④选用 A3号 密封 注剂 该密封注剂是以石墨为基料的高温填充型密封 注剂，不仅具有良好的耐温性，其填充性能及 自润 滑性也较好 。 3 ． 5 堵漏方案 先注入 1 3号密封注剂，该注剂内含有的铜丝 能够有效地堵住泄漏点。再注入 A3号密封注剂， 其固化后 良好 的弹性可保证阀门的开启和关 闭功 能 。 4 堵漏过程及效果 在高压注剂枪的剂料腔内装上 1 3号密封注剂 胶棒 图2 ，用高压注剂枪预压 2 0 MP a 。打开旋 塞阀，将注剂枪加压至 5 0 ～6 0 MP a ，将密封注剂 注入填料密封腔内后，关闭旋塞阀，防止注入的密 封注剂被高压介质顶回注剂枪。将密封注剂胶棒装 入高压注剂枪，以同样的方法继续注胶。连续注胶 3次后，旋塞阀打开时，已注入的密封注剂不再退 出，也不再从泄漏点处被高压介质顶出。可不再关 闭旋塞阀，直接注胶。 改用 A 3号密封注剂胶棒。随着密封’主剂胶棒 的注入，密封注剂在密封腔内充分填充并固化，阀 下转第 4 2页 维普资讯 VALVE DESIGN QQ40444436 VALVE DESIGN QQ群号40444436 阀 门 2 0 0 4 年第 5 期 在 一2 9 ～2 0 0℃ 一2 0～3 9 2 o F的这 一温度 区域工作的阀门，称其为 “ 常温阀门” 。这一温度 区域是制造阀门的主要材料基本上都适宜的温度， 而且它是耐腐蚀不锈钢在酸液介质中的耐腐蚀工作 温度的上限。例如C F 8 、C F 3 、3 0 4和 3 0 4 I 在硝 酸类 介质 中工作 温度 ≤ 2 0 0℃，C F 8 M、C F 3 M、 3 1 6 和 3 1 6 I 在醋 酸类介质 中工作温度≤2 0 0℃。 2 0 0℃是用聚四氟乙烯作阀门密封元件 如密封 阀座、密封垫片和填料等的最高温度值，2 0 0℃ 是硅橡胶 S I 和氟橡胶 E P M的最高工作温 度，还有在 “ 临氢”工况中工作的阀门，在 2 0 0℃ 以下氢分子离解为氢原子的量可以忽略不计等等。 在 2 0 0 ～3 2 5℃ 3 9 2～6 1 7 oF 的这 一 温 度区域工作的阀门，称其为 “ 中温阀门” 。这一温 度区域是聚四氟乙烯不适宜区，即不能用聚四氟 乙 烯作阀门的密封元件，但它是对位聚苯 P P L 的 适宜区。用对位聚苯作密封元件，可以用于工作温 度≤3 2 5℃。这一温度区域也是铸铁等材质阀门的 最高工作温度上限。 在 3 2 5 ～4 2 5℃ 6 1 7 ～7 9 7 oF 的这 一 温 度区域工作的阀门，称其为 “ 亚高温阀门” 。在这 一 温度 区域 工作 的阀门，密封元件的材料均 不能 用 非金属的聚合物，必须是耐高温和耐磨损的金属和 合金钢，也就是说在这一温度 区域工作的阀门，是 完全意义上的 “ 硬密封” 。这一温度 区域也是碳素 钢最高工作温度的上限。此外，适用于这一温度区 域中的一般常见的介质 如水、蒸汽 、空气和油品 等 ，阀门的主体材料用碳素钢就可 以满足要求， 而不需要用比碳素钢更高级的耐热合金钢或耐热不 锈钢。所以，这一温度区域可以说，它还不是真正 意义上的高温 区，因此，称在这一工 作温度 区域 的 阀门为 “ 亚高温阀门”较为恰当。 3 结语 把在≤4 2 5℃温度 区域内工作的阀门温度区域 作如下划分 ，在 ⋯2 5 4 1 0 1℃ ⋯4 2 5 1 5 0 下温度区域工作的阀门称为 “ 超低温 阀门” ，在 一 1 0 0 ～ 一3 0℃ 一1 4 8 ～ 一2 2下 温度 区域工作 的阀门称为 “ 低温阀门” ，在 一2 9 ～2 0 0℃ 一2 0 ～ 3 9 2 oF温度区域工作的阀门称为 “ 常温阀门” ， 在 2 0 0 ～3 2 5℃ 3 9 2～6 1 7 oF 温度 区域工作 的阀门称 为 “ 中温 阀 门” ，在 3 2 5～4 2 5℃ 6 1 7～7 9 7 。 F 温度区域工作的阀门称为 “ 亚高温 阀门” 。综合文献 [ 1 ]后，在任何温度下工作的阀 门，其工作温度都有了明确的分级。 参 考 文 献 [ 1 ] 乐精华，高温阀门的高温等级和主体材料 [ J ] ． 阀门， 2 0 0 3 ． 6 ， [ 2 ] A S T M A 3 5 2 ． 1 9 9 3 ，低温承压件用铁素体和马 氏体钢铸件标 准规范 [ S ] ． 收稿 日期 2 0 0 4． 0 8 ． 1 8 上接第 3 8 页 1 ． 旋塞阀2 ． 高压注剂枪 图 2 堵漏过程 杆 和压 盖间 隙处 的泄漏 逐步 减少 。注入 4根 A 3号 密封注剂胶棒后，泄漏停止。关闭旋塞阀，拧入螺 栓紧定阀，注胶结束。带压堵漏实施成功。 5 结语 运用注剂式带压密封技术在不停车的条件下处 理阀门填料部位出现的泄漏，不仅能够有效地实施 堵漏，而且不影响阀杆的正常使用，能够保证阀门 的开启和关闭功能。改变了只有停产或切断介质才 能修复阀门消除泄漏的维修方法，保证了装置的安 全平稳运行，减少了企业的经济损失。 参 考 文 献 [ 1 ] 胡忆沩．动态密封技术 一泄漏与堵 漏 [ M] ．北京 国防工 业出版社。1 9 9 8 ． [ 2 ] 胡忆沩．大型电动阀门填料泄漏的动态 处理 技巧 [ J ] 、阀 门．2 0 0 0 5 ． 收 稿 日期 2 0 0 4． 0 4． 1 5 维普资讯 VALVE DESIGN QQ40444436 VALVE DESIGN QQ群号40444436