石油煉制用閥門使用特性的分析

    2 閥門質量與標準

    閥門標準即規(guī)范了閥門設計、制造、檢驗、使用等環(huán)節(jié)的要求，統(tǒng)一了尺度，同時也使制造、使用雙方有了共同的語言，能夠從技術法規(guī)的角度保護各自的利益，使評判有了統(tǒng)一的標準。我認為，制造商只要按閥門標準的規(guī)定以及合同的特殊要求設計、制造、銷售閥門，就能夠在提供滿足用戶需求產品的同時，保障自身的利益不受損害；對用戶而言，如果能夠了解、吃透閥門標準的具體規(guī)定，特殊要求的內容應在合同中提出，不但從法規(guī)的角度約束了閥門制造商，更重要的是為自己日后安全地使用閥門、達到使用目的打下了基礎?？偠灾?，不管是哪一方，只要嚴格執(zhí)行標準的規(guī)定，即可滿足自身的需求，同時也為彼此的合作奠定了統(tǒng)一的基礎。

    80 年代末 90 年代初，人們一說到 API 閥門，就聯(lián)想到進口閥門，國內的閥門制造商都把生產制造API閥門作為奮斗的目標?，F(xiàn)在有許多生產廠取得了 API 認證，不但為石化行業(yè)解決了很多難題，節(jié)約了大量的外匯，也能向歐美、亞洲出口為數不少的閥門，但仍存在不少問題。

及時總結閥門設計、制造、使用過程中的經驗，找出我們在實際工作中遇到的一些問題，提出解決這些問題的思路和方法，對進一步地促進我國閥門制造的整體水平，提高閥門行業(yè)的經濟效益，十分必要。

據調查，目前我國閥門的質量問題主要存在于以下幾個方而：

    （1）閥體鑄造缺陷

    閥體特別是鉻鉬鋼閥體在鑄造過程中常有微裂紋、砂眼、傷痕、毛刺等缺陷，外觀也比較粗糙。眾所周知，如果鑄件木身質量有不允許存在的缺陷，其它零部件質量再好，加工的精度再高，閥門也是不合格產品。

建議除了在鑄造工藝上采取措施盡量減少缺陷外，還應從檢驗上進一步加強，根據合同規(guī)定、標準要求以及使用情況，采用適當的無損檢驗方法。單純的冷態(tài)試驗往往不能檢驗出某些內部缺陷。從實際發(fā)生的問題上看，操作溫度高于 200℃ 時，閥體鑄造缺陷才能夠暴露出來。

    關于閥門鑄件的檢驗要求，在閥門標準中有明確的規(guī)定，如 SH3064-94《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》就對用于 A 級管道閥門的閥體、閥蓋鑄鋼件的材質檢查和 A 級管道閥門的焊縫無損探傷、鑄件射線底片、焊縫射線底片的合格等級做了規(guī)定。

如果鑄造工藝能夠嚴格按工藝規(guī)程進行冶煉、澆鑄、熱處理等，再按標準進行檢測，就能夠做出符合質量需求的閥門鑄件。

    （2）閥門的密封性

    閥門的密封性是衡量閥門功能和質量的重要指標。閥門內漏問題嚴重威脅著裝置的正常運行，而且運行中的閥門又很難發(fā)現(xiàn)是否有內漏，調查結果顯示各石化企業(yè)使用的各種閥門不同程度的存在著內漏問題。其原因有閥板、閥座的密封面材質不符合使用要求，加工精度不夠，閘閥的閥板、閥座的楔角不匹配、密封面寬窄不一，吻合度差，閘板不到位，關不死等因素。

    如對于 Z41Y-25 來說，密封面材料代號 Y 應該是指密封副中硬度相對較軟的密封面材料，所對應的另一密封面材料顯然也至少應為硬質合金，而實際上有的閥門只在其中一個密封面上堆焊硬質合金，而另一個密封面卻是碳鋼的本體材料，投入使用后時間不長就因磨損出現(xiàn)內漏現(xiàn)象。

    又如某管道系統(tǒng)選用了對夾式蝶閥，閥座密封材料采用聚四氟乙烯。從使用工況來看，要求并不高，都是常溫常壓，但在試運行過程中發(fā)現(xiàn)為數不少的閥門關不嚴，內漏嚴重，以至于無法正常使用，最后不得不更換成閘閥。拆下來檢查發(fā)現(xiàn)，關閉狀態(tài)下的閥板與閥座有很大的間隙，甚至透光。

    分析其原因可能有以下幾點：

    ① 閥門密封副的結構設計不合理或制造及裝配精度達不到要求；② 閥門安裝未按要求施工而使其承受過大的力；③ 施工過程中有焊渣、沙子、金屬屑等雜質進入閥腔內，使密封效果受到影響。

其實更實際，也是最根本的原因就是在制造、運輸或安裝的某一過程中未按標準規(guī)定要求去做。

    （3）填料、墊片及中法蘭螺栓的選材沒有充分考慮使用條件以及匹配問題，盤根填料裝配不符合要求。

    某廠大型裝置所用閥門分別從十幾個閥門制造廠采購，經對操作溫度較高的近 2000 臺閥門進行檢驗，發(fā)現(xiàn)有 300 多臺閥門不同程度地存在質量問題，不合格數占被檢查總數的 18% 左右。

    調查發(fā)現(xiàn)，中法蘭螺栓材料不符合要求，與使用條件以及墊片形式不吻合，應該使用合金鋼的地方使用了碳鋼；中法蘭墊片在使用纏繞式墊片時，應選用高強螺栓以滿足其預緊力的要求，相應法蘭的剛度也應符合要求，而實際上有不少閥門的中法蘭螺栓未按此要求選用。

    從調查情況來看，閥桿密封材料的使用基木上是一致的，大部分都采用柔性石墨環(huán)與石棉盤根組合裝配或柔性石墨環(huán)與柔性石墨編制盤根組合裝配，效果較好。填料選擇合理后，填料的正確安裝也是保證密封的重要因素，比如安裝填料的先后次序，填料壓蓋不能過緊。怎樣做到既能夠裝配快捷，又可以保證裝配質量，值得制造廠研究。

    關于閥門用墊片、填料的技術要求、質量要求在相應的標準中同樣有非常明確的規(guī)定，比如還是 SH3064 就對纏繞式墊片、柔性石墨復合墊、聚四氟乙烯包覆墊以及柔性石墨填料環(huán)、柔性石墨編織填料的技術性能指標做了詳細的規(guī)定。

    （4）中法蘭密封面加工不符合要求，深淺不一，墊片裝入后就已經沒有間隙了，無法進行預緊而保證中法蘭的密封性。另外閥體內腔沒有按標準規(guī)定清洗，時常發(fā)現(xiàn)有鐵屑、砂子等雜物，在運輸保管及使用過程中極易磨損密封面。

    試壓時間沒有嚴格按標準規(guī)定的時間執(zhí)行。

    還有些閥門的銘牌（標識）與閥門本身的實際型號不符，如銘牌上標稱型號是 Z41H-25，也就是說應該是剛性單閘板閘閥門，而實際上卻是剛性雙閘板結構，變成了 Z42H-25。這些都會給閥門的使用造成不良影響，給用戶帶來一定的危害。

    3 閥門使用需求

    近年來，石油化工深加工技術發(fā)展很快，原油的來源也日益廣泛，操作條件向著高溫、高壓、腐蝕性強的方向發(fā)展，對耐高溫、耐磨、抗氫腐蝕、耐氫氟酸腐蝕和抗硫閥門的需求量將進一步增加。

    加工高酸值原油的常減壓裝置的環(huán)烷酸腐蝕問題直接威脅裝置的安全運行。檢測數據表明，環(huán)烷酸在一定溫度下對碳鋼的腐蝕率高達 14mm/年。常壓爐出口（350~355℃）和減壓爐出口（405℃）的高溫部位腐蝕現(xiàn)象最為嚴重。為解決這個問題，有的常壓爐出口管道上使用的 Cr5Mo 閥門因腐蝕嚴重而改為超低碳不銹鋼閥門。

    催化裂化裝置反應再生系統(tǒng)催化劑管線操作溫度達 650℃ 以上，為滿足操作要求，有關閥門廠合作研制開發(fā)了耐高溫的閘閥，絕大多數使用效果良好，但也有一些沒有達到設計要求。

    蝶閥由于結構簡單，體積小、重量輕、壓力降小、具有較好的流量控制特性而越來越受到用戶的歡迎，特別是對于大口徑管道上的閘閥重量太大，將會被蝶閥所取代。

    催化裂化裝置主風機出口管線上的閥門過去選用普通閘閥，由于體積大，重量大，結構尺寸長，給設計施工和操作帶來了不少困難，近年來選用蝶閥代替閘閥取得了很好的效果。目前所選用的蝶閥使用溫度大于 200℃，公稱直徑在 DN450~1000 刃之間，由于對其制造精度和質量的要求比較高，還有許多有待改進之處。

    該管線上的止回閥要求啟閉件行程短、沖擊力小，而關閉力適當的大，由于該管線直徑比較大，對沖擊力的要求更嚴格，這就要求使用帶緩沖裝置的止回閥，減小沖擊力，同時還要求結構尺寸小、重量輕，便于設計、施工、檢修、操作。

    近年來，國內中東原油的加工量逐漸增多，對抗硫閥的需求量增大，特別是高溫高壓下的抗硫閥（1500 磅，2500 磅）目前國內尚不能真正滿足要求，需花大量的外匯進口，即使這樣也不能完全解決正常維修時需要的閥門。

    4 幾點想法和建議

    石化企業(yè)是閥門的主要用戶之一，使用量約占閥門總產量的 40~50%，而閥門的質量在一定程度上制約著其廣泛的應用，有些從國外進口的閥門并非國內沒有此類產品，主要是在產品質量、產品供貨能力、售前及售后服務等方而還有一定差距。為使通用閥門滿足石化行業(yè)所需，下而針對閥門的制造和使用提出幾點建議供參考。

    （l）強化工序管理，提高設計、制造、檢驗和裝配水平，保證標準、規(guī)范、制造工藝能得到嚴格執(zhí)行。

    總結好的經驗，加強設計力量，在閥門的設計上下功夫，使閥門結構更趨于合理；強調質量管理，完善加工和裝配工藝，從整體上提高閥門技術水平和質量水平，只有這樣才能使閥門真正滿足石化行業(yè)的需求。

要解決閥門使用中遇到的實際問題。比如，要求安全閥在緊急狀態(tài)時能夠迅速起跳并可及時復位，而目前有些安全閥起跳滯后，不能及時復位，而且還要人工對其進行調整，讓其復位，這樣大大增加了安全隱患。希望有關閥門廠致力于解決這個問題，把國產安全閥的技術水平提上去，減少進口數量。

    （2）根據用戶的使用要求（如介質狀況、溫度及壓力條件等），按照標準規(guī)定，合理的選擇閥體、閥桿、密封副、填料、墊片、支架、中法蘭螺栓等材料，并據此制定有效的工藝管理體系，在關鍵工序中建立質量控制點，把工藝管理、制造水準提高到能夠生產出高質量產品的水平上。

    （3）強化驗收入庫管理，做到不符合標準規(guī)定的零部件不入庫，不流入下一道工序，對外購件和外協(xié)件（如鑄件、填料、墊片、螺栓等）加強管理和檢驗。

    （4）在合同沒有規(guī)定特殊要求的情況下，應根據標準規(guī)定嚴格執(zhí)行。如按照石化行業(yè)常用的 API600、API602、API6D、SH3064-94《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》的規(guī)定，結合石化企業(yè)特點進行閥門的設計、制造和檢驗。根據這些特殊閥門的特點（如催化裝置臨界流速噴嘴出口管道上的耐磨閥、加氫裂化裝置反應產物管道上的閥門以及 SHA 級管道用閥門等），閥門廠制定相應的生產工藝、質量管理體系，從制造及管理上就區(qū)別于一般通用閥門。

    （5）廣泛加強信息交流，加強供需雙方的相互了解，使產品生產對路。建議閥門廠與石化行業(yè)的設計、施工及建設單位共同進行技術合作，就目前閥門的生產技術、管理、標準等共同性的問題進行探討，提出改進的措施，從而提高閥門的產品質量：

    （6）閥門廠與用戶應協(xié)調統(tǒng)一檢驗、試壓標準。目前不少閥門試壓爭執(zhí)問題往往發(fā)生在閥門廠和用戶的試壓條件（如設備、試壓介質、保壓時間）、試壓項目（如氣密、上密封）不完全相同，因而各說其理，無法用統(tǒng)一的標準衡量。JB/T9092 《閥門的檢驗與試驗》第 7.2 條規(guī)定“如果訂貨合同沒有規(guī)定由需方進行再試驗時，已試驗過的閥門就不必進行再試驗?！币簿褪钦f，當需方要求進行再試驗時，雙方應在合同中明確規(guī)定試驗標準、試驗方法、試驗介質等條件，而且應與在制造廠進行的試驗要求相一致。

    提高閥門質量是一項系統(tǒng)工程，需要有關的設計、制造和用戶單位通力合作，改進已有產品，開發(fā)研制新產品，為我國石化工業(yè)的發(fā)展做出貢獻。