陳安德，吳榮寬，王天明

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心 （陜西 西安 710018）

高壓井口閥門是管路流體輸送系統(tǒng)中控制部件，可用于控制水、蒸汽、油品、氣體、泥漿、各種腐蝕性介質(zhì)等各種類型流體通路斷面和介質(zhì)流動方向，具有導(dǎo)流、截止、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能,是井口裝備和采油樹設(shè)備中啟閉流體的關(guān)鍵部件，數(shù)量大、規(guī)格多，其性能安全可靠至關(guān)重要，一旦失效，輕則油（氣）井鉆井或生產(chǎn)停息，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則可能會造成人員傷亡事故。為了嚴(yán)格控制高壓井口閥門的質(zhì)量，對其進(jìn)行了質(zhì)量入庫檢驗(yàn)，其中靜水壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。在進(jìn)行的靜水壓試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)了許多導(dǎo)致不合格的質(zhì)量問題，其中主要以井口閘閥問題居多，本文主要對靜水壓試驗(yàn)過程中高壓井口閥門常見質(zhì)量問題進(jìn)行探討分析，提出了導(dǎo)致質(zhì)量問題的原因及建議[1-2]。

1 高壓井口閥門結(jié)構(gòu)

在高壓井口閥門中主要分為井口閘閥、節(jié)流閥及止回閥，其中以井口閘閥居多。井口閘閥按閘板分類分為平板閘閥和楔形閘閥，平板閘閥又分暗桿平板閥和明桿平板閥，主要由閥桿護(hù)套、手輪、軸承、閥桿螺母、閥桿、軸承座、閥蓋、閥體、閥板、閥座、注脂閥、波簧等組成（圖1）。其中，閥板與閥桿利用T型槽掛接，閥板與閥座靠波形彈簧相互自由貼緊[3-4]。

圖1 暗桿平板閘閥示意圖

2 高壓井口閥門檢驗(yàn)常見質(zhì)量問題

2014年，在高壓技術(shù)檢測實(shí)驗(yàn)室共入庫檢驗(yàn)高壓井口閥門228只，首次進(jìn)行壓力檢驗(yàn)合格188只，不合格40只，合格率為82.46%，對不合格閥門進(jìn)行的二次壓力檢驗(yàn)合格30只，不合格10只，三次及以上壓力檢驗(yàn)合格10只（圖2）。對這40只不合格的閥門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)泄漏的閥門有23只，占有質(zhì)量問題閥門57.5%，密封壓降過大的閥門有17只，占有質(zhì)量問題閥門42.5%。

圖2 閥門檢驗(yàn)柱狀圖

2.1 靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)泄漏

1）閥蓋漏。對閥蓋漏的閥門進(jìn)行檢查、分析發(fā)現(xiàn)，主要是閥蓋螺栓預(yù)緊力過小，導(dǎo)致強(qiáng)度試壓時閥蓋膨脹，從閥蓋密封處向外滴水，將其預(yù)緊力增加上緊后再次試壓無漏水現(xiàn)象；其次是閥蓋墊環(huán)密封面有劃痕，造成強(qiáng)度試壓時無法完全密封，導(dǎo)致漏水，對其進(jìn)行更換后試壓無漏水現(xiàn)象（圖3、圖4）。

圖3 強(qiáng)度試驗(yàn)壓降超標(biāo)

圖4 閥蓋漏

2）注脂孔漏。主要是注脂閥未安裝到位，導(dǎo)致強(qiáng)度試壓時延著螺紋處向外漏水，其次是部分注脂閥內(nèi)鋼珠受壓未回彈到位及閥內(nèi)有缺陷無法回彈到位導(dǎo)致注脂閥關(guān)閉不嚴(yán)而漏水，對其修復(fù)后，試壓無漏水現(xiàn)象出現(xiàn)（圖5）。

圖5 注脂閥未上緊

3）復(fù)合密封圈漏。復(fù)合密封圈主要由丁晴橡膠制成，用于閥桿與閥蓋處的密封。此處的泄露主要是由于復(fù)合密封圈上方的壓蓋未壓緊造成密封不嚴(yán)而漏水；其次是復(fù)合密封圈有損傷，造成無法密封而泄露，對其更換后，試壓無泄漏出現(xiàn)（圖6）。

圖6 復(fù)合密封圈漏

2.2 密封試驗(yàn)壓降超標(biāo)

2.2.1 閘板缺陷引起的壓降超標(biāo)

1）閘板密封面有明顯劃痕，在閘板密封面噴焊硬質(zhì)合金研磨拋光后，在安裝過程中劃損密封面或保管不當(dāng)造成閘板密封面劃痕，從而在試壓時引起壓降超標(biāo)。

2）閘板密封面加工精度不夠，在閘板噴焊面研磨過程中未按照標(biāo)準(zhǔn)研磨，造成表面精度不夠，如有波紋狀缺陷，導(dǎo)致試壓時壓降超標(biāo)（圖7）。

圖7 閘板研磨精度不夠

2.2.2 閥座密封面有劃痕及O型密封圈損壞

1）閥座密封面有劃痕，閥座密封面同樣采用噴焊硬質(zhì)合金處理，密封面研磨拋光，硬度高，表面光滑，如被劃損，在進(jìn)行密封試驗(yàn)時，導(dǎo)致壓降超標(biāo)。

2）O型密封圈損壞，在閥座上有2條O型橡膠密封圈，在試驗(yàn)時起到閥座與閥體密封作用，如密封圈損壞，可導(dǎo)致閥門的壓降超標(biāo)（圖8）。

圖8 閥座劃痕

2.2.3 波簧強(qiáng)度不夠

閥座密封時，在波簧的彈力作用下，浮動閘板和閥座能保證密封面緊密貼合，從而使閥座與閘板之間起到較好的密封性，如果波簧強(qiáng)度差，受壓后產(chǎn)生塑性變形，不能回彈至原型，無法起到較好的密封力，導(dǎo)致試壓時密封性下降而泄漏（圖9、圖10）。

圖9 波簧

圖10 波簧安裝位置

2.2.4 加工誤差超標(biāo)

閥門內(nèi)腔閥座之間加工尺寸誤差過大，造成閘板兩端閥座安裝后間距過大，閘板與閥座之間無法緊密貼合，在進(jìn)行密封性試驗(yàn)時，無法起到較好的密封性，從而壓降超標(biāo)。如果加工尺寸過大，只能在加工閥座時，將閥座厚度加厚，彌補(bǔ)閥座與閘板之間的間隙。

2.3 閥門材質(zhì)問題

在進(jìn)行閥門試壓檢驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)部分閥門的閘板及閥座材質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)要求不同。根據(jù)目前檢驗(yàn)的閥門材料類別均為EE級（酸性環(huán)境），標(biāo)準(zhǔn)要求閥門閥桿、閘板及閥座為不銹鋼。 但檢驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)閘板、閥座材料為低合金鋼35CrMo，通過對不銹鋼和低合金鋼2種材料的化學(xué)成分對比可知不銹鋼中元素Cr含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低合金鋼，含Cr量的增加，大大的提高了不銹鋼的耐腐蝕性能。因此從使用環(huán)境方面（酸性）要求，低合金鋼是不能代替不銹鋼的，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。

3 結(jié)論及建議

1）通過以上的分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)有質(zhì)量問題閥門是安裝時的預(yù)緊力不夠、安裝不到位及零件損傷導(dǎo)致靜水壓試驗(yàn)不合格，這些問題都是完全可以避免的。因此建議廠家在閥門的制造過程中要嚴(yán)格要求員工，加強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格控制和執(zhí)行好產(chǎn)品的制造流程，不斷提高閥門生產(chǎn)質(zhì)量；在閥門加工裝配過程中嚴(yán)格控制閥體及密封副之間的位置公差,保證其加工精度和研磨精度，并嚴(yán)格要求裝配精度，以提高閥門的密封性；同時加強(qiáng)成品及閥門零部件的保護(hù)意識，避免閥門零部件及成品的損傷，從而不斷提高閥門的質(zhì)量。

2）通過對高壓井口閥門的質(zhì)量入庫檢驗(yàn)，高壓井口閥門一次檢驗(yàn)合格率由82%上升至90%以上，高壓井口閥門的質(zhì)量有了明顯提升。2014年以前，高壓井口閥門的檢驗(yàn)為駐廠檢驗(yàn)。2014年9月，對高壓井口閥門進(jìn)行了質(zhì)量入庫檢驗(yàn)，一次檢驗(yàn)不合格率超過18%，甚至個別批次閥門一次不合格率達(dá)到50%。通過對閥門質(zhì)量問題的總結(jié)分析反饋，廠家的整改，2015年送檢的高壓井口閥門質(zhì)量有了很大提高，一次合格率達(dá)到90%以上。下步對高壓井口閥門檢驗(yàn)，將進(jìn)行全性能分析，對閥門關(guān)鍵部件的化學(xué)元素、力學(xué)性能等進(jìn)行深入透徹分析，以不斷提高閥門質(zhì)量。

[1]GB/T 22513-2013石油天然氣 鉆井和采油設(shè)備 井口裝置和采油樹[S].

[2]API Spec 6A-2010井口裝置和采油樹設(shè)備規(guī)范[S].

[3]裴潤有，白金亮.油氣田入庫閥門存在的質(zhì)量問題及防范措施.閥門,2012(5):43-45.

[4]李忠國.供水閥門檢測及故障處理.閥門,2005(6):39-40.

[5]李振國，俞濤，李祚.閥門質(zhì)量檢驗(yàn)問題分析與建議.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2014，30(8)：41-43.