楊 斌 呂鐘杰 張子健 陸建平

（寧波市勞動安全技術服務有限公司）

0 引言

在承壓類特種設備的運行過程中，安全閥是非常重要的安全附件，可以保證特種設備處于正常的運行狀態(tài)，能夠有效地避免設備因超壓而被破壞，所以針對安全閥進行定期維護和校驗是保證承壓設備安全穩(wěn)定運行的有效措施[1-2]。

安全閥的主要工作原理是：當承壓設備的內(nèi)部壓力超過安全閥的整定壓力時，閥瓣會快速打開，安全閥起跳，將超壓介質(zhì)有效排出，在此過程中，安全閥呈現(xiàn)全部開啟的狀態(tài)，因此就要求安全閥需具備良好的穩(wěn)定性；當超壓介質(zhì)排放完畢后，內(nèi)部壓力下降到規(guī)定范圍內(nèi)時，安全閥會自動完成閉合，承壓設備則會恢復到正常運行狀態(tài)，在此階段就要求安全閥具備良好的密封性能[3-4]，基于穩(wěn)定性和密封性的要求，筆者總結了安全閥在使用過程中的常見故障，并針對校驗和維修等關鍵問題進行了探討[5]。

1 常見問題

1.1 泄漏

在承壓設備運行過程中，如果安全閥的閥座和閥瓣位置出現(xiàn)泄漏，那么安全閥的密封性能就無法得到保障，設備內(nèi)部介質(zhì)會流失，若是易燃、易爆或有毒介質(zhì)，則危險性和危害性會更大。安全閥的閥瓣是由金屬材料制成，雖然表面較為平整，但其密封效果十分有限，無法實現(xiàn)100%密封，會存在標準允許范圍內(nèi)的微量泄漏。

除此之外，以下因素也會導致安全閥的密封面泄漏：（1）由于表面存在灰塵或者雜質(zhì)，安全閥密封面密封效果下降；（2）閥瓣損壞，通常是由于腐蝕性介質(zhì)造成的，安全閥運行過程中一旦閥瓣損壞，密封面就會出現(xiàn)間隙，導致整個安全閥的密封性能下降；（3）如果安全閥的尺寸過大或者裝配不合理，也會容易產(chǎn)生泄漏；（4）內(nèi)部介質(zhì)工作壓力較大時，閥瓣和閥座之間的密封材料性能會受到破壞，進而降低整體的密封性能，導致安全閥泄漏；（5）使用于高溫介質(zhì)或安裝在高溫環(huán)境中的安全閥，閥座或閥芯密封面堆焊層周圍材料可能會產(chǎn)生不均勻的熱膨脹以及彈簧受熱后剛度變軟，預緊力減小，帶來密封比壓力下降等而引起泄漏。

1.2 動作不靈活

安全閥動作不靈活是指安全閥在開啟和回座時動作不靈活，或者開啟后不回座的現(xiàn)象。主要原因為：（1）安全閥長期未動作，同時未進行定期檢驗和校驗，閥門運動部件產(chǎn)生銹蝕；（2）安全閥保護設備中含有電焊渣、鐵銹等雜質(zhì)，在排放過程中，雜質(zhì)被沖到閥門運動部件的間隙中，導致安全閥動作不靈活；（3）運動部件制造加工質(zhì)量差，存在毛刺、鐵銹等，且在安裝過程中未及時清理，造成安全閥動作不靈活。

1.3 排氣管裝設不合理

在安全閥運行過程中，安裝排氣管的主要目的是保證排氣通暢，降低排氣阻力，有些使用單位為了將排氣管連接到戶外而增加排氣管的長度，這就加大了安全閥排放的壓力。因此，在實際運行過程中，需要將流動阻力控制在閥門開啟壓力的10%以內(nèi)，避免由于壓力過高產(chǎn)生背壓現(xiàn)象。

2 安全閥校驗

2.1 新投入安全閥的校驗

安全閥正式投入使用之前，必須要對其進行全面的校驗。在校驗過程中，需要對其強度、質(zhì)量以及產(chǎn)品的性能進行全面檢測，同時還需要結合安全閥的具體使用環(huán)境進行跟蹤校驗，通過一段時間的連續(xù)運行，確保安全閥各項參數(shù)均符合標準要需求。安全閥的校驗單位需要對其進行嚴格的內(nèi)部清洗以及整定壓力調(diào)節(jié)，保證安全閥具備良好的密封性能和開啟能力。在校驗過程中，需要嚴格按照相關標準技術規(guī)范要求進行操作，同時對操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)進行有效篩選，安排具有豐富經(jīng)驗的操作人員完成校驗工作。全面清除安全閥內(nèi)部的雜質(zhì)和沉積物，研磨密封面并檢查裝配質(zhì)量，確保安全閥在使用過程中能夠充分發(fā)揮作用。通過對活動部件進行反復測試，確保其具備足夠的可靠性，通過旋轉(zhuǎn)彈簧對開啟壓力進行校準，從而滿足壓力容器運行的需求。

2.2 確定校驗周期

根據(jù)安全閥技術監(jiān)察規(guī)程的要求，對在役安全閥，需要保證至少每年進行一次校驗，以彈簧直接式安全閥為例，在滿足一定的條件下，經(jīng)過使用單位批準，可適當延長安全閥的校驗周期，通常是對在役安全閥進行RBI（風險的檢驗）評價，計算失效可能性和失效后果，得出風險等級，據(jù)劃分的等級確定其具體的檢驗周期，具體可參考GB/T 26610—2022《承壓設備系統(tǒng)基于風險的檢驗實施導則》。

2.3 在線校驗

在線校驗就是指在不拆除安全閥的前提下，對其整定壓力和密封性能進行檢測。在實際使用過程中，在線校驗方法可分為以下幾種。

（1） 采用輔助開啟裝置進行試驗

該方法利用校驗工具對安全閥施加外部向上的附加力，使安全閥強制開啟，并且對其整定壓力進行檢測。在整個過程中，需要確保承壓設備系統(tǒng)的運行壓力不足以開啟安全閥，在線校驗儀器包括數(shù)據(jù)采集、液壓驅(qū)動系統(tǒng)以及機械夾具等，在校驗過程中，液壓驅(qū)動系統(tǒng)通過提供附加拉力強制開啟安全閥，通過傳感器測量附加的提升力。在實際工作過程中，校驗人員還需要對閥瓣的作用面積進行測量，然后再通過公式就能夠獲得安全閥的整定壓力ps：

式中：ps——安全閥開啟壓力；

p0——安全閥入口壓力；

△F——作用于安全閥筏板向上的附加提升力；

S——介質(zhì)作用在閥瓣上的有效密封面積。

通常來講，每種輔助開啟裝置所能提供的最大外加力均有一個上限值，定義為△Fmax，對于某個安全閥來講，有效密封面積S是固定不變的，根據(jù)安全閥在線校驗的計算式（1），可以推導出：

因此無論安全閥開啟壓力pS有多大，或者有效密封面積S有多大，只要滿足式（2）都可實現(xiàn)在線校驗。

（2） 采用被保護系統(tǒng)及其壓力進行試驗

該方法是在承壓系統(tǒng)運行過程中，通過提升承壓系統(tǒng)的運行壓力，從而獲得安全閥的具體整定壓力，能夠更加直觀更加全面地反映出安全閥的實際運行狀態(tài)，同時可以測試其工作性能。但在實際校驗過程中，承壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)有可能會給校驗工作帶來一定的不利影響，而且該方法需要承壓系統(tǒng)的工作壓力瞬間增加一定的量值，因此在校驗過程中會存在一定的危險性，需要現(xiàn)場操作人員進行安全防護。

在線校驗方法有一定的適用范圍，應根據(jù)運用情況選用合適的在線校驗方法。比如采用輔助開啟裝置進行試驗的方法不能用于非彈簧式安全閥；對先導式安全閥主閥不能校驗；由于無法做到安全閥的排放后回座，因此也無法整定安全閥的回座壓力；由于不能施加提升力，不能校驗部分彈簧內(nèi)置式、無閥桿的安全閥。

3 安全閥維護與維修

為了使安全閥始終保持良好的狀態(tài)，除了要把控設計、制造、檢驗等環(huán)節(jié)外，安全閥的維修工作也是不容忽視的。維修前首先需要了解安全閥運行中常見的故障，針對各種故障分析原因，合理安排維修工作可以有效提升維修效率。首先，應對安全閥內(nèi)部進行徹底地清潔，安全閥運行過程中對于運行環(huán)境的要求相對較高，對安全閥內(nèi)部定期清潔可避免雜質(zhì)混入其中，導致安全閥堵塞，無法正常起跳；其次，要保證安全閥鉛封的完整性，應定期對安全閥的鉛封進行檢查，確保鉛封處于有效的密封狀態(tài)。如果是杠桿式安全閥，還需要對重錘進行校驗，查看其是否存在松動或者移動的現(xiàn)象；第三，還需要對安全閥密封面泄漏問題進行高度關注，及時采取必要的維修措施，例如對密封面進行研磨或者更換密封面，密封面泄漏很有可能會從微量泄漏逐步演變成大量泄漏，最終影響到整個承壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)；最后，安全閥運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，需要對其進行定期排放，可以利用手動排放試驗對安全閥進行排放測試，確保安全閥能有效地起跳。

4 結語

總而言之，使用單位和校驗機構應嚴格按照標準規(guī)定，做好安全閥的選型、校驗與維修工作。對安全閥進行定期校驗與維修是保證石油化工企業(yè)順利生產(chǎn)的有效手段，在校驗與維修過程中，對安全閥運行中存在的各類問題，采取必要的檢維修策略，徹底排除安全閥的不安全因素，保障承壓設備處于安全狀態(tài)。