內壓自封式閥門(mén)泄漏原因探討和設計參數的選擇

1、概述

　　內壓自封式密封結構是高溫高壓閥門(mén)中法蘭密封副經(jīng)常選用的結構形式,某試驗臺架安裝了兩臺相同的中法蘭密封副為內壓自封式密封結構的旋啟式止回閥。在試驗臺架的多次交變工作壓力和溫度試驗完成后,再次進(jìn)行升壓升溫前常溫試壓過(guò)程中,其中一臺旋啟式止回閥中法蘭的密封副發(fā)生泄漏,采取維修措施均沒(méi)有解決此閥門(mén)的泄漏問(wèn)題。而且另一臺旋啟式止回閥在試驗臺架上工作數年后,中法蘭密封副也發(fā)生泄漏。為此通過(guò)對此閥門(mén)的泄漏問(wèn)題的分析,闡述某些專(zhuān)用試驗臺架和工程選用的專(zhuān)用閥門(mén)產(chǎn)品的設計和設計參數的選擇需認真商榷。

2、技術(shù)參數

　　兩臺旋啟式止回閥(圖1)出廠(chǎng)前曾進(jìn)行了P =42.0MPa的整機閥門(mén)強度及中法蘭密封副密封試驗,無(wú)泄漏。

1閥體　2閥蓋　3密封環(huán)

圖1　內壓自封式旋啟式止回閥

(1)試驗臺架

最高工作壓力　14.0MPa

最高工作溫度　260℃

設計壓力　17.2MPa

設計溫度　350℃

工作介質(zhì)　水

試驗回路管路通徑　65mm

試驗臺架試驗壓力　21.5MPa

每次降至常壓常溫后再次升壓升溫前的試驗壓力　15MPa

(2)旋啟式止回閥

公稱(chēng)壓力　28.0MPa (非標準公稱(chēng)壓力等級)

公稱(chēng)口徑　65mm

閥體、閥蓋材料　1Cr18Ni10Ti

密封環(huán)材料　N6

與試驗臺架回路連接方式　焊接

3、故障

3.1、首次泄漏和修復

　　試驗臺架在進(jìn)行數次常壓升至最大工作壓力和交變壓力、交變溫度(按規定的升降溫度和壓力數率變化)升至最高工作壓力、溫度運行和試驗后,降至常溫常壓保養。再次進(jìn)行升壓升溫前常溫試壓(P = 9.8MPa)過(guò)程時(shí),試驗臺架上的一臺旋啟式止回閥在中法蘭密封副處發(fā)生微量外泄漏(以下稱(chēng)首次泄漏) 。拆解閥蓋、密封環(huán)檢查泄漏部位,密封環(huán)外圓密封面和閥體中法蘭密封面有介質(zhì)泄漏后留下的輕微痕跡。密封環(huán)外圓密封面的介質(zhì)泄漏痕跡為外圓密封面銳角處有軸向長(cháng)×寬約3 ×115mm的毛蟲(chóng)狀痕跡,其痕跡貫穿密封面(圖2) ,用放大鏡觀(guān)察疑似材料的內部缺陷。在閥體中法蘭密封面上有一處介質(zhì)泄漏的輕微痕跡為水印,與密封環(huán)外密封面毛蟲(chóng)狀痕跡相對應。具體部位在垂直閥體通道軸線(xiàn)方向(以下稱(chēng)橫軸線(xiàn)方向)的中法蘭密封面的一端,閥體中法蘭密封面其他部位、密封環(huán)外密封面其他部位、密封環(huán)內密封面和封頭密封面未見(jiàn)泄漏痕跡,各密封面處密封壓痕均勻。