石油化工装置阀门密封原理及泄漏原因分析

贾华+刘艳玲+刘国富

摘 要：石油化工是我国的重要支柱产业，与国家的发展和人民群众的生活有着密切的关系。石油化工企业是我国能源转化生产的主要企业，对国家发展的作用不言而喻，所以石化的安全问题就引起全社会的高度关注。阀门是石化装置不可或缺的构成部分，也是石化炼油装置重要的组成单元，其密封性能直接影响着装置的安全性，一旦出现泄漏就会产生严重的后果。文章对石化装置阀门的密封进行详细的了解和说明，对其产生泄漏的原因也进行了深入分析，并给出防止阀门泄漏的相关对策。

关键词：石油化工装置；阀门密封原理；泄漏原因

中图分类号：TU276.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0183-02

引言

在石化装置的整体结构中，阀门是其中最为关键单元之一，起到流体流量控制的作用，并担负着保护管路、保证装置安全的责任。在石化装置的生产中，其产品大多具有毒性或腐蚀性，还存在爆炸危险，如果阀门的密封出现问题，就会出现产品泄漏的危险，对其周围的环境还会造成较大的污染。石油化工企业，一直以来都在阀门的维修和更换方面投入大量的资金，力图实现阀门的良好密封，延长阀门的使用寿命，所以阀门的选用就要慎之又慎。

1 石化装置阀门的密封

1.1 内密封

阀门的内密封是指其与启闭元件接触的部位，这个部分经常会遭受残留产品介质的腐蚀，同时还会受到启闭元件运行的磨损，极易出现泄露的情况。内密封的主要作用就是切断管道中石化产品介质的流动，保证其渗透泄漏的数量不超过标准。内密封的形式，主要是根据其密封面的情况决定的，其形式主要有平面、锥面、球面三种。

图1是石化装置阀门的锥面密封效果，其与相关元件的接触部位较小，容易达到密封的效果，在防泄漏方面有很大优势，但其对阀座部位会产生较大磨损，所以在施工时就要针对具体情况对阀座进行适当的处理，增强其硬度和寿命。其中a图在常规的密封阀门使用，b图的密封方式只适用于密封面为针形的阀门，c图为锥面密封的效果。

1.2 外密封

外密封是指石化装置阀门和阀盖连接处的密封，还包括阀杆的位置与填料函之间的密封。连接处的密封主要在阀盖处进行工作，应该满足温度和受压力的变化条件；可以简单的拆卸，不损坏其他元件，且对金属材料的消耗应该尽量减少；最重要的还是要能承受介质（石化产品）的冲刷。

阀杆的密封填料，主要包括波纹管材料和膜片的密封，填料式的密封又分为软填料（主要通过压盖产生填料的轴向力）和成型的填料（常用的材料包括石墨、塑料、金属及碳纤维）。其密封的形式主要有外部、内部和双向压紧软填料等三种结构。

密封面的材料一般有非金属材料、金属类材料两种，常用的材料有橡胶和塑料，还有具备良好耐磨耐腐蚀性的轴承合金，还有其他适用于石化产品的铜合金、铬镍不锈钢等。

2 石化装置阀门泄漏的原因

石化装置中的阀门泄漏，分为内部和外部泄漏两个方面。一般情况下，在石化装置产生的泄漏中，外部泄漏会造成更为严重的影响，包括石化产品的燃烧及爆炸，以及扩散造成的环境污染，还会对附近居民的身体健康产生极大的危害。

2.1 阀门外部泄漏的原因

阀门在外部造成的泄漏，其主要原因在各部位的密封处。

首先是阀体出现的泄漏，其外在表现一般都是阀体出现渗漏，造成的泄漏较少；阀杆处主要是阀门落下时与接触面有较大空隙，或阀杆被卡导致阀门关闭出现问题，此处的泄漏会造成大量石化产品的流失，对环境的污染也较为严重；在阀体连接的地方发现泄漏，主要是因为密封构件的尺寸或类型不符合密封要求，密封面的材料质量存在问题或管道的相关配置不合理。

2.2 内部泄露的原因

首先是在阀门的设计和制造上，出现阀门设计与实际要求存在差距，导致介质的渗漏；在制造质量和工艺上出现问题，在使用过程中出现了变形，在严密性上出现较大的问题，与阀门之间出现了空隙，使得石化产品从空隙中发生渗漏；阀门在完成制造進行运输的过程中受到损伤，或在安装和使用的时候出现密封问题，石化装置中介质的渗漏和流失就会出现；最后是石化产品的问题，主要表现为介质中的固体成分堵塞在阀门和接触面之间，使阀门出现关闭不严实的问题，造成泄露[2]。

石化产品的泄漏，会以介质的形态造成不同的影响。如果相关的介质是处于液态，就会通过渗漏或流失进入土地或河流，造成土地污染和河流水源污染，对附近居民的身体健康会产生极为严重的威胁；如果为气态介质，就会随着空气的流通传播开来，会对某一地区的降水、生活用水及土地造成严重的污染。

3 防止石化装置阀门泄漏的对策

3.1 优化阀门性能

阀门性能的优化，涉及到阀门选型、设计和制造以及材料的选用。在阀门的选型上，要从制作的工艺和阀门的设计规范角度出发，综合考虑石化产品的温度、腐蚀性、压力等要点，选择符合要求的材料，实现阀门性能的最优化，满足其使用的要求，使其与操作规范相适应。

另外，阀门形式的选择也非常重要，要针对石化产品不同的形态选取适当的阀门。除常规的液体介质外，石化企业还会出产气态的产品，其在管道的流通过程中，符合液态介质要求的阀门（如平面、针形的阀门）在阻断方面的效果就大打折扣，在防泄漏的效果上就会变差。对气态介质流通的管道来说，选择相对应的阀门就相当重要，一般来说，球形阀门对气态介质的阻断效果较好，这是因为其气密性较好，启闭的速度也很快，但其适用的温度范围较小[3]。

3.2 阀杆防泄漏措施

阀杆处出现的泄漏，其主要原因在阀杆的材料选择方面。阀杆的主要作用是控制阀门的启闭，所以就会受到较多的磨损，这就会导致阀杆部位出现渗漏；如果其材料较差，在频繁的使用过程中磨损情况就会十分严重，会导致介质渗漏，甚至会影响到阀门的启闭，出现大范围的介质流失。针对这种问题，就要从介质的腐蚀性出发，对不同的介质应用不同材质的阀杆材料，常用的方法有选择合适的材料及进行表面处理，阀杆表面的处理一般都是进行表面热处理，或直接在表面镀金，这种方法虽然能较好的提高阀杆的耐磨度，但在成本上会超出预算。

3.3 阀盖连接的防泄漏措施

阀盖连接部分的泄漏，主要是密封构件的尺寸或类型不符合密封要求，还包括管道的配置不合理，以及垫片、螺栓的使用不规范等原因。对于这些方面出现的问题，首先要在施工过程中注意其尺寸和类型的要求，实现阀盖连接良好的密封性，在密封面的处理方面，要避免出现划痕或表面缺陷，保证其表面的平整，防止密封面出现介质泄漏。另外，在加强密封性时，对软填料的材质进行严格筛选，确保连接处的密封性，防止介质泄漏[4]。

4 结束语

石化装置对密封性能的要求非常严格，一旦出现密封问题导致介质泄漏，就会造成严重的后果。本文对阀门的密封进行了详细的分析，分别从内部和外部的密封入手，深入分析总结介质泄露的原因，并针对出现密封问题的部分提出相关的防泄漏对策，旨在给石油化工装置提供防泄漏的方法以及处理泄漏问题的措施。

参考文献：

[1]张智.浅析石油化工装置阀门密封原理及泄漏原因[J].广东化工，2015，42（12）：179-180.

[2]苏祥，李强，郭金.石油化工装置阀门密封及泄漏问题研究[J].中国新技术新产品，2016（4）：186-186.

[3]纪晓山.石油化工装置阀门密封原理及泄漏处理[J].化工设计通讯，2017，43（3）：67-67.

[4]吴鹏超.石化管道场站阀门泄漏原因分析与对策[J].工程技术：全文版，2016（5）：311-312.endprint