緒論
安全閥是一種安全保護用閥，安全閥屬於自動閥類，主要用於鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。是鍋爐、壓力容器、壓力管道的安全和經濟運行的重要安全附件之一，是一種超壓防護裝置。它的啟閉件受外力作用下處於常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規定值時自動開啟，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值。其的功能是：當鍋爐壓力容器內壓力超過某一定值時，就自動迅速開啟排放容器內部的過壓流體，併發出較大的響聲，警告操作人員採取降壓措施；當壓力回復到允許值后，安全閥又自動關閉，使容器內壓力始終低於允許範圍內，不致於因超壓而釀成爆炸事故。
2 三萬五分子篩蒸汽加熱管道安全閥
北京首鋼氧氣廠三萬五空分系統，2004年引進自法國液空，是當時世界上比較先進的空分系統。氣體過濾採用較先進的複合分子篩過濾吸收，蒸汽加熱使分子篩恢復再生。
在蒸汽管道通往E08蒸汽再生加熱器中，設置一安全閥（廠內編號：V024），以控制蒸汽管道的壓力穩定。此型號為A48Y-16C的安全閥為國產，浙江羅浮鍋爐附件廠生產製造，整定壓力1.0MPa。（管道施工部門為浙江杭州某單位，安全閥的選型、管路布置、冷凝液排放方向均有該廠確定，具有很大的隨機性）。該蒸汽管道工藝管線圖如下圖一。
圖一：三萬五蒸汽管道工藝管線圖（蒸汽再生加熱器段）
當管道相對壓力高於1.0MPa時，安全閥起跳。高壓蒸汽及其冷凝水通過放空管，由高空排放至大氣中，部分冷凝水由排水閥排出。
蒸汽壓力的正常與否，直接影響E08 蒸汽再生加熱器的加熱效率，E08的加熱能力直接控制分子篩的恢復再生。分子篩是空分設備氣體凈化的核心，必須有它的正常運轉和再生空分才能正常運轉。所以，此安全閥V024的正常運轉關乎整個三萬五空分的生產穩定，屬於關鍵附件，必須保證靈敏可靠地運行。
分子篩蒸汽管道安全閥技術參數表
生產廠家
浙江羅浮鍋爐附件廠
型號
A48Y-16C
公稱直徑
80mm
流道直徑
50mm
壓力等級
0.8～1.3MPa
公稱壓力
1.6MPa
整定壓力
1.0MPa
排放壓力
1.03MPa
回座壓力
0.9MPa
開啟高度
≥12.5mm
適用溫度
≤350℃
適用介質
蒸汽等
額定排量係數
0.7
產品編號
04010769
出廠日期
2004年01月
廠內編號
V024
表一：V024技術參數匯總表
3 存在問題
該安全閥操作非常不穩定，尤其是在管路開啟操作時，儀錶記錄顯示壓力在0.89MPa，（還未到達1.0MPa的整定壓力），該閥就已經起跳了。而且，即使壓力下降至0.82MPa后，（已超過整定的回座壓力0.9MPa），閥門依然不能關閉。而且閥盤在閥座上不規則跳動，蒸汽間歇性地排出，排出過程中安全閥和管路劇烈振動，並伴有刺耳的汽笛聲響。開啟排水閥，有大量冷凝水排出。
由於安全閥不能正常關閉，造成大量蒸汽泄露，整條蒸汽管路都受到影響。必需操作人員手動關閉安全閥之前的隔斷閥，方可阻止泄露，恢復管路穩定。
這造成了大量的蒸汽泄露，整條蒸汽管道氣體壓力不穩定。手動操作時，排放的蒸汽對操作工的人身安全也是一種威脅。
4 原因分析
4.1 工藝管道原因
4.1.1管道擾動。首鋼氧氣廠的蒸汽供應，統一通過蒸汽管道，由首鋼動力廠調配。兩廠相距較遠，經過幾千米的管道輸送，管路壓損嚴重。同時由於氣體冷凝，管道中存在大量的冷凝水。氣體輸送過程中，氣水兩向流動，相互影響，頻繁對管道和管道附件造成衝擊，擾動非常嚴重。此種流體擾動，外加氣液混合物對管壁、彎頭、閥門的衝擊，安全閥活動部分很容易引起疲勞損傷。
管道冷凝水的衝擊是安全閥破壞的根本原因。
4.1.2安全閥位置設置有誤。安全閥V024與蒸汽管道連接採用了三通管焊接，安全閥處於側位，由三通的側面法蘭直接連接。安全閥閥座與主管道只有20cm，管道中的流體擾動直接衝擊到閥座的閥片。
圖二：V024安全閥裝配位置示意圖
安全閥與主蒸汽管道相距太近是閥體密封破壞的直接原因。
4.2 安全閥原因
從現場拆卸，送至車間拆檢發現：閥盤與閥座接觸部分出現疲勞磨損，且磨損部位集中在一側。
安全閥V024在出現故障之前，很少有開關動作，閥片和閥座基本處於壓緊靜止狀態，不應出現過於嚴重的疲勞磨損。磨損集中在同一位置，屬於蒸汽和凝水持續衝擊同一地方造成的，而閥門不能正常回座是引起磨損的直接原因。
是什麼使得閥盤迴座產生偏斜而導致余隙，最終導致閥門事故？
經檢查發現，該閥體放空出口水平並有一定向上的傾角，由於雨雪積水、蒸汽冷凝水和風塵，放空管道內存有大量的灰塵、沙粒、脫落的銹渣。而氣體出口水平，積水使得雜質回灌到安全閥腔內。
拆檢過程中發現：
1.觸頭與閥盤間的雜質淤積，已經影響了閥片的正常擺動，而且可能導致觸頭的壓緊點偏離閥盤的中心，致使閥盤受力不均勻；
2.導向套之間存在灰塵，並且灰塵在接觸面形成豎條形碾痕，在很大程度上導向套的靈敏穩定運動，是導致閥盤不能完整回座的重要原因；
3.閥盤和閥座雖無灰塵雜質，但由於水蒸汽的存在和環境高溫，表面存在一定的鏽蝕現象。
圖三：A48Y系列安全閥結構示意圖
圖四：A48Y系列安全閥開啟狀態示意圖（白色為蒸汽）
圖五：A48Y系列安全閥回座示意圖
5 檢修整改措施
5.1 延長安全閥體到蒸汽管道的距離，避免冷凝水的衝擊。
原始設計中，安全閥放空口由公稱直徑為Φ80mm長3.5m的放空管，通往高空釋放。由於安全閥的進出口法蘭均為公稱直徑Φ80mm，在現場改造中，截取2m放空管焊接至入口法蘭，使安全閥整體抬升2m，在入口增加一定的氣體緩衝空間，避免冷凝水的衝擊。
5.2 放空出口增設一個向下的彎頭，使管道積水不會迴流至安全閥內。
圖六：工藝管道改造示意圖
5.3 研磨閥座與閥頭接觸面，至光滑平整，並清除表面銹跡。
5.4 研磨觸頭和閥盤接觸點，確保光滑平整。
5.4 在導向套接觸面塗抹二硫化鉬，潤滑滑道。（由於該閥門處於高溫狀態下而且氣流衝擊嚴重，不可使用普通潤滑油、潤滑脂，亦不可採用石墨潤滑）。
5 檢修整改措施
我們在裝置大檢修，對2台安全閥進行定期校驗時，實施這一簡單、經濟、易行的改進方案。經過近4年的運行，安全閥狀況良好，雖然開啟壓力仍未達到離線整定的壓力，但不再出現因彈簧不複位損壞密封面而泄漏，收到了良好的效果，確保裝置的安全運行
6 幾點體會
（1）安全閥定期校驗的重要性
安全閥作為超壓保護裝置，必須具有良好的密封性、較高的靈敏度、足夠的排放量以及極好的回座性能。安全閥在長期的使用過程中由於熱應力和腐蝕介質等因素的作用，會使彈簧疲勞，閥瓣和閥座密封失靈，使安全閥誤動作或泄漏。為確保安全閥在使用過程中有良好的性能，除了製造廠家保證質量外，搞好定期校驗工作是重要環節。現將幾年來的安全閥的定檢情況及工作實踐提出建議，以便進一步搞好安全閥的定檢工作。
（2）定檢中發現以下主要問題：
1．密封面粗糙，精度低。
如遷安氧氣廠，2006年底購置瀋陽某廠生產的4隻50A47—1．6安全閥，定壓0．47MPa。2007年底在安全閥校驗中，因密封面相當粗糙，密封性達不到要求，全部報廢。（已退貨，並編寫退貨聲明屬生產技術質量問題。事故責任與理賠正在協調中。）
2．以假充真。
現在我市出現不少以假充真現象。如一些商店和個人，從舊物市場和廠、礦購回一些舊安全閥回去翻新后出售，大多數密封面粗糙，精度低，密封面有明顯的跳動刀痕，甚至有裂紋和凹坑。從一些密封面的狀況可以看到，有的刀痕是由大刀量粗加工得到的，在定檢中無法研磨。
3．配件不全或不配套。
常見有缺鎖緊螺母，鎖緊螺母螺紋鬆動無緊固調節螺栓，下調節圈內徑過大不能在閥座上固定等。還有閥瓣的外徑大，閥座的內徑小，出現以上情況，整定壓力和密封性能都不夠穩定，極難維修和調試。
4．閥座與閥體聯接處泄漏。
這種情況多見於舊閥。舊閥因閥座與閥體聯接處泄漏而報廢的占報廢總數的0．7％。
根據上述情況，我們要嚴把安全閥校驗的質量關，如果工作中稍有疏漏，就可能造成嚴重的安全事故。
（3）安全閥定檢中應重點注意的幾個問題
1．嚴格區分安全閥的開啟與泄漏。
在現行的大部分安全閥試驗台上調試安全閥的開啟壓力，調試方法有二種，一種視覺，另一種是聽覺，如觀測壓力表指針的變化，或聽安全閥氣體排出時發出的聲音。對密封性較差的安全閥，用前一種方法有困難，往往用后一種方法。但由於閥的密封性差，在調試中安全閥未進入所需調整壓力時，已發生氣體泄漏排出，此時必須嚴格區分是開啟還是屬於泄漏，以免造成誤檢。
2．注意安全閥的公稱壓力、彈簧工作壓力等級與開啟壓力是否匹配。
如：首鋼某廠2003年9月份，送檢的安全閥型號A48-1．6、壓力等級為1．3MPa～1．6MPa，而洗煤廠鍋爐最高工作壓力為0．54MPa，在這種情況下就無法調試。
3．注意閥體與閥座聯接處泄漏。
4．零部件殘缺不全、密封面有裂紋和凹坑、嚴重腐蝕等缺陷有無維修價值。
（4）選用安全閥的幾點建議
1．定檢情況看，目前首鋼市安全閥市場仍存在一定量的低劣品。作為製造廠家，應進一步強化質保體系，防止不合格產品出廠和流入市場。
2．安全閥的結構並不複雜，但結構中的密封、升力、對中、載入，調節機構有嚴格的考慮，安全閥的開啟壓力、排放壓力、回座壓力和密封性都要有嚴格的要求。
3．各用戶在購置新閥的時候，一定要按使用壓力範圍去選，並考查該閥是否是正規廠家產品，是否有產品合格證等。
8 結束語
通過此次改造，北京首鋼氧氣廠徹底解決了浙江羅浮鍋爐附件廠生產製造的，編號為V0243的一隻安全閥。至今該閥運行良好，每次檢測結果都顯示密封性能優異。此次改造對氧氣廠其它類似設備的類似問題都有很高的借鑒意義。
