石油化工环境保护综合治理阀门泄漏的原因分析及其设计选型的优化张百麟（巴陵石油化工设计院，414007）型建议产过程中阀门的泄漏问题下面就石油化工装文篇电话：5 5 1前言随着我国石油化工生产规模的不断发展壮大，在取得了良好的经济效益和社会效益的同时，对环境污染的程度也日益加大与其它行业相比，石油及化工行业对环境的污染程度更大，应该引起我们的重视我们对“三废*（废水、废气、废渣）的达标排放已经采取了一定的措施进行积极的治理，并取得了一定的成效。但是还有一些污染源没有引起我们足够的重视，阀门的泄漏就是这些污染源中有代表性的一种由于阀门的用量庞大，由各种原因造成的阀门泄漏，不仅对环境造成严重的影响，而且也造成严重的原材料和产品的浪费，有时还会引起严重的安全事故因此，我们有必要也应当重视化工生置中引起阀门泄漏的原因以及防止和消除泄漏的方法做重点讨论2阀门泄漏原因分析阀门是化工生产装置中必不可少的控制设备，是用来保护管路、实现装置安全有效运行的一个基本管路元件，其作用是启闭管路、调节管路及系统压力、调节管路中流体的流量、改变介质输送方向等，以满足工艺过程的要求阀门的种类繁多，但根据其不同的用途大致可以分为理工大学化工学院高分子材料专业，工学学士。曾获巴陵石化公司科技进步二等奖及岳阳市科技进步二等奖各1项，获中国石化总公司优秀QC成果奖，已发表论如下几类：（1）用于启闭管路的闸阀、截止阀、球阀和蝶阀等；（2）用于调节流体流量的调节阀有气动和电动两种类型）；（3）用于降低流体压力的减压阀；（4）用于保证介质单向的止回阀；（5）用于限制管路系统和设备的操作压力，使其低于某一特定值，从而保证设备和管路系统安全运行的安全泄压阀；（6）用于排放蒸汽管路系统中蒸汽冷凝水的疏水阀；（7）用于介质的取样分析的取样阀等等。

　　一般情况下弓I起阀门泄漏的原因有下列几种：阀门的设计和制造工艺存在问题，造成阀门密封不严而导致介质的泄漏，多为渗漏或小流量连续排放只要选择质量优良的产品，就能避免这种情况的发生阀体通常是铸造的，容易形成砂眼，阀体上的砂眼有时也能导致介质的泄漏，这种泄漏一般表现为渗漏，流量较小，阀门在做水压试验时就能被发现更换阀体或选择质量优良的阀门产品就能避免该情况的发生阀板或密封面变形造成密封不严，从而引起介质的泄漏，一般成渗漏或小流量连续排放在阀门的制造、运输、检验、安装和使用等过程中损伤了阀门的密封面，造成密封不严，从而导致阀门泄漏，这种泄漏也表现为小流量的渗漏。

　　密封填料的不严密，造成介质在密封填料处泄漏，这种泄漏一般也表现为渗漏，流量一般较小，但介质通常沿阀杆从管道中漏出，直接污染周围环境阀门的阀杆在某个位置被卡死，无法关闭阀门或使阀门关闭不严，从而造成介质泄漏这样的泄漏往往流量较大，对生产装置和周围的环境容易造成严重的危害。

　　流体内含有固体杂质造成阀门关闭不严，从而引起介质泄漏。这种泄漏可能是小流量的渗漏也可能流量较大制造阀门的零部件所使用的材料不能满足操作介质的腐蚀性和高温的要求，导致阀门在使用过程中被腐蚀，或在高温下零部件的强度降低或被完全破坏，从而导致阀门泄漏。这由以上情况所引起的泄漏，所造成的经济损失和对环境的污染情况又因介质的特性和其危害程度的不同而有所不同如果是气体介质，则很容易在空气中扩散传播，其污染半径就会较大液体介质则会通过对地面的渗透产生污染，也可能通过明沟或暗沟流入排洪渠，污染江河湖泊及其它绿色环境这种泄漏和污染有时缓慢和轻微，有时则具有突发性和异常猛烈。如前苏联的切尔诺贝利核电站就是因为一个阀门的问题而酿成的灾难，不仅造成了重大的人员伤亡，所造成的直接和间接的经济损失及环境破坏也难以估价。所以，从安全生产的角度来看，阀门泄漏所造成的破坏不容忽视而从环保的角度来说，一个阀门的泄漏所造成的污染也许不大，但成千上万个阀门的泄漏所造成的污染就不容忽视了。对于我们这样一个经济基础相对薄弱的发展中国家来说，环境保护方面的投入还是极为有限的对阀门泄漏这类污染源可以通过简单的方法得到有效的治理，而并不需要额外投入大量的资金统计数据表明，工业装置中约22的阀门存在泄漏问题，所造成的直接经济损失约占总损失的3~5如石油加工业中，以一套5000kt/a规模的常减压装置为例，一般情况下有5000个左右的阀门，由其中平均20的阀门泄漏所造成的经济损失和给环境造成的污染的确是不容忽视的，要是从全石化行业乃至全国范围来看这个问题，那就十分可观了。

　　3阀门设计选型的优化根据以往设计施工和实际操作的经验，阀门的选用除了满足有关工艺要求设计规范的规定外，还应充分考虑各种具体情况，使其尽可能与操作条件相匹配，大限度地满足使用要求阀门选用的合适与否将很大程度上决定阀门在生产过程中使用的好坏，使用寿命的长短，以及是否将泄漏的程度降至低这牵涉到阀门形式的选择，阀门本身的设计、制造，阀门材料的选用等多方面的问题选择阀门形式时，要从工艺条件的要求和种泄胯的大多嫌况下严重―此设计规范的要求等角度进行全面优化考虑wExnki石油化工环境保护有发生疲劳、破裂，不漏pJM圈密封也获得了广泛的应用门的用途，介质的温度、压力、流速、压降以及介质的腐蚀性等，是直接影响到阀门选型的主要因素对于液体气体或两相流体，使用闸阀或截止阀与使用球阀相比，其效果会有明显的不同。球阀的气密性优于闸阀和截止阀，开启和关闭的速度也要迅速得多，但可以使用的温度范围却大大小于闸阀和截止阀。一般情况下，大多数球阀都不能在高温下使用。闸阀和截止阀在高温情况下的性能比较稳定。球阀的压力损失比闸阀和截止阀要小，相比之下截止阀的压力损失比闸阀的压力损失要大一些，这是由阀门内在的构造形式所决定的对于不同的物料流速及调节流量的效果，使用不同类型的阀门其效果也会大不一样。高速流的情况一般不宜使用截止阀，因为在高速流的情况下截止阀的压力损失大，但截止阀对流量的调节作用却比闸阀和球阀要好得多。在选择阀门类型时，还要根据介质的温度和腐蚀性考虑制造阀门所使用的材料制造阀门所的材料必须满足阀门使用点的工艺条件的要求根据使用点的工艺要求合理地选用制造阀芯和阀体的材料，可以延长阀门的使用寿命而不必大幅度撒P费甩单纯地追求高等级的材质只会造成材料的无浪费在大多数情况下，阀门的阀杆与填料以及法兰与垫片之间产生外漏所造成的后果，往往比阀座的内漏更加严重。在工业生产中，阀门的外漏不但造成原材料及能源的浪费，还会直接污染环境，伤害农业，甚至引起火灾、爆炸中毒等危害生命安全的事故，给国民经济造成严重损失因此，阀门的外漏情况如何，是文明生产和安全生产的重要标志，也是衡量一个国家工业生产管理水平和技术进步程度的一个尺度由于阀门填料函密封的泄漏以及阀体连接部位密封的泄漏是造成阀门外漏的关键所在，下面就来专门分析阀门阀杆的填料函密封和阀体连接部位的密封情况。

　　3.1阀杆的填料函密封阀杆密封有填料密封和无填料密封之分波纹管及膜片密封属于无填密封，与填料密封相比，其优点是密封性能可靠，只要密封元件没密封件制造较困难，成本高，而且使用过程中一旦破裂，渗漏将会十分严重，因此在使用无填料密封时，往往还要加一道填料密封。填料函密封虽不及无填料密封可靠，但由于结构简单，加工制造方便，价格低廉，因此使用较普遍填料函由填料箱、填料和填料垫以及填料压紧机构等组成填料箱设置于阀体或阀盖上，起容纳填料的作甩填料垫置于填料箱底部，起支撑填料的作用。密封填料又分软质密封填料和成型填料两种。软质密封填料的基本材料有石棉纤维、氟纤维和碳素纤维等；成型填料有0形密封圈、V形填料等。传统的软质填料密封是靠填料压盖的轴向压力，使之在阀杆与填料以及填料与填料箱侧壁之间产生一定的径向接触应力（径向比压）而达到密封的。因此，要达到密封，压盖的轴向力必须相当大，这就造成填料与阀杆之间摩擦转矩增大，磨损增加，因而软质密封填料磨损快，须经常拧紧填料压盖螺栓或更换填料才能保证较好的密封效果成型填料系以橡胶、工程塑料等弹塑性材料为原材料，采用模压成型或车削加工制成的各种环行密封圈。相比之下，成型填料结构紧凑，密封性能好，品种规格齐全，适用范围广，因此，目前采用较为普遍采用合适的填料密封及填料密封组合，可以提高阀门使用的可靠性延长阀门的使用寿命，如柔性石墨环填料的组合使用就比单纯的柔性石墨环填料的密封效果好。目前国内用单纯的柔性石墨环填料的情况比较多，而国外用柔性石墨环填料组合的使用已开始流行，并且取得了良好的效果2阀体连接部位的密封阀体连接部位密封系指阀体与阀盖之间的密封，一般情况下为中法兰连接密封，当阀门公称直径较小时为螺纹连接密封。就其密封性质而言属于静密封，它应满足下列要求：（1）当温度和压力急剧变化时密封要可靠；（2）多次拆卸而不损坏密封元件；（3）结构简单紧凑、金属消耗量少；（4）对振动和冲击载荷不敏感；（5）能满足各种工作介质的使用要求阀体连接部位通常采用榫槽式或凹凸式平垫片密封，近年来，0榫槽式平垫片密封，是将平垫片安装在封闭槽中，这种结构在密封面上可产生很高的密封比压，通常远远超过垫片材料的屈服极限，从而保证了可靠的密封性。它适用于卩修4. 0MPa的中高压阀门这种密封结构的缺点是：当拆卸阀门时，垫片难于从密封槽中取出，如果硬性取出，往往会将垫片损坏凹凸式平垫片密封，是将平垫片安装在凹凸面法兰的密封面上，与榫槽式密封结构相比，具有以下优点：（1）拆卸阀门时，垫片容易取出；（2）由于密封槽呈阶梯状，因此加工工艺性妊平垫片的材料，根据工艺参数和流体性质，可选用铝紫铜*lC*8Ni9和橡胶石棉板等氟塑料也是常用的垫片密封材料，但由于它具有冷流性，如果密封结构设计不当，将导致不良后果O形密封圈密封，其结构简单，制造方便，只要密封结构设计合理，装配后就能产生足够的径向挤压变形，可不必轴向加载即可达到密封，因此，将它用作法兰连接密封，可以大大减小法兰的尺寸，减少螺栓的数量和尺寸，从而减轻阀门的重量对于低压小通径阀门为减小阀体结构尺寸和重量，阀体一般采用内螺纹连接，而连接处的密封元件也可采用上述平垫片式或0形密封圈式。

　　除了上述引起阀门泄漏的关键原因以外，由阀杆的设计和选材不当而引起的泄漏也不容忽视阀杆是阀门中重要的受力零件，阀杆材料必须具有足够的强度和韧性，能耐介质大气及填料的腐蚀，耐擦伤，工艺性能好。为了提高阀杆表面耐腐蚀耐擦伤性能，一般应对其进行表面强化处理目前，制造阀杆的材料国内大部分使用马氏体不锈钢，但这种不锈钢耐缝隙腐蚀能力较弱，这是由于酸性物质的作用，使阀杆表面的钝化膜破坏而产生的局部腐蚀，因此好用奥氏体一铁素体双相不锈钢，可以增强阀杆耐缝隙腐蚀的能力，从而使阀杆处的泄漏得到有效的控制4结束语从以上所述内容我们可以清楚地看到，在工业生产中阀门的泄漏是不容忽视的问题，它对生产的经济性、安全性以及对环境都会带来重大的影晌消除阀门泄漏的关键在于优化阀门结构的设计，根据不同的工艺条件合理选择制造阀门的材料，提高阀门生产过程中的质量控制水平，以及根据化工生产过程中各种不同的工艺条件优化阀门的选型在化工生产过程中有效地解决了阀门的泄漏问题，就可以很大程度上满足安全生产的要求，大幅度减少跑冒滴漏所造成的经济损失，以及有效地减轻化工生产过程中所造成的环境污染。