2021年中級注冊安全工程師《技術(shù)基礎(chǔ)》高頻考點:壓力容器安全閥密封性能的重要性

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壓力容器安全閥密封性能的重要性：

安全閥作為壓力容器、壓力管道的安全附件對設(shè)備系統(tǒng)的安全運行有非常重要的作用，安全閥的密封性能是安全閥性能的重要指標。安全閥除超壓時必須開啟泄壓外，其他工作時間應(yīng)能可靠地達到密封要求，不得出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。在正常工作狀態(tài)下，安全閥的密封性不好是安全閥結(jié)構(gòu)的一個很嚴重的缺陷。安全閥泄漏一方面造成工作介質(zhì)損耗，另一方面有毒、易燃易爆介質(zhì)的泄漏，還會嚴重污染環(huán)境和危及人員的生命財產(chǎn)。此外，安全閥的泄漏還會加速密封面的破壞和安全閥內(nèi)件的腐蝕，最終導致安全閥的完全失效。在用安全閥的定期校驗和維修，應(yīng)采取必要的措施進行閥瓣研磨和試驗以保證安全閥的密封性能滿足使用要求。

2安全閥產(chǎn)品與使用對密封性能要求的側(cè)重點分析

安全閥密封性能產(chǎn)品標準的規(guī)定

作為合格產(chǎn)品的安全閥在沒有其他特殊規(guī)定的情況下，其密封性能指標一般應(yīng)滿足GB/T 12242-89《安全閥性能試驗方法》的要求。該標準對安全閥密封性能的規(guī)定是當整定壓力pz < 0.3MPa時，密封試驗壓力pt = 整定壓力pz-0.03MPa;當整定壓力pz ≥ 0.3MPa時，密封試驗壓力pt = 90%整定壓力pz。

安全閥產(chǎn)品性能試驗標準之所以有如此規(guī)定是基于安全閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。以彈簧式安全閥為例，安全閥的密封是靠彈簧的壓力維持的，為建立密封需要一個力使密封面保持全面接觸。這個加于密封面上的力叫比壓，保持密封的最小比壓取決于密封結(jié)構(gòu)和密封面的材料、質(zhì)量和寬度。當工作壓力升高到一定程度，密封面上的比壓減少，密封的可靠性降低，當密封面上的比亞低于保證密封的最小比壓時，雖然安全閥還未達到開啟的條件(工作壓力小于外部彈簧力)，但安全閥已處于泄漏狀態(tài)。

根據(jù)標準提出的試驗要求，在標準的設(shè)計和生產(chǎn)條件下，合格的安全閥產(chǎn)品保證密封的最少比壓pmin是0.03MPa或10%pz。這意味著實際工作過程中設(shè)定的比壓應(yīng)該等于或高于這個規(guī)定值，否則安全閥的密封性能就沒有了保證。

壓力容器安全閥密封性能使用要求

按規(guī)程要求：固定式壓力容器上只裝1個安全閥時，安全閥的開啟壓力pz不應(yīng)大于壓力容器的設(shè)計壓力p，且安全閥的密封試驗壓力pt應(yīng)大于壓力容器的最高工作壓力pw，即pz ≤ p，pt > pw。

實際生產(chǎn)使用過程中，對于已經(jīng)選定的合格安全閥的最小比壓pmin一定，那么壓力容器安全閥在非開啟的工作狀態(tài)下保證密封可靠的條件是：

(1)如果設(shè)計壓力p確定，在容器上安裝的安全閥開啟壓力pz等于設(shè)計壓力p時，則容器選擇的最高工作壓力pw不得大于設(shè)計壓力p - pmin。即最高工作壓力必須小于設(shè)計壓力(pw < p)。

(2)如果按生產(chǎn)工藝要求規(guī)定了容器的最高工作壓力pw，則容器設(shè)計時應(yīng)該考慮設(shè)計壓力p大于等于pw + pmin。而不是僅僅考慮滿足最大工作壓力的要求(p ≥ pw)。

(3)如果按生產(chǎn)系統(tǒng)安全生產(chǎn)要求規(guī)定了安全閥的開啟壓力pz，則容器的最高工作壓力pw不應(yīng)大于pz - pmin。

另一方面，如果基于設(shè)計、生產(chǎn)和安全考慮壓力容器的設(shè)計壓力p、最高工作壓力pw和安全閥的開啟壓力pz都已經(jīng)確定，那么確保工作中安全閥保證密封的條件是安全閥最小比壓pmin應(yīng)小于pz - pw。這是工業(yè)使用對安全閥產(chǎn)品超出標準部分的要求。

事實上，在石油化工生產(chǎn)過程中，壓力容器最高工作壓力pw和安全閥的開啟壓力pz之差小于0.03MPa或10%pz的情況屢見不鮮。根據(jù)統(tǒng)計某石化公司煉油廠1年中檢定的1483臺安全閥中，出現(xiàn)這種情況的安全閥為32臺，占總數(shù)的2.16%。這些安全閥在校驗過程中安全閥密封試驗壓力pt可以達到GB/T 12242-89安全閥性能試驗方法規(guī)定的要求，但由于產(chǎn)品的先天條件決定其難以達到安全閥密封試驗壓力pt大于最高工作壓力pw的要求。在這樣的情況下如果僅僅按產(chǎn)品的標準要求校驗試驗，那么這種校驗試驗并不能滿足實際生產(chǎn)的需要。因此在用安全閥定期校驗進行的密封試驗應(yīng)該是最高工作壓力下的試驗。

3安全閥產(chǎn)品與使用密封性能不一致解決辦法

根據(jù)以上分析，為適用于安全閥使用中生產(chǎn)工藝和安全要求的更小的pz - pw，(最高工作壓力pw和安全閥的開啟壓力pz接近)應(yīng)該采取的解決辦法有：

(1)壓力容器安全閥使用方以合同附加要求的形式對安全閥密封性能向產(chǎn)品生產(chǎn)方提出比現(xiàn)行標準更高的要求。

(2)安全閥設(shè)計、制造采用其他更加有效的密封材料、結(jié)構(gòu)和形式，降低安全閥產(chǎn)品的最小比壓。

(3)使用方允許安全閥泄漏，安裝泄漏介質(zhì)回收和應(yīng)急保護裝置，意識到壓力容器最高工作壓力pw和安全閥的開啟壓力pz接近時，安全閥產(chǎn)生泄漏不可避免，在使用過程中加強監(jiān)測。

(4)安全閥校驗修理過程中提高研磨水平，提高安全閥密封性能等級。壓力容器安全閥定期校驗過程中的密封試驗壓力應(yīng)該是壓力容器的最高工作壓力。

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