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输油气管道阀门内漏原因分析及应对措施

张超

山东核电有限公司,山东烟台,265100

摘要: 阀门作为输油气管道的重要组成部门之一,其在管线安全中承担着重要任务,随着科技发展、社会进步,输油气管道对阀门的安全性、耐久性以及可靠性等要求也越来越高。
关键词: 输油气;管道阀门;内漏原因;防范措施
DOI:10.12721/ccn.2021.157013
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引言

阀门在输油气管道中起到介质截断、压力调节、介质分流等重要作用,而有关阀门的重要安全问题便是阀门泄漏,且阀门泄漏可分为两种类型,分别为内漏或外漏。而阀门泄漏问题如未及时处理,便会成为重大安全隐患,随时可能产生重大安全事故。当阀门出现外漏时,可通过感官能够直观地看出是否出现介质外泄的情况,并可以采用专门的设备进行检测。而出现阀门内漏时,由于其处于输油气管道内部,从而难以发现,并且容易造成油品污染、压力受限等问题,进而容易引发安全事故。本文主要对阀门内漏进行研究。

1 阀门内漏的原因分析

1.1 阀门开关限位问题

开关限位调整不到位,便是导致输油气管道阀门泄漏的主要原因之一。且对阀门内漏问题进行检查的第一步便是对开关进行检查,看阀门开关是否全关到位。当前输油气管道中的阀门在全关时,阀门的阀球与阀体之间仅需相差 2°~3°,便会导致介质泄漏产生。而由于一般的旋塞阀阀门都有缩径,因此,关闭键与阀体间需要相差 10°~ 15°才会出现内漏现象,且一般导致阀门开关限位不到位的主要情况

有以下几种:

(1)阀门在生产工厂内安装或者是在运输、装卸环节,导致阀门的链接附件与阀门驱动装置配角出现错位,从而导致限位偏差,进而在使用时出现内漏情况。

(2)且对于装配有阀门限位块的球阀、埋地阀门,由于有加长阀杆,阀门会随着使用时期的增长,导致阀门内氧化铁锈以及其他杂物落入阀门下,便容易在阀杆与限位块间堆积灰尘等物体,一旦形成一定的体积,便会导致阀门无法全关到位,进而形成阀门内漏。

(3)由于阀门长时期未得到有效的保养维护,从而导致阀门齿轮箱内的润滑胶变硬或齿轮氧化导致铁锈堆积以及县委螺栓松动等诸多因素,从而导致阀门限位出现偏差,进而出现阀门内漏现象。

1.2阀门密封面的损伤

阀门密封面是阀门的重要组成部分,一旦密封面出现损伤,随着阀门运行时间增长,可能在介质的冲刷下将损伤面积扩大,从而形成内漏。造成阀门密封面损伤的主要原因具有以下几点:(1)在运输装卸过程中,由于装卸方式不当而使阀门与其他坚硬物质接触,从而出现磨损或划伤,进而导致阀门内漏。(2)有坚硬物质进入阀门中,并附在阀座或其他关闭部件上,在进行阀门开关操作时,坚硬物质与阀门密封面进行接触、摩擦而导致阀门密封面损坏。(3)阀门内部构件的材质、设计或热处理不过关,从而使阀门构件的硬度无法达到输油气管道的使用要求,从而导致阀门内部构件被流体高速冲刷而损坏。(4)阀门在开启时,长时间地保持小开度状态下运行,且由于在这种状态下,介质的流速在压力的作用下会得到提升,从而使介质的流速、冲击力加强,进而使阀门内部构件被介质冲击磨损。

1.3阀门内部杂质较多

对于阀门内漏来说,其最主要的一个原因就是内部的杂质较多,这些杂质可以是石头、铁锈、焊渣等,也有可能是施工现场遗留的塑料、工具或者是一些其他的相似物体,产生的原因主要分成以下几点:(1) 阀门在制造初期,试验阶段时没有把内部的水分完全排干,或排干后没有采取干燥、防腐、润滑脂等保护措施,造成阀门内部腐蚀和内部泄漏;(2) 阀门在施工前,安装的时候没有很好地做好防异物措施,使得多余的雨水、石块、泥浆等浸入阀门内部,导致阀体与密封圈之间由于存在杂质而变得不够紧凑,导致阀门底座出现弹簧槽或者是发生“O”形变化,进而导致内漏现象发生;(3) 施工环节中安全系数不够,施工细节做得不够到位,使得施工现场出现的杂物、器具等进入到内部,使得阀门由于密封性不够好而发生内漏现象;(4) 阀门相关的动作频率大,使得多余的杂质与污泥堆积在阀门的密封层,最终导致堆积、硬垫等现象的发生,这种现象一旦产生,阀门就会无法正常关闭,使得内部发生泄漏等。

1.4缺乏维护或维护操作不当而导致阀门内漏

(1)由于部分阀门的维护费用较高,维护方式缺乏科学性、合理性,无法及时对阀门进行保养维护甚至是不予维护,导致阀门因为缺乏维护而使其开关构件与阀座抱死,从而无法进行开关操作或操作困难,同时,由于长时期未经过清理,导致内部杂物堆积,进而阻碍开关或划伤密封,导致阀门内漏。(2)阀门维护操作流程未按照操作规程或操作手册进行,从而由于违规操作导致阀门内漏。(3)依靠密封脂进行密封的阀门管道,因为未及时对其进行补充,从而无法提供密封作用形成内漏。

2输油气管道阀门内漏防范措施分析

2.1 可根据阀门后侧的设备、管线压力变化进行内漏判断

由于阀门关闭后侧管线设备不带压,所以在这时可以根据设备压力变化来判断阀门是否出现内漏现象,其可根据下列公式计算得出:

8.png式中:V X 为公称φ 密封面/h/ 英寸的泄漏量;P 1 为压力容器的初始压力(bar);P 2 为压力容器在检查时所代表的压力值(bar);V 0 为压力容器的体积(m 3 );T 为时间(hr);D 为管线公称φ (in)。

当计算最终结果V X 大于0.04m 3 /hr·in,即可认定为改阀门存在内漏现象。

2.2采用放空阀判断阀门是否存在内漏

如果无法根据上诉方式借助管线、设备进行内漏判断时,可通过阀门放空丝堵以及阀门类介质放空的方法检查阀门是否存在内漏现象;即将阀门设置到全关位置,并缓慢地对阀门进行排污处理,如果阀门内介质能够排空,则代表阀门并未出现内漏,反之亦然。如出现内漏,可根据放空介质后的流量计算其内漏量。

2.3采用流量计测算内漏

利用转换接头把一个流量在0.2L/min 的面板式气体流量计或读数式浮子精密流量计,安置在阀门排污丝堵或排污阀门上,从而直接地反映出阀门内漏量。

2.4根据阀门阀腔的压力变化对内漏情况进行判断

可借用精密压力表、管件等制作阀门内漏测试工具,其具体的操作方式可以分为以下步骤进行:(1)将制作完成的阀门内漏测试工具安置到阀门排污阀或丝堵位置。(2)缓慢、平稳地打开等候测试的阀门,并使阀腔与输油气管道的压力保持平衡。(3)全面关闭测试阀门。(4)实时记录压力表上的数据,且此时的压力为阀腔内压力,可记为P2。 (5)打开预制、专用工具上的截断阀门。并将阀腔内部压力降低10% ~ 15%,之后再关闭介质阶段阀门,且此时压力记录表上所显示的数据为阀腔内压力测试数据。(6)对阀腔的压力恢复时间进行记录。(7)阀腔介质在排空后,如果压力无法上升,则表示阀门不存在内漏现象。反之,则可用上述公式计算阀门内漏量。

结语

综上所述,阀门在输油气管道中起到重要作用,而有关阀门的重要安全问题便是阀门泄漏,造成阀门内漏的主要原因是阀门密封体损坏、阀门密封槽堵塞和阀门部件老化,所以要重视手动油气管道阀门,定期维护和维修,从而及时发现阀门内部泄漏不能,避免发生重大危险事故。

参考文献:

[1] 王维斌 , 党娜 , 朱子东 , 魏义昕 . 长输天然气管道阀门内漏在线检测技术试验研究 [J]. 管道技术与设备 ,2018(04):25-26+52.

[2] 王祥 , 吕鑫 , 杨剑波 . 输油气管道阀门内漏原因及判断 [J]. 石化技术 ,2017,24(12):260-261.