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摘 要：高压天然气管道在截断阀室和站场内均设置有大口径球阀，主要用于截断干线气源和改变工艺流程。但由于设备本体缺陷、天然气气质不纯和阀门安装调试疏忽等原因，经常会出现阀门内漏现象。球阀内漏给长输管道安全生产运行带来极大隐患，特别是在涉及管线打开作业（动火时），带来极高作业安全风险的同时，也极大增加了作业难度和施工成本。
关键字：球阀 内漏 长输天然气管道 检测
0 引言
随着我国经济的迅速发展，近几年国内陆续建成投产西一线、西二线、陕京线、中缅线和中贵线等多条天然气长输管线。球阀作为长输管道系统重要组成部分，大量投入使用，然而，由于制造工艺不成熟、安装调试使用操作不正确、维护保养不到位等原因，导致阀门出现内漏。阀门内漏会对正常输气带来一定负面影响，当涉及到管线打开作业时，内漏不仅增加作业风险，而且也加大了施工的难度和维检修成本。
能够及时发现阀门内漏，快速准确判断内漏部位和原因，依据内漏实际情况制定安全措施，调整工艺流程，不仅能够降低管线打开作业安全风险，同时也可最大程度减少天然气放空、氮气置换等操作带来的资源浪费和维修成本。
1 球阀结构与内漏原因
中缅及中贵天然气管道安装了大量的DN400-DN1000的固定球球阀，固定球球阀一般用于大口径、高压力阀门，阀门的球体只会沿着阀杆做90°转动，而不会相对阀体产生平移。在介质的压力作用下，浮动阀座产生移动，使密封圈压紧在球体上，以保证密封。
从图1中可以看出，无论是球阀处于全开位还是全关位，球体、阀体和阀座（上的密封圈）将会形成一个密封空间（阀腔），当球体与上下游任意一阀座密封圈接触面有缝隙时，密封即失败，阀门上下游高压气体随即窜入阀腔内；而当球体与上下游两端阀座密封圈接触面同时出现缝隙时，此密封腔与上下游联通，输送介质将从上游高压端经阀腔流向下游。
图1 球阀结构及其全开全关示意图
2 现行的内漏检测方式
当对阀门定期维护保养或对阀门上（下）游管段的管线打开作业时，会事先对阀门进行内漏检测，不同的作业目的和工艺特点，选择的检漏方法也不相同，主要有以下几种。方法1：通过能否放空阀腔内压力进而判断阀门内漏情况
此种方法主要分为以下几个步骤：①阀门当前状态下（全开或全关）对阀腔进行放空排污操作；②确认腔内压力排尽后，观察排污口（放空口）有无气体连续排出，没有则说明没有内漏，有气体不断排出则说明阀门内漏。
此方法简单易行而在实际生产中得到广泛的应用，但就地放空排污存在一定风险。由于此方法检查不够严谨，一是存在一定误判风险，二是如若发现内漏，还需借助专业工器具或进一步操作来确认泄漏点和泄漏原因。
方法2：通过放空被测截断阀管段间压力判断阀门内漏情况
首先全关需开口管线（设备）前后截断阀，将管线放空后关闭放空阀，确认有无气体节流声，如果有气流声音，证明阀门内漏，如果无气流生，放置8-24小时后，打开此段管线的放空阀门，观察有无气流声音，以此来确认阀门是否内漏。
此方法检测原理简单，效果直观明显，但由于需切换工艺流程，操作步骤较多，且受放空段容积和放空压力等条件限制，验证花费时间较长。此外，若放空段压力回升，仍需借助专业工器具或进一步操作来确认泄漏点和泄漏原因。
方法3：管线放空注氮检漏法
管线放空注氮检漏的基本原理是，当阀腔内的气体无法排尽时，说明阀腔内两端密封至少一端不严，通过阀门两端分别进行放空和氮气置换，并在阀腔排污口检测排出气体组分，进而判断阀门两端密封情况。
此法存在一定局限性，首先操作复杂，耗时较多；其次需放空天然气并大量使用氮气，浪费能源增加作业成本；最后，由于氮气置换无法达到较高压力，因此仅对阀门严重内漏和全关不到位的情况检测结果较为明显。
方法4：借助专业检测仪器
现有的气体阀门内漏检测仪器主要为超声波阀门内漏检测仪，其基本工作原理为当球体与阀座密封圈之间存在缝隙时，由于密封圈两端存在压差，高压端气体会通过缝隙窜入低压端，并在缝隙处形成涡流。伴随涡流产生声波，声波频率与缝隙大小有关。当分析较大时，声波频率较低，人耳能听到节流噪声；当缝隙较小时，产生频率高于20kHz的超声波，人耳无法听到。
此法主要步骤如下：①关闭阀门，建立大于0.03MPa压差；②利用超声波检测仪测定A、B和处环境超声值；③当B处环境超声值大于A、C处时，则此阀内漏，当B处超声值大于A处但小于C处时，内漏应在下游某处。
图2 超声波检测阀门内漏示意图
3 内漏检测方法的适用性及其优缺点对比
表1给出了上述四种方法的适用性对比，从表中可以发现方法1操作简便，实用性强，但由于其将可燃气体就地放空，对于封闭空间和附近有点火源的地区，是极度危险的。方法2一般仅用于站内管线打开作业时使用（如更换过滤器滤芯），首先需要切换工艺流程，如无备用流程，对生产运行影响较大，操作步骤较为复杂，且仅适用于在被测截断阀间管线打开作业。方法3操作复杂，所需时间较长，还需借助放空与注氮确认漏点与原因，成本较高。方法4操作简单，工作时长较短，适用于工况较多，但在某些高噪声场合（压缩机厂房，节流阀），可能引起超声波检漏仪不能正常工作，造成误判。同时，4种方法均存在无法准确找到内漏点这一缺点，而找到漏点，确定内漏原因才是制定安全防护措施，实施下一步管线打开作业的关键。
表1 内漏检测方法对比
4 组合判别方法
通过对比总结上述4种常用检测方法的优缺点，本文将上述4种方法进行结合，总结了以下检测方法。
此法主要步骤如下：①在“方法4”基础之上，增加2个检测点（阀门两端密封处），利用超声波检漏仪确认阀门内漏情况。②放空阀腔，再次对5个点进行超声值检测，并与首次检测结果进行对比。③当两次检测的超声值均为AE>B>C，且第二次检测数值均大于第一次时，可判断D端存在内漏；当两次检测的超声值均为AC，且第二次检测数值均大于第一次时，可判断E端存在内漏；当两次检测的超声值均为AB>C，且第二次检测数值均大于第一次时，可判断两端均端存在内漏。
图3 新方法检测点示意图
表2给出了2015年某天然气管道全年管道打开作业前对涉及阀门的内漏检测中，使用传统方法与使用新方法得到的不同检测结果，从表中可以看出，本文提出的新方法检测准确，且能及时判断出问题之所在，并且安全系数高。
表2 新老检测方法对比
图4 新方法流程图
5 结语
对比新老五种种检测方法可以发现，总结出的检测方法解决了检测通用性、消除误判风险和推测内漏原因三方面。而方法利用超声波检漏仪不但操作步骤更加简便，且检增加了一次复测，保证了检测结果的准确性。
此法可在长输管道运行企业进行进一步可行性试验，通过大量现场实测对方案进行论证和进一步优化，以满足企业生产需求。在管线打开作业中将会起到重要作用，不但能够排除因阀门内漏误判断带来的安全隐患，降低管道维检修作业难度，减少不必要的天然气放空和氮气置换等，为企业带来可观的经济收益，进一步巩固企业“安全运行、降本增效”的目标。
来源：调节阀信息网
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发表于 2017-6-9 22:30:01
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