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摘 要：中国石化销售华中分公司汨罗输油站场进、出站球阀存在内漏，严重困扰和影响管道正常输油。产生内漏的原因涉及制造、安装、运行维护等多个方面，主要原因是阀门内部固体残留物（锈渣、砂砾及污泥等）堆积，导致阀门密封失效。加强阀门内漏监测，改进阀门密封件材质及制造工艺、制定和完善阀门安装施工技术要求、加强阀门运行操作维护管理、严格执行阀门定期排渣、注脂润滑管理规定，采用阀门排渣反冲洗装备。
关键字：球阀内漏 原因分析 残物堆积 对策措施
中国石化销售华中分公司管辖湖北武汉—广水、荆门—荆州，湖南长沙—郴州，江西九江—漳州，安徽安庆—合肥等5条成品油长输管线，沿线分布的各类阀门承担着管道平稳运行和安全保障的重要作用。阀门内漏（阀门的启闭件与阀座密封件之间接触处关不严、有泄漏），将严重影响和困扰正常的管道输油，尤其是进、出站场的关键阀门内漏故障，整改耗时长、成本高、系统隔离困难。阀门内漏具有很强的隐蔽性，不易引起使用人员的注意，但其产生的后果却十分严重：一是阀门内漏可能导致油品串油；二是阀门内漏造成管道内油品无法完全截断，影响检维修作业；三是阀门内漏可能引发跑油、超压等事故。因此，准确判断阀门内漏故障，对阀门内漏的原因进行深入分析，采取有效的解决办法具有重要的意义。
为弄清阀门内漏原因，采取有效应对措施，对湖南输油管理处汨罗站更换下来的进、出站球阀进行了解体检查。
1 拆检情况描述
球阀主要由阀体、阀座、球体、阀杆等部件组成。与其他形式阀相比，因其结构简单、体积较小、流阻小、可靠性较高、易于实现快速启闭等特点，在长输管道中得到了越来越多的应用。汨罗站场进、出站共更换主流程内漏阀门3台，工艺编号分别为F-102、F-103、F-303，均为DN400、PN10进口球阀。其中：F-303为发球筒出口阀，内漏情况尤为突出，解体检查情况如下：
（1）外观情况
F-303阀门从管道拆卸下来后发现，其进、出口两端底部均有明显的固体残留物，且进口端比出口端多。固体残留物包括锈渣、砂砾及污泥等，大颗粒的砂砾直径达10mm，见图1，进口端堆积的固体残留物量超过1kg。
图1 F-303阀门情况
（2）阀门腔体情况
F-303球阀解体后，其底部支撑板以下空间至排渣口几乎全部填充了固体残留物，固体残留物主要有锈渣、砂砾及污泥，见图2。
图2 F-303阀门情况
（3）密封面情况
F-303球阀阀座部分：阀座密封面有局部损坏，出现划痕、缺口，见图3，密封面预紧弹簧及弹簧座均被固体残留物塞满，见图4，造成密封环顶死、无调整余量，移动调整受限、密封不严。
图3 F-303阀门情况
图4 F-303阀门情况
F-303球阀阀芯部分：球体表面镀层存在局部脱落，见图5，球体中部有明显的划痕，见图6。
图5 F-303阀门情况
图6 F-303阀门情况
（4）注脂情况
F-303球阀注脂口及腔体内残存的润滑脂均已固化和变质，O型圈断裂，见图7。
图7 F-303阀门情况
（5）排渣口情况
F-303球阀排渣口的入口处因固体残留物堆积过多，且已板结成块，无法进行正常排渣。球阀底部排渣阀密封面为圆锥面结构，排渣口间隙小，最大间隙1㎜，见图8，实际排污操作无法正常进行。
图8 F-303阀门情况
F-102、F-103球阀拆检情况与上述类似。
2 内漏原因分析
汨罗站建成投产于2008年8月，球阀选用的是进口阀门。投产初期球阀使用、操作正常，但经过一段时间的运行后，部分球阀产生了不同程度的内漏，其内漏原因主要为：
（1）阀门制造缺陷
阀门密封面表面硬度不够，易产生划痕，球体表面镀层有的出现局部脱落；部分O型圈老化、损坏，阀座密封面预紧弹簧锈蚀、断裂；阀门底部排渣阀排渣间隙小，达不到大量排渣需求。
（2）安装过程不规范
阀门运输过程受外力冲击造成损伤，在存放、安装施工过程中未进行有效保护，焊渣、泥沙、铁屑等进入阀门密封面；管道吹扫不彻底，焊渣、砂砾及污泥等残留在管道内部未清理干净；焊接或热切割作业距离阀门密封面较近，飞溅物导致密封面受伤；阀门机械、电气开关行程调整不到位。
（3）运行操作维护不当
运行操作人员违章操作或误操作，造成阀门错开或错关；阀门开、关时用力过大，长时间利用阀门进行节流，形成汽蚀；阀门排渣、清洗不及时，锈渣、砂砾等固体残留物聚集在阀门内腔，球体旋转过程中造成密封面磨损。
由于上述等原因导致阀门密封失效，产生内漏。一般来说，阀门密封失效主要有两种表现形式：密封面损坏和密封面无法正常复位。从对汨罗站阀门解体的检查情况来看，这两种失效形式在汨罗站内漏阀门中都有体现。F-303球阀阀座和球体密封面均有不同程度的损坏，阀座密封面预紧弹簧因固体残留物存在失去原有作用，导致密封面无法正常复位。同时，通过观察密封面损坏部位，对比检查密封面的损坏状态，过量的固体残留物堆积与密封面损坏关系密切。此外，由于固体残留物堆积过多、时间过长，堵塞了密封润滑脂的出口，导致润滑脂无法定期正常加注和置换，从而造成润滑脂固化、变质，难于发挥其润滑、密封的作用，进一步加重了阀门密封的失效程度。因此，汨罗站故障阀门密封面失效的主要原因是阀门内部固体残留物堆积过多。
3 应对措施
阀门内部堆积的固体残留物其主要成分为铁锈、砂砾及污泥，大颗粒的砂砾直径达10mm，尤其球阀的进口端底部堆积的固体残留物数量更多。在管道输油实际工作中，产生固体残留物在阀门内部也是不可避免的，为有效处置阀门内的固体残留物，减轻阀门密封面损伤，延长阀门使用寿命，保障管道输油的顺利进行，建议采取如下措施：
（1）采用简单、高效的阀门内漏检测方法
阀门内漏一般不易检测发现，通常在发生串油或特定工艺条件下，油品数量亏盈较大或管内压力无法保压时才可能被排查确认。利用排渣阀排空，判断阀门是否内漏是传统的检查方法。
利用排渣阀排空简要操作过程是：缓慢打开排渣阀将阀腔内油品放出，如果阀腔内油品无法排尽，即认为该阀门内漏，反之则不存在内漏。泄漏量的大小可以根据放空油品的流量情况进行定性分析判断。用此方法当排渣口因固体残留物堆积过多、无法进行正常排渣时，将不能作出正确判断，应寻求更加简单、高效的检测方法及时发现阀门内漏故障，以便将阀门内漏故障的损失减到最小，变被动处置为主动预防。
目前国内、外多个大学、研究机构对阀门内漏检测机理研究较为深入，基于声发射原理的阀门内漏检测技术作为一种高效率、低成本的动态无损检测方法，已取得越来越多的应用。该检测技术的阀门泄漏监测系统采用两个声波传感器以非介入安装方式监测阀门的泄漏，传感器采用磁性卡座固定在管道外壁上，避免了在管道上打孔安装仪表造成的泄漏隐患，传感器的安装方便、快捷、可拆卸，两个压电式声波传感器等间距安装在阀门的两侧，阀门泄漏监测信号处理终端（RTU）主要完成两路电流信号的同步采样，可实现信号的实时处理和报警，也可以通过网络把数据远传至阀门泄漏监测中心。该方法可通过大量的实际测试，积累经验，达到有效的应用水平。其组成结构见图9。
图9 阀门内漏检测简图
（2）改进阀门密封件材质及制造工艺
通过对内漏故障阀门解体，检查阀座密封面、阀芯表面划痕、镀层脱落情况及排渣口实际工作状况，统计、分析、评价颗粒杂质堵塞磨损对密封面的损伤和密封失效影响，建议与阀门供应商和科研单位进行合作研究，结合成品油长输管道实际情况，从阀门的设计、制造等改进密封件材质和密封面硬度，改善阀门固体残留物的排渣方案。
（3）制定和落实阀门安装施工技术要求
通过整理、总结长输成品油管道阀门现场安装施工积累的经验，在现有行业施工标准规范的基础上，制定较为细致、具体的阀门安装施工技术要求及相应的措施。如阀门运输过程要采取加固保护措施，防止出现磕碰、挤压；阀门存放应进行遮盖防护，两端开口需临时封闭，避免泥沙等进入；球阀在安装前要进行严密性及强度试压，安装时要保持全开状态，减少密封受损；管道在焊接或热切割的过程中必须采取严格的隔离保护措施，及时清理管道内的杂物；加强施工中各环节的质量检查和工序转换确认，尽可能避免因安装施工造成阀门内漏的隐患。
（4）加强阀门运行操作维护管理
进一步明确长输管道清管周期，主流程阀门确定定期排渣时间、清洗过滤器的时间，落实阀门定期排渣制度，并做好记录。对阀门排渣量进行统计分析，根据排渣量的变化，及时调整排渣频次，确保阀门内腔无固体物堆积［5］。加强操作人员技术培训，提升操作技能，严禁违章操作、野蛮操作。做好阀门的日常维护和保养，规范阀门排渣方法，在工艺条件具备并确保安全的情况下，采用拆卸排渣阀进行排渣，保证排渣口通畅。
（5）设计、制造阀门排渣反冲洗装备
根据阀门排渣口易堵塞、内腔存在固体堆积物死角等情况，设计、制造高压反冲洗装备，定期对阀门内腔及排渣通道进行反清洗，防止固体残留物堆积，保证阀门各部件运行环境良好。
（6）规范阀门润滑脂加注方式
严格执行阀门定期加注润滑脂制度，建立阀门注脂台账。针对阀门密封件润滑注脂困难、密封润滑效果难以保障的，需改进注脂方式，根据阀门不同压力等级采用相应的注脂压力，并计算出合适的注脂量。在加注润滑脂前先加注清洗液，清洗注脂通道，定期置换阀门内润滑脂，防止润滑脂变质。
（7）增设进站管道沉降器
在站场进站管道安装管道沉降器，见图10，对较大颗粒固体残留物进行分离。管道沉降器排放口上方设置过滤栅，过滤栅由圆钢焊接在管道底部，保证管道在清管时清管器能顺利通过该处。当油品流经过滤栅时，油品中的固体残留物沉降至沉降器排渣口，聚集在排渣口内的固体残留物通过排渣口下方的双阀结构逐次向外排放。排渣时先打开上阀，将固体残留物排入双阀间短接内。其后，关闭上阀打开下阀，将固体残留物排入外部，再关闭下阀，完成一次全过程的管道沉降器固体残留物排放。
图10 管道沉降器
4 结论
汨罗站进、出站球阀产生内漏的原因涉及制造、安装、运行维护等多个方面，主要原因是阀门内部固体残留物堆积过多造成了阀门密封面失效。采用简单、高效的阀门内漏检测技术可以及时、有效的监测阀门内漏情况，改进阀门密封件材质及制造工艺、制定规范的阀门安装施工技术要求、加强阀门运行操作和维护管理、严格执行阀门定期排渣操作规程、落实阀门注脂管理规定，采取阀门排渣反冲洗装备、在站场进站管道加装沉降器等，将有效减少阀门内部固体残留物堆积，保持阀门内部良好的工作环境，降低阀门内漏故障的发生，延长阀门使用寿命，保障管道的安全平稳运行。
来源：网络转载
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发表于 2016-12-27 10:13:39
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