锅炉安全阀弹簧失效的分析

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圈产生塑性变形进而失效。 从 而收到可观的经 济效益 。 ４预 防安全 阀弹簧失效的措施 ２安全阀弹簧宏观检查 由图 １ 可见 ， 断裂弹簧大部分 区域 的间距都很 小 ， 些部位的 有 根据上述分析和实践操作的经验 ， 炉安 全阀弹簧失效 的预 防 锅 间距 已接近于零 。对 同种规格 型号工作正常的安全阀进行实测 ， 测 措施 主要 有 ： ４１ ． 为了防止安全 阀腐蚀失效 ， 锅炉运行管理应注 意 ：． ａ 要保养 、 得 弹簧 在 自由状态下 的高度为 ２ ２ ｍ，正 常整定压力 位 ０２ Ｍ ａ ５ｍ ． Ｐ ７ 及安全阀设计开启高度下 ， 弹簧被压缩的高度要 高于断裂 弹簧拼接 及时检修 ， 使安全 阀处于完好状态 ；． ｂ禁止锅炉在高水位 运行 ， 以防 造成 弹簧腐蚀 ；． ｃ 锅炉运行时水质复 后 的高度 ， 根据 图 １ 所示 的断裂 弹簧 拼接照片 ， 明在卸除载荷 的 安全阀排气时严重携带盐和水 ， 说 合《 低压锅炉水质标准｝ Ｂ ５ ６ １９ 要求 ， Ｇ １７ —９ ６ 防止安全阀排气 时所携 情况下 ， 弹簧处于“ 压并” 状态 ， 已经发生永久变形。 对各断裂弹簧表 引起漏气 和弹簧腐蚀 ；． 阀排 放管底 部 ｄ安全 面进行 检查 ， 发现其表 面分 布有 大量的网状裂纹 ， 裂纹分布纵横交 带 的杂质损 伤密封面 ，
以防冷却水淤积在安全 阀阀体内 ， 造成安全 阀弹簧 错， 根据弹簧 的受力状态分析 ， 在正常的单一工作载荷作用下 ， 不可 要设置疏水管 ， ｅ ． 以防锅炉房 内 灰尘长期黏积在弹簧 能产生这些纵横交错 的网状分布裂纹 ， 这些 网状裂纹的形 态与热应 腐蚀 ；要做好安全阀防尘保护 ， 力产生 的裂纹形 态相似 。 上 而 产 生腐 蚀 。 ４２ ．安全 阀在安装时其 阀杆 、 弹簧 以及 阀体 等部 件 ， 必须 在同一 ３安全 阀弹簧的质量 问题 减小 弹簧所受 的偏 心载荷 ， 大安全 阀弹簧的 增 目前 ， 安全 阀弹簧 的质量 问题 主要包 括两个方面 ， 一是应力松 轴线上且保持垂直 ， 安全应力值 ， 提高使用寿命 。 弛， 二是断裂。 ４３ －严格控制锅炉压力 ， 使安全 阀不发生频繁动作 。这可提高安 ３１ ．应力松 弛 在长期工作条件下 （ 一定 的压力和温度 ） 的安全 阀弹簧 ， 它的应 全 阀的使用寿命 ， 减少安全 阀失效 ， 确保锅 炉安全运行 ， 提高经济效 力松弛现象必然会发生 。 必须在选 材和处理工艺两方 面着手使它的 益 。 参考文献 抗松弛性能达到技术要求 。有些安全阀在受热条件下工作 ， 压力 其 偏差将大于 ±１ ％。这是一种相当普遍 的现象 。 『１ １刘金伟． 试论安全弹簧的优化设计『． 炉制造， ０ ． Ｊ锅阀弹簧的失效及预防『． 锅 Ｊ锅炉技 术， ０ ， ． ］ ２ １２ ０ ３
费用。 影响锅 炉安全 阀弹簧 失效的 因素有松弛失效 ， 温差失效和弹簧本 身材质等 ， 其主要 因 素是安全阀弹簧产生腐蚀 、 中心栽荷和冲 受非
击载 荷 的 作 用 。 关键词 ： 锅炉 ； 安全 阀弹簧； 失效 ； 因分析 原 根 据 能 量 和 机 械 工 业 安全阀是锅炉 的主要安 全附件之一 ， 作为一种具有重要保护功 能 的阀门 ， 安全阀被及 其广泛地应用到各种各 样的压力容器 以及管 部门调查 ， 我国与 ２ ０ Ｗ、 ０Ｍ 道 系统方 面 ， 在受压容器 达到规定 压力承受值上 限的时候 ， 能够 自 ３０ ０ ＭＷ 发动机组配套使用 动感 应开启 ， 多余 的介 质排 出受压容器之外 ， 在排 出完毕之后 的脉 冲式 安全 阀弹簧发生 将 并 可以 自动关闭 ， 借此来保证 压力容器可 以在安全 、 可靠 的压力允许 断裂 的达 ９ ％。事实证 明 ， 范围之 内运行 ， 避免发生重大安全事故。 安全 阀的正常工作 ， 不仅仅 制造 能耐 热 、 松弛 、 抗 不发 关系锅炉等压力容器 的正常安全使用 ， 更直接关系到群众的生命 财 生断裂 的安全 阀弹簧仍是 产安全 ， 因此 ， 对锅炉安全 阀弹簧常见故障必须予 以高度重视 ， 及 我 国亟待解决 的关 键技术 并 图 １安全 阀弹簧断裂拼装后的形貌 时排 出。 在下文 中， 就锅炉安全阀弹簧失效的原 因进行分析和探讨 。 问题 之 一 。 ３ ．安全阀弹簧材料的选择 ．１ ２ 锅炉安全 阀弹簧装配时受到 ４ ０ ａ下压正应力 ， ３ ＭＰ 阀门完全打 安 全 阀弹簧 的工况 条件 ：工作 应力 为 ２ ０ Ｐ ，环境 温度 为 ０Ｍ ａ 开时其将受到 ４ ０ ａ的压力 ，管道中蒸汽温度 约在 ３０Ｃ ８ＭＰ ５ ￣左右变 １６Ｃ ５ ￣ 。这类弹簧一般为大型螺旋压缩弹簧 ， 钢棒直径为 ４ — ５ ｍ， ２５ｍ 化， 因为弹簧处 于封 闭情况下 ， 并且装在阀体的上部 ， 以它 的温度 所 从 热轧弹簧钢 中选 材 ， 中 ５ Ｇ Ｖ 其 ０ ｒ Ａ和 Ｗ４ ｒ Ａ冷拉 、 ＣＶ 热轧 或银亮 稍低些。影 响安全 阀弹簧失效 的因素有松弛失效 ， 温差失效和弹簧 但是 ， 后者 的价格较贵。 为了保证安全 阀弹簧有 良好 的强 本身材质等 ， 其主要 因素是安全 阀弹簧 产生腐蚀 ， 受非 中心荷载和 钢棒最好 ， 韧性 而不发生脆性 断裂事故 ， 对购进 的原 材料应进行细致 的质量检 冲击荷载的作用 。 验。首先检查其尺寸公差 、 明质量 ， 表 以保证尺寸精度 和表 明粗糙 １安全阀弹簧 受力分析 度 ； 次要 进行 磁粉探伤 ， 其 消除刚才表明有害 的裂纹 和表面脱碳 现 １ 轴 向或径向载荷 ． １ 锅炉上使用 的安全 阀弹簧 ， 多数为圆柱形 。 由计算得知 ， 安全 阀 象 ； 再次要检查钢 的淬透性和奥氏体 晶粒度等级。 弹簧受轴 向弹簧受轴 向或径 向载荷作用时 ， 变形量 、 应力与弹簧 切 ３． ． ２热成形与热处理 ２ 按该簧的展 开长度下料 ， 通过局部加热法用压尖机将料 两端 碾 丝直径成反 比； 当弹簧在使用 中受腐蚀时 ， 弹簧丝直径变小 ， 弹簧变 锻成所需形状和尺寸 ， 再用锻锤具精整扁尖 ， 保证其光滑平整 ， 不得 形量 、 剪切应力增大 ， 从而导致弹簧失效 。 有明显的凹凸等不 良现象。端部加热 时不应产生过烧和严重氧化 、 １ 受非 中心载荷的影响 ． ２ 锅炉运行中 ， 安全阀要定期排放超压汽 。排汽后 ， 阀杆易偏斜 ， 脱碳现象。 导致安全 阀漏气和弹簧承受非 中心载荷而偏心 ， 使圆形弹簧安全应 ３２ ．３热 强 压处 理 ． 为 了保证安全阀弹簧有优 异的抗应 力松 弛性能 ， 正确选 材和进 力值下 降。 即安全应力与载荷偏心距成反 比， 使安全 阀弹簧失效 ， 使 行热处理是必要 的前提条件。 有些 生产厂采用 ３次立定处理来进一 用寿命缩短 。 步改善其松弛性能 ， 可以收到一定的效果 。 和热强压处理 比较 ， 但 仍 １ ． ３受冲击 载荷 的影响 其价格约 占阀门 锅 炉运行中 ， 全阀处于频繁跳动状态 ， 安 排气时产生较 大冲击 有较大差距。弹簧是安全阀工作质量的执行元 件 ， ／ 所 ３ 在制造该类弹簧时必须根据工况条件正确选择钢 速度 ， 此时弹簧的前三圈首先承受 冲击载荷 ， 吸收较 多的冲击 能量 。 价格 的 １ 。 以， 严格进行热处理和强压 处理 ， 这样是可 以达到国外先进水 平的 ， 由于不能迅速而有效地将 冲击载荷传递给后面 的弹簧圈。 导致前三 材 ，
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锅炉安全 阀弹簧失效 的分析
李 洋 曹梦黎
（ 尔滨 市锅 炉 压 力 容 器检 验 研 究 院 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ ７ ） 哈 黑 ５ ０ ６
摘
要： 安全 阀是锅炉的三大安全附件之 一， 由于操 作、 维护不 当， 时常造成 失灵甚至 失效 ， 直接危及锅 炉安全运行 ， 增加检 修时 间、