安全阀校验修理过程中常见的问题分析

安全阀校验修理过程中常见问题分析
单位：福建省锅炉压力容器检验研究院
作者：江仰春
关键字：安全阀校验维修
安全阀是一种自动启闭式阀门，它安装在锅炉、压力容器、压力管道等需要保护的承压设备或可能瞬时超压的设备上，当设备内的压力上升至安全阀整定压力时，安全阀在没有人为干涉的情况下自动开启，把介质自动排出，而当压力下降至安全阀的回座压力时，安全阀自动关闭，保护了设备的安全保证了设备的正常工作。

安全阀作为超压设备的保护装置应具有以下几个良好的基本性能：
1.当工作介质超过正常的操作压力逐渐达到该安全阀的整定压力时，安全阀的密封副应能及时准确地在整定压力下开启进行泄压。

2.安全阀开启后，如果系统压力继续上升，达到开启压力时,主阀瓣应能迅速达到规定的开启高度，并且稳定的保持在排放状态，排放出额定的排量。

3.当安全阀开启排放出额定介质后，介质的压力下降，当压力下降至一定的压力即该安全阀的回座压力时，安全阀的主阀瓣应能及时回座与阀座的密封面重新接触，建立起可靠的密封。

准确开启、及时回座、可靠密封是一个性能良好安全阀的标志，也是保证锅炉、压力容器、压力管道等承压设备安全可靠运行的前提条件。

因此在平时安全阀的校验及维修中应把握住其中的关键点如：弹簧的刚性，密封副的平面度和表面光洁度，阀瓣、阀座及密封弹簧形成密封副的同轴度，调节圈的相对位置等进行检查、修理和调校。

安全阀按其结构大致可分为弹簧式、杠杆式、静重式和先导式，这里以内置式安全阀作为案例阐述安全阀在校验和修理过程中应注意的问题。

在“安全阀安全技术监察规程”中明确规定了安全阀在校验前要对安全阀进行清洗，并且进行宏观检查，检查各零部件。

因此安全阀在校验修理前应进行解体、清洗。

内置式安全阀主要由阀体、阀座、阀瓣、阀杆、密封弹簧、调节圈、调节螺母等零部件组成，其中阀座、阀瓣和密封弹簧构成了安全阀的密封副及开
启部件，是安全阀保证良好性能的核心部件。

因此在检查中对这些零部件应重点进行检查与判断。

1．安全阀弹簧的检查，安全阀用的弹簧与一般设备中用到的弹簧有明显的不同，安全阀用的弹簧在稳定性、强度及防腐的要求上较为严格。

安全阀的性能主要是通过弹簧的性能来保证，弹簧性能不稳定，会导致安全阀的动作性能不稳定，弹簧刚度的稳定性在调校整定压力与回座压力时表现的较为明显，几次整定值相差应在1%范围内，则说明该安全阀的弹簧刚度稳定性较好，反之还应检查各开启部件、阀杆、导向件是否有毛刺或异物导致阻涩。

弹簧应重点检查刚度是否在规定的范围内，刚度测试在专用的测试机上进行，在没有专用设备的情况下应在满足该安全阀整定压力达到整定要求后测量弹簧圈之间的节距，其节距间隙应能满足该安全阀完全开启达到全排放状态时，弹簧工作圈之间不应发生可能的接触，并且弹簧的变形量应小于或等于弹簧圈并紧时变形量的80%。

安全阀应用在大量的化工装置上，化工装
置中的介质很多带有一定的腐蚀性，除了直接
接触介质的零部件应有耐腐蚀要求外，弹簧选
用的材质应能耐该介质及介质中组份的腐蚀性
要求，并经过表面处理。

检查时用5-10倍放大
镜检查弹簧表面是否有腐蚀现象及微小裂纹，
必要时辅以磁粉探伤检测是否有损伤。

因为安
全阀在使用过程中时有发生弹簧断裂现象（如图）。

另外弹簧的平行度和垂直度也是检查的一项重点内容，特别是内置式安全阀其密封副的一面为四氟材料，相对较软，这样就可能使弹簧、阀杆及密封副不在同一中心，时间一长，可能引起弹簧的平行度出现较大误差。

平行度与垂直度主要通过测量弹簧的两端面支承圈的相对尺寸来获得。

端面支承圈要求磨平部分不小于圆周长的3/4，端头厚度不小于弹簧线径的1/8，磨削面的表面粗糙度不大于12.5微米。

2．安全阀的阀座与阀瓣形成一对静密封副，安全阀在工作状态下，弹簧的压力与介质的反压力相互抵消后，作用在密封副上的密封比压相对较小，内置式安
全阀工作介质大部分是有毒、易燃、易爆物质，对密封性要求很严，在开启前不允许泄漏。

因此阀座与阀瓣的表面粗糙度与平面度是满足密封性要求的关键点。

有效的对密封副表面粗糙度与平面度的检查与修理能够很好的满足密封要求。

对阀座与阀瓣密封面的研磨可根据不同的材料及密封面的磨损程度选用不同的研磨方法和研磨剂。

大致的选取用原则是材料较软如黄铜、青铜或铸铁，用氧化铝系或碳化物系磨料，材料较硬如硬质合金、镀硬铬表面或玻璃等则选用金刚石系磨料。

用1/3煤油加2/3机油调匀的研磨液与磨料调合后可用于粗研。

用2/3煤油加1/3机油调匀的研磨液与磨料调合可用于精研。

金属密封面精磨后表面粗糙度应达到Ra0.2-0.025，可以达到密封要求。

这时可用机械平度度检测仪进行检测，用单色光照在平晶上，当出现的干涉图像为一条以上十条以下同心干涉带时较为理想。

阀瓣的材料为四氟乙烯时，因硬度较低，不可用常规研磨方法进行修理和检测，这时可采用锋利的刃具进行刮削，刮削后选用粒度W1-1.5水砂纸加上研磨液进行精磨就可以达到理想的密封效果。

3．密封副形成的同轴度与弹簧副形成的同轴度在多大程度上实现同心，是安全阀密封性能优良的重要决定因素之一。

密封副的同轴度由阀座与阀瓣的相对位置决定，阀座安装在阀体上，那么它的相对位置由阀体机加工时就决定了。

阀瓣装在阀芯上通过阀杆被压在阀座上，那么阀瓣的中心位置就被阀杆支配了，但阀芯与导向套之间的合理间隙既不能太大也不能太小，它要保证阀芯正确可靠的开启和关闭，又不能因为间隙太小发生卡阻或间隙太大产生太大的倾斜量而影响回座时的密封。

该间隙的余量同时要考虑阀瓣的直径和介质的温度，一般情况下间隙的合理余量应为阀瓣外径的千分之七到千分之十，当介质温度大于300摄氏度时，再加大0.1mm。

导向间隙保证了，但阀芯与阀杆的接触方式有两种，一种是拉压式，一种是推压式，这两种不同的方式对阀瓣与阀座的同轴度影响是不同的。

拉压式的安全阀，弹簧大都外露，所需空间较大，但它自对中能力较强，能保证有良好的同轴度。

推压式弹簧较短，较节约空间，但同时对同轴度的要求也较为苛刻。

而且对阀杆下端尖承压点要求极高，该尖端是受力中心点通过阀芯内部与之配合的锥形凹坑中心点将阀瓣推压在阀座上起到密封作用。

尖端磨损或锈蚀将破坏阀瓣与阀
座的同轴度，使受力偏移，产生泄漏。

这种原因产生的泄漏现象较为特殊，容易辩别——介质在低压力状态下弹簧作用在阀座上的压力较大，受力偏移量也较大，出现泄漏；介质压力上升，密封副密封比压减小，偏移力减小，阀瓣阀座恢复同轴度的要求又重新建立起密封。

出现低压泄漏高压重新密封这种现象时可以判断阀杆底部尖端可能出现磨损或锈蚀引起对中偏差。

这时可将该阀杆尖端受力点用车床修正（绝不可用手工在砂轮上修正）。

如果能将阀杆底部与阀芯处受力作用点配合改成锥度作用配合，受力作用在整个锥面，那么将杜绝这种故障的发生。

4．调节圈是全启式安全阀的重要部件，调节圈的位置在安全阀日后的使用中起了不可忽视的作用，调节圈分为上调节圈和下调节圈，有的安全阀只有一个调节圈，有的安全阀有二个以上的调节圈。

通过调整调节圈的相对位置可以调整安全阀的排放压力和回座压力。

不同类型或安装在不同位置的安全阀其调节圈的位置也不同，在重要设备位置一般要根据实际使用情况（不同的排放压力和回座压力）来调整。

总的一个调整原则是调节圈与密封平面距离变小则排放压力降低，回座压力也降低；调节圈与密封平面距离变大则排放压力上升，回座压力也升高。

上调节圈主要影响回座压力，对排放压力影响较小。

在实际使用中适当的调节圈位置可以达到所需的排放压力与回座压力并能有效的避免频跳的产生。

安全阀校验修理工作是保证锅炉压力容器和压力管道安全运行的重要环节，是锅炉压力容器和压力管道定期检验的一部分。

因此在平时的校验修理工作中应把握不同类型、不同场合的安全阀的关键部件有的放矢，使其处于灵敏可靠的工作状态，发挥应有的安全作用。

2010-11-11
江仰春。