内压自封式阀门泄漏原因探讨和设计参数的选择

1、概述

　　内压自封式密封结构是高温高压阀门中法兰密封副经常选用的结构形式,某试验台架安装了两台相同的中法兰密封副为内压自封式密封结构的旋启式止回阀。在试验台架的多次交变工作压力和温度试验完成后,再次进行升压升温前常温试压过程中,其中一台旋启式止回阀中法兰的密封副发生泄漏,采取维修措施均没有解决此阀门的泄漏问题。而且另一台旋启式止回阀在试验台架上工作数年后,中法兰密封副也发生泄漏。为此通过对此阀门的泄漏问题的分析,阐述某些专用试验台架和工程选用的专用阀门产品的设计和设计参数的选择需认真商榷。

2、技术参数

　　两台旋启式止回阀(图1)出厂前曾进行了P =42.0MPa的整机阀门强度及中法兰密封副密封试验,无泄漏。

1阀体　2阀盖　3密封环

图1　内压自封式旋启式止回阀

(1)试验台架

最高工作压力　14.0MPa

最高工作温度　260℃

设计压力　17.2MPa

设计温度　350℃

工作介质　水

试验回路管路通径　65mm

试验台架试验压力　21.5MPa

每次降至常压常温后再次升压升温前的试验压力　15MPa

(2)旋启式止回阀

公称压力　28.0MPa (非标准公称压力等级)

公称口径　65mm

阀体、阀盖材料　1Cr18Ni10Ti

密封环材料　N6

与试验台架回路连接方式　焊接

3、故障

3.1、首次泄漏和修复

　　试验台架在进行数次常压升至最大工作压力和交变压力、交变温度(按规定的升降温度和压力数率变化)升至最高工作压力、温度运行和试验后,降至常温常压保养。再次进行升压升温前常温试压(P = 9.8MPa)过程时,试验台架上的一台旋启式止回阀在中法兰密封副处发生微量外泄漏(以下称首次泄漏) 。拆解阀盖、密封环检查泄漏部位,密封环外圆密封面和阀体中法兰密封面有介质泄漏后留下的轻微痕迹。密封环外圆密封面的介质泄漏痕迹为外圆密封面锐角处有轴向长×宽约3 ×115mm的毛虫状痕迹,其痕迹贯穿密封面(图2) ,用放大镜观察疑似材料的内部缺陷。在阀体中法兰密封面上有一处介质泄漏的轻微痕迹为水印,与密封环外密封面毛虫状痕迹相对应。具体部位在垂直阀体通道轴线方向(以下称横轴线方向)的中法兰密封面的一端,阀体中法兰密封面其他部位、密封环外密封面其他部位、密封环内密封面和封头密封面未见泄漏痕迹,各密封面处密封压痕均匀。