浅谈二段转化炉空气单向阀泄漏的原因分析及处理措施 .pdfVIP

浅谈二段转化炉空气单向阀泄漏的原因

分析及处理措施

摘要：本文对合成氨装置二段转化炉空气单向阀泄漏的原因分析并通过设计

制作分体环型和凹型组合式卡具以及采用在环型卡具上部攻丝，安装双头高强螺

栓，下部与泄漏阀顶部焊接在一起，在凹型卡具与环型卡具之间用螺栓进行连接，

垫片进行密封，使的两卡具之间形成密闭腔体，然后利用注胶孔注入密封剂的处

理措施，安全完成合成装置二段转化炉空气单向阀泄漏的在线封堵工作，消除装

置运行隐患。

关键词：高温空气环型和凹型卡具楔形密封环焊接带压堵漏

前言

2021年4月30日，宁夏石化公司化肥三厂合成装置转化工段二段转化炉顶

部空气单向阀发生泄漏，泄漏位置为阀体顶部自紧密封压盖处，单向阀规格参数，

高温空气介质从单向阀顶部压盖间隙中向外大量喷出，发出刺耳的轰鸣声，情况

十分紧急，如不及时得到有效的处理，随着泄漏量的增大，将造成进入转化炉的

高温空气减少，H2/N2比失调，导致停车事故发生。另外泄漏的单向阀在20多米

高的转化炉顶部，给堵漏工作带来很大的施工难度，经过多次对单向阀顶部预紧

螺栓进行紧固，效果不甚理想，通过对泄漏状况进行仔细观察分析，为了避免漏

点进一步扩大而影响二段转化炉的稳定运行，决定对泄漏的单向阀进行带压堵漏

处理。

1单向阀泄漏原因分析

1.1楔形密封环加工精度不高

该单向阀在管路系统中为中压焊接阀门，结构如图3所示，运行中利用楔形

密封环在内部压力的作用下产生变形与阀盖、阀体、压环相互作用形成密封腔体，

有效阻止了介质的向外泄漏，上个大修周期中，对楔形密封环进行检查、测绘及

更换，自紧密封阀门楔形密封环一般有硬密封和软密封两种，硬密封材质为金属

楔形环，软密封材质一般为复合石墨或聚四氟乙烯，楔形密封环锥度为一般为

30°-35°，根据压力大小及温度的高低，选择相应的材质，密封环与阀体配合

间隙一般为0-0.1mm,该阀门原出厂设计为复合石墨密封环，检修中密封环加工制

作时，若加工精度不高，导致楔形密封环锥度与阀盖锥度不能完全贴合，在运行

中发生泄漏。

1.2内部介质温度、压力大幅波动

生产操作工况不平稳，压力、温度发生大幅度波动，预紧螺栓产生热胀收缩，

阀盖会因温度与压力的大幅度变化而产生上下移动，因密封环表面硬度应低于阀

盖密封层硬度，并且在外力作用下要有一定的塑性变形，当高温介质发生变化，

对密封环产生冲击、挤压及冲刷,

在长时间运行中对密封环产生一定的变形，频繁发生的生产工况波动造成

密封环与阀体间存在间隙，出现泄漏。

1.3阀门检修存在质量问题

阀门拆开检修时，楔形密封环在安装过程中未将密封面清理干净，可能存在

细小颗粒物杂质或检修过程中留有纵向的划痕，在长时间的运行中出现泄漏。

2处理措施

若采用常规设计盖帽式堵漏卡具，虽然加工制作简单，但焊接时由于高温气

流较大，影响焊接效果，会产生二次泄漏；因此根据实际情况设计组合式卡具，

在泄漏部位安装环状卡具与单向阀阀体焊接后，利用环型卡具端面的内螺纹，安

装8条高强双头螺栓，与顶部凹型卡具用螺栓与环型卡具连接，中间安装密封垫

片，并将环型、凹型卡具密封面焊接，形成密闭高强度的空间，注入密封剂的堵

漏方案。

2.1堵漏卡具设计；

2.1.1现场测量

经现场实际测量，泄漏压盖法兰尺寸为φ250㎜，高度38㎜，预紧螺栓为

M20，螺杆外露长度30mm，阀体上端面为φ500㎜，因此制作卡具内部的高度必

须大于68㎜，否则组合卡具内部高度无法将泄漏部位的法兰盖、螺栓完全包裹

住。卡具内径尺寸大于270毫米（泄漏法兰外径250㎜），才能保证卡具安装到

泄漏位置并且保证做足够的空腔承载密封剂。

2.1.2堵漏卡具壁厚计算

按照G150-2011《压力容器》所规定压力容器胎强度壁厚计算公式进行设计，

卡具厚度S的计算公式如下；

S=+C

式中：P—卡具设计压力，取注入密封剂时可能达到的最大压力9MPa；D—胎

具的最大内径360㎜；σ—取材料在470℃的许用应力41；Ø—焊缝系数取0.9。

C值取0

计算得出：

S==mm

2.1.3堵漏卡具图纸绘制及加工制作

由卡具壁厚计算可