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闸阀阀座变形与改进措施

发布时间:2017-12-21发布者:苏阀达尔阀门

闸阀是一种使用广泛的阀门,主要用来接通和截断管路中的介质。根据密封元件形式的不同闸阀可分为楔形闸阀、平行式闸阀、楔形双闸板闸阀、平行双闸板闸阀等。闸阀可采用自密封方式密封,也可采用强制密封。由于强制密封性高,在石油化工行业使用较为普遍。

楔形闸阀靠楔形阀板上的两密封面和阀座上的两密封面楔入时的紧密结合来达到密封,由于楔入过程中密封面要承受大的挤压力和摩擦力,所以密封面容易发生损伤而导致泄漏。为提高楔形闸阀的性和延长其使用寿命,很多学者从材料、结构和受力等方面进行了   ,但现场楔形闸阀失效事故仍时有发生,有些甚至在使用一次或几次后就发生了失效,给生产带来了很大的   隐患。本文   的失效闸阀为XFF65-60楔形闸阀,在油田现场第1次水压试验后就产生了失效。试验中工作人员关闭闸阀后开启,再次关闭闸阀后发现闸阀未能截止水流。本文以该起闸阀失效事故为   对象,分析闸阀失效的原因,探讨避免此类事故发生的措施和方法。

一、宏观分析

剖开闸阀本体后发现闸阀内部A阀座已发生大的变形,A阀座局部内凹、变形严重,左下侧部位已脱离和本体的螺纹啮合。

A阀座外观形貌,表面可见Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三处破碎区,表面硬化层和基体分界明显;区域Ⅰ两条裂纹均从圆内侧贯穿到圆外侧,表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向较小的残留位移;区域Ⅱ破碎严重,靠圆内侧裂纹处表面硬化层有脱落,从圆内侧贯穿到圆外侧的裂纹,裂纹平行于阀板开启方向,表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向的残留位移;区域Ⅲ裂纹呈90°三角形,自圆内侧两处延伸相汇于端面中部,靠圆内侧裂纹处表面硬化层有脱落,表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向较小的残留位移。

A阀座端面区域Ⅱ和区域Ⅲ局部破碎严重,区域Ⅱ分布有2处发射状小裂纹,显示挤压破碎形貌,区域Ⅱ还可见从圆内侧点1到圆外侧点2再到圆内侧点3的圆弧线挤压痕迹。

B阀座变形成椭圆形,其中短轴方向平行于阀板开启方向。阀板A面与A阀座密封面相接触,外观形貌,区域Ⅳ倒角处有粘结金属粒。阀板B面完好,未见损伤。

二、阀座表面微观分析对区域Ⅱ进行电子显微镜观察,可见裂纹以集中区(图中双点划线圆)为   呈放射状挤压破碎形貌,所以区域Ⅱ受到了局部挤压作用。对区域Ⅱ平整处显微观察发现有摩擦损伤形貌。

三、阀板厚度分析

将阀板密封环   圆均匀分成16等份按方位进行厚度测量,   下端为起始零点,按逆时针方向逐一测量。以密封环   圆方位角为横坐标,以测量点厚度值为纵坐标画折线图。密封环   圆对称位置处厚度有较大差异,呈现不对称性,另外180°方位处厚度明显偏小,这将严重影响阀板和阀座贴合的紧密度,阀板开启和关闭过程中在2对接触面上必将产生大的摩擦阻力。

四、综合分析

A阀座硬化层有3处破碎区,严重破碎区域Ⅱ主裂纹贯穿整个硬化层,主裂纹附近分布有纵多微小裂纹;宏观观察发现区域Ⅱ破碎区裂纹以集中区为   呈挤压破碎形貌,区域Ⅱ宏观可见挤压残留的圆弧线痕迹,微观观察可见表面摩擦形貌;A阀座3处破碎区表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向的残留位移。B阀座变形呈椭圆形,其短轴方向平行于阀板开启方向。据上推测,A阀座和B阀座都受到了大的挤压力和摩擦力作用,其中摩擦力方向平行于阀板开启方向。

如果A阀座和B阀座装配后的两表面楔形间距过大,阀板在阀杆的带动下可移动到本体内部   底端。正常情况下,阀座下边缘离本体内部空间   下端距离为20mm,而阀板在   位置时的接触面内圆   下边缘离本体内部空间   下端距离为17mm,所以阀板在   位置开启上移过程中下部内倒角边沿会刮蹭到阀座下半部分,致使阀座变形或使表面破碎的小块剥落。

综合以上分析,推断A阀座在受到阀板挤压摩擦后产生了变形和硬化层局部的破碎,阀板在本体内部过   位置开启上移过程中致使阀座变形以及表面硬化层的进一步破碎和剥落。

五、改进措施及效果

a) 改进阀板两环形密封面的加工工艺,在两密封面平面度的同时两密封面的对称性。

b) 安装新的阀座,调整阀座两密封表面间楔形空间至阀板移动到预定位置时达到良好密封。

c) 加强对使用前和使用后闸阀的检测,避免有损伤或存在其他缺陷的闸阀进入现场使用。

d) 安装新的阀板和阀座后重新对闸阀进行

水压试验,结果合格,后期油田现场对闸阀开启和关闭32次也未发现闸阀发生泄漏或损坏。



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