槽罐车紧急切断阀的失效模式及检验方法

2014-04-08刘子方孔建军

化工装备技术 2014年3期

余榕王恒刘子方孔建军

（天津市特种设备监督检验技术研究院)

槽罐车所承装的介质往往具有爆炸危险性，由于其移动和重复充装的特点，发生爆炸或泄漏失效的可能性很高，其失效后果更是十分严重，往往伴随着火灾或中毒，引发灾难性事故，因此槽罐车的装卸、贮运和使用必须安全可靠。紧急切断阀是装设在槽罐车气、液相出口管道上的安全附件，当发生管道破裂、误操作或罐车附近发生火灾事故时，紧急切断阀可以立即关闭以切断物料，防止事故蔓延扩大。在发生事故时若紧急切断阀出现故障，后果往往是十分严重的。因此，紧急切断阀对保障槽罐车的安全运行具有重要意义。准确的校验和科学的鉴定是保证紧急切断阀可靠性及有效性的重要技术手段，对于及时消除安全隐患作用巨大。

1 紧急切断阀的工作原理

槽罐车最常用的紧急切断阀主要由阀体、先导阀、过流阀、手油泵以及其他相关部件组成[1]。在装卸时，凸轮将阀杆顶起，先导阀克服弹簧压力而开启，介质充满主阀瓣下的阀腔及前端的管路，随着压力的升高，当主阀瓣上下端压力趋于平衡时，主阀瓣在弹簧的作用下开启，紧急切断阀处于全开启状态，此时进行正常作业。在装卸过程中，若发生管路泄漏、火灾等意外事故，可以人工泄放手油泵的油压，油缸上的易熔塞也会在高温下熔化而泄放油缸内的油压，使油缸活塞杆回退，凸轮杠杆回弹，从而使主阀阀瓣快速关闭以切断物料的泄漏。另外，物料的突然泄漏会在管路内产生较高的流速，在主阀瓣上下产生一定的压差，导致主阀瓣克服弹簧压力而自动关闭阀门，切断通路，实现过流保护，以防止泄漏和火灾爆炸事故的进一步扩大。

2 紧急切断阀的失效模式分析

紧急切断阀是槽罐车的重要安全附件。其结构复杂、使用环境恶劣，再加上其他的偶然因素，造成了紧急切断阀失效事故频发。从紧急切断阀功能的角度出发，其失效模式总体来说可以概括为以下几种：

（1）密封性能失效

密封性能失效是紧急切断阀最常见的失效模式，具体表现为物料泄漏。其失效原因是多方面的，通常有紧急切断阀本身的质量问题，如密封面加工精度不足，凸轮、先导杆、弹簧等相关零部件质量问题都可导致密封不严；另外，长期磨损和恶劣的使用环境也会导致密封不严，密封面的磨损、零部件的损坏、密封圈的老化变形和密封面夹杂颗粒等因素都会导致密封不严。

（2）过流切断性能失效

过流切断性能是指在流量超过额定值时紧急切断阀自动关闭的性能，该性能失效主要是指过流未切断、未过流先切断以及切断时间超长等。过流未切断的原因主要是人为因素，例如操作人员安全意识不高，存在侥幸心理，人为地将紧急切断阀处于常开状态，因而导致紧急切断阀在紧急状况下无法自动关闭。未过流先切断以及切断时间超长主要原因是阀门本身质量问题，阀门质量没有达到标准规定的指标要求，这种情况较为常见[2]。

（3）过热保护功能失效

在发生火灾事故时，油缸上的易熔塞在高温下熔化，紧急切断阀便会自动关闭以切断物料。过热保护功能失效主要就是易熔塞质量不合格，不在规定的温度发生熔化。在实际使用中甚至还有操作人员图简便，以普通金属塞或者螺栓来代替易熔塞，导致过热保护功能失效。

（4）控制功能失效

紧急切断阀具有远程操控的功能，该功能的失效主要表现为紧急切断阀无法进行正常的启闭操作，以及紧急情况下无法人为予以关闭。其可能的原因有：阀腔内有异物、油泵故障、液压油管泄漏或者阻塞、阀杆等部件损坏等。更有人为地拆除油管导致紧急切断阀不能进行控制的案例发生[3]。

3 紧急切断阀的检验方法

紧急切断阀应具有足够的强度、良好的密封性及可靠性。紧急切断阀的准确校验、科学鉴定是保证其可靠有效运行的重要技术手段之一。根据TSG R0005—2011《移动式压力容器安全技术监察规程》和TSG R7001—2013《压力容器定期检验规则》的相关规定，紧急切断阀应当动作灵活、性能可靠、便于检修。紧急切断装置的检验包括外观检查、解体检查、性能校验和远程系统试验。

（1）外观检查

对拆下的紧急切断阀的外观检查，首先要审核产品制造许可证、合格证及铭牌，无产品制造许可证或者合格证的紧急切断阀不得使用；然后确认外观质量是否良好，有无腐蚀、锈蚀、变形等；确认型号、操作方式、工作压力、制造单位等相关参数；检查紧急切断装置控制系统的手摇泵、管路、易熔塞等是否完好，有无损伤、松动、泄漏等现象；除了常规检验项目外，根据近年来紧急切断阀故障的相关记载[4]，还要检查紧急切断阀是否经过私自维修改造等。

（2）解体检查

紧急切断阀的部件繁多，其工作环境恶劣，易受外部环境及内部介质的影响而发生腐蚀、锈蚀等，因此必须对其进行清洗解体检查，要检查阀体、先导杆、弹簧、密封面、凸轮等有无损伤变形、腐蚀生锈、裂纹等缺陷，对产生缺陷的部件要进行维修或者更换，对易损件如密封垫等也要进行更换。

（3）性能校验

性能校验主要包括密封性能、耐压性能、切断时间性能和过流切断性能的校验，而这 “四项性能”的校验需要专门的校验装置来完成。其校验方法及合格指标如下所述：

密封性能校验是通过将介质压力升至密封性能校验所需的压力并保压，试验分别在0.1 MPa及设计压力下进行，保压时间应满足检查要求，且不少于3 min。如果压力值下降幅度小于规定值，则判定密封性能合格。

耐压性能校验在密封性能校验合格后进行。将介质压力逐步升至耐压试验所需的压力并保压，保压时间应满足检查要求，且不少于3 min。如果压力值下降幅度小于规定值，则判定耐压性能合格。

切断时间性能校验是通过将管线内的介质流量调整到规定的值后，通过联动装置启动紧急切断阀的关闭开关，同过测定从紧急切断阀关闭到流量值为零的时间间隔——切断时间。当切断时间小于规定的值时，判定切断时间性能合格。

过流切断性能校验是通过调节紧急切断阀的输出流量缓慢超过其额定流量，待紧急切断阀自动关闭后，记录阀瓣关闭前的最大流量值。最大流量值的允许偏差应在±10%之内，超出此范围应进行调整直至合格。

（4）远程系统试验

远程系统试验即紧急切断阀的远程控制试验，通常是在罐体气密试验合格后进行，一般进行切断试验1～2次，检查其动作是否灵敏可靠。