安全閥技術問題淺析

安全閥是壓力系統廣泛使用的安全裝置。當壓 力系統內的介質壓力超過規定值時, 安全閥自動開 啟。當介質壓力降低到一定值時, 安全閥回座并自 動關閉。直接作用式安全閥基本上分彈簧式和重錘 式兩種類型。目前應用最為廣泛的是彈簧式安全 閥, 工作狀態時, 它通過彈簧提供密封力, 保證設 備正常運行。當壓力升高時, 介質壓力克服彈簧力 使閥門開啟, 系統壓力下降, 當壓力下降到一定值 時, 閥門在彈簧力的作用下回座。在試車臺氫氧系 統中, 由于氫氧均為低溫介質, 為了減少介質的損 失更好的絕熱保冷, 采用了全啟式安全閥(其中包 括先導式安全閥) , 降低開口尺寸, 減少漏熱。

安全閥設計關鍵就是彈簧設計和密封面設計。 彈簧不僅影響密封, 更主要的還有閥門的靈敏性, 而密封面結構形式和材料的設計將直接影響到閥門 的密封。
彈簧
彈簧是在較高應力情況下工作的元件, 材料表 面受力最大, 彈簧綜合力學性能及材料表面質量對彈簧影響較大。彈簧材料用量較多的是彈簧鋼, 其 次是鎳合金、高彈性合金和不銹鋼等, 在試車臺試 驗系統中由于大都涉及低溫工況, 所以彈簧材料大 多選用了50CrVA、60Si2MnA、1Cr18Ni9Ti 、 0Cr18Ni9 和QBe2 等。其中1Cr18Ni9Ti (材料標準 號DGB09 - 1989)

當彈簧與安全閥不相適應時, 閥門就不可能正常地工作。因為如果彈簧過硬, 則閥門開啟時系統 壓力就升得太高, 使設備不能夠安全運行。如果彈 簧過軟, 則閥門的回座壓力將大大降低, 使得設備 浪費大量的介質。在工業生產中, 為了得到要求的 排放和回座壓力, 一般采取設計上、下調節圈的方 法, 但是在氫氧試車系統中的閥門不能采取這種辦 法, 因為這類介質的危險性決定其排放應在規定地 點進行, 而調節圈的存在使得閥門在排放時向大氣泄漏。

密封副
安全閥關閉件的材料應具有抗侵蝕性、耐腐蝕 性、抗壓性、良好的機械加工性和良好的彈性變形 能力, 其中抗侵蝕性是選材時應首先考慮的, 侵蝕 是介質對金屬表面的機械磨損和腐蝕共同作用的結 果。在試車臺系統中材料的耐低溫性質也是一個主 要應考慮的問題, 所以采用不銹鋼(0Cr18Ni9) 作 為閥門的主要材料。密封副材料主要有不銹鋼 (0Cr18Ni9) - 黃銅、不銹鋼( 0Cr18Ni9) - 鋁、 不銹鋼( 0Cr18Ni9 ) - 聚四氟乙烯、不銹鋼 (0Cr18Ni9 ) - 增強聚四氟乙烯和不銹鋼 (0Cr18Ni9) - 聚酰亞胺等。

閥門設計時, 提高密封面上的比壓是經常采取 的方法。但是, 根據國家標準的要求, 安全閥的開 啟壓力ps = (1105～111) p , 該要求使得作用在 密封面上的力為一個定值, 密封面上的比壓在密封 面寬度選定時, 其值也成為了一個定值, 而且通常 情況下不能使密封機構保持可靠的密封。因此安全 閥的密封性在很大程度上取決于閥門的結構以及制 造和裝配的精度。工作狀態安全閥的泄漏除了和密 封面上的比壓低有關之外, 還與密封面是否受到機 械損傷、閥瓣受力的對中性、周圍介質溫度的變化 引起密封面變形以及密封面受到介質中雜質的污染 等因素有關。為了降低閥門的泄漏需要在結構、制 造和裝配上提高要求, 尤其要注意密封面的表面質 量及形位公差要求。合理選擇密封面的寬度和結構 型式, 盡量使得計算比壓值與最小密封比壓相近, 以保證閥門密封性能。

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