阀门的常见故障及维修

来源:网络  作者:六叉零   2020-07-05 阅读:349

阀门的常见故障及维修

第一节 阀门故障

一、故障1:动作功能故障

1、阀杆动作故障。

在阀门启闭过程中,有时感到有卡阻不灵活,启闭很费力,有时用正常的启闭力矩无法启闭,甚至启闭一段距离后就无法继续启闭。

阀杆升降失灵的原因有:①操作过猛使螺纹损伤;②缺乏润滑或润滑剂失效;③阀杆弯扭;④表面光洁度不够;⑤配合公差不准,咬得过紧;⑥阀杆螺母倾斜;⑦材料选择不当,例如阀杆和阀杆螺母为同一材质,容易咬住;⑧螺纹被介质腐蚀(指暗杆阀门或阀杆螺母在下部的阀门);⑨露天阀门缺乏保护,阀杆螺纹沾满尘砂,或者被雨露霜雪所锈蚀;⑩阀杆与其它零件卡阻:如第一填料压盖歪斜后碰到阀杆,第二填料安装不正确或压得过紧,第三阀杆与其它零件擦咬或咬死

预防的方法:①精心操作,关闭时不要使猛劲,开启时不要到上死点,开够后将手轮倒转一两圈,使螺纹上侧密合,以免介质推动阀杆向上冲击;②经常检查润滑情况,保持正常的润滑状态;③不要用长杠杆开闭阀门,习惯使用短杠杆的工人要严格控制用力分寸,以防扭弯阀杆(指手轮和阀杆直接连接的阀门);④提高加工或修理质量,达到规范要求;⑤材料要耐腐蚀,适应工作温度和其他工作条件;⑥阀杆螺母不要采用与阀杆相同的材质;⑦采用塑料作阀杆螺母时,要验算强度,不能只考虑耐腐蚀性好和摩擦系数小,还须考虑强度问题,强度不够就不要使用;⑧露天阀门要加阀杆保护套;⑨常开阀门,要定期转动手轮,以免阀杆锈住;⑩正确安装填料及填料压套,装配时阀杆无障碍碰擦,防止阀杆卡阻。

2、手轮损坏:撞击或长杠杆猛力操作所致。只要操作人员和其他有关人员注意,便可避免。
     3、填料压盖断裂:压紧填料时用力不均匀,或压盖(一般是铸铁/钢)有缺陷。压紧填料,要对称地旋转螺丝,不可偏歪。制造时不仅要注意大件和关键件,也要注意压盖之类次要件,否则影响使用。
     4、阀杆与闸板连接失灵:闸阀采用阀杆长方头与闸板T形槽连接的形式较多,T形槽内有时不加工,因此使阀杆长方头磨损较快。主要从制造方面来解决。但使用单位也可对T形槽进行补加工,让它有一定的光洁度和平面度。
     5、双闸板阀门的闸板不能压紧密封面:双闸板的张力是靠顶楔产生的,有些闸阀,顶楔材质不佳(低牌号铸铁),使用不久便磨损或折断。顶楔是个小件,所用材料不多,使用单位可以用碳钢自行制作,换下原有的铸铁件。

6、止回阀阀瓣打碎。止回阀前后介质压力处于接近平衡而又互相“拉”的状态,阀瓣经常与阀座拍打,某些脆性材料(如铸铁、黄铜等)做成的阀瓣就被打碎。预防的办法是采用阀瓣为韧性材料的止回阀。

二、故障2:运动副损伤

密封面发生咬擦伤,阀杆光柱部分发生咬擦伤,阀杆螺纹部分发生咬擦伤等。

擦伤产生的原因:

首先是粘结磨损产生磨粒,此磨粒硬度强度都较基体金属高,被压入软面而划伤硬面,同时,硬磨粒在软面内被硬面凸峰推挤而有移动从而犁伤软面。在磨擦面分开后,磨粒可能排出,但也可能仍然存在于软面上,再次磨擦时又将划伤硬面并在软面上犁出更深更长的深沟,直至硬粒前方的软面抵抗不住硬粒的移动力而被剪切,软面上形成了条状沟槽,硬面上形成了划伤痕迹。如果载荷苛刻而接触点少,则剪切强度增大,磨屑也就增大,如不及时排出,就压入表面形成结节,结节后接触点剪切强度增大,磨屑也增大,最终就形成了磨擦瘤。从小结节到磨擦瘤的过程是连锁的逐渐增长的,当原有的移动力不能剪断磨擦瘤时,咬擦伤也就发生。因此咬擦伤在某种程度上是磨损的一种形式。

其次是阀杆可能与填料压套、填料垫相碰擦,再有是介质中如含有硼,则它泄出后会结晶成硬粒,拉伤阀杆表面,再有是应加润滑剂的部分未加润滑剂等。

避免咬擦伤的措施是:

咬擦伤是由于硬粒进入或本身磨粒磨损而犁出沟槽,因此要尽量使磨粒减小,使之成粉末状微粒,且及时而充分的排除出磨擦面,这就要求磨擦副具有较高的光洁度和吻合度良好,使接点增多,接触面积增大,同样的剪切力下剪切强度减小,剪切下的磨屑也就减小。为此在载荷不变的情况下就要加大磨擦面积或提高光洁度,并尽可能加以足够的润滑,以进一步减少磨擦力和有利于磨粒的排除,同时在较宽的磨擦面上应开排屑沟槽,使磨粒排入沟槽并随润滑油排出磨擦面。

为了使密封面不致擦伤,必须使密封面在自磨削状态下工作,使磨粒磨损减轻并使表面倾于进一步细化,这样就能保持和延长密封面的寿命,其条件如上所述,具体措施是:

1、严格的阀门内腔清洁度

2、适当提高密封面光洁度

3、增大接触面

4、提高吻合度

5、无硬质微粒进入磨擦面

6、磨粒得到及时而完全的排除

7、两个面应有硬度差

8、加以一定润滑,以减少磨擦力,避免金属直接接触

9、比压小

10、在软面上开容屑槽或断屑槽

11、采用塑性流动压力大的材料

12、采用不易发生冷作硬化的材料

13、消除阀杆与其它的零件相碰擦。

14、正确安装填料或适当压紧填料。

15、应该加润滑剂的部位应加以相应的润滑。

三、故障3:密封的失效

阀门另一种常见的故障是密封面泄漏,填料泄漏和阀体阀盖连接处的泄漏。

造成这种故障的原因,首先要从密封的机理讲起:

    1、气体的压力

       气体与液体的区别,在于分子间的距离及分子间作用力的不同。气体压力的产生是由于分子对四壁的碰撞,压强的大小取决于分子运动的速度与单位容积内分子数的多少两个条件。分子运动的速度愈大,压强愈大;单位容积内的分子数愈多,压强亦愈大。气体密度不大时,分子本身的体积及分子间的引力均可略而不计,将其当作理想气体。氮气在常见状态下即可作为理想气体。

    2、流体压力产生的特点

1)气体压力产生的特点

A 分子撞击速度越大,压强越大。

B 单位时间内撞击到容器壁表面上的分子数目越多,压强就越大。

   说明:在一定温度下气体的压强只和单位容积内的分子数有关,而不管气体的种类。

2)液体压力产生的特点

根据分子运动论又可知,在分子间有着作用力。液体受压时,分子间距减小,分子间产生斥力,就表现为压力,即压力的表现形式为要求膨胀的能。

液体的压力产生还有一个液柱高度产生的位置能,位置能在存在液柱高度的同时是始终存在的,不能消除。

3、流体泄漏的原因

气体泄漏的原因:外界撞向泄缝处的分子数少于内侧的。

液体泄漏的原因:密封面存在大于分子直径的间隙,在分子间斥力下液体分子挤出间隙产生泄漏。

宏观密封与微观密封对密封副的不同要求:前者允许为“迷宫式”密封,而后者是真正的“零泄漏”。例如微泄漏检测。

“光整密封”与“损伤密封”:前者要求高精度且要防止擦伤,后者允许通过可预知损伤达到密封效果,后者使设计选择范围扩大,加工费用降低,产品成本下降。

接触密封机理

4、阀门常见的密封失效泄漏及原因

1 阀门填料泄漏及原因

 

1 阀杆填料密封示意图

填料装入填料函以后,经压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性,使其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种接触并不是非常均匀的。有些部位接触的紧,有些部位接触的松,还有些部位没接触上。接触部位同非接触部位交替出现,形成了“迷宫”,起到阻止压力介质外泄的作用。填料密封的机理就是“迷宫效应”。

阀门在使用过程中,阀杆同填料之间存在着相对运动。这个运动包括转动和轴向移动。在使用过程中,随着开启次数的增加,相对运动的次数也随之增多,还有高温、高压和渗透性强的流体介质的影响,阀门填料函也是发生泄漏事故较多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏,对于编织填料还会出现渗漏(压力介质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏)。阀杆与填料间的界面泄漏是由于磨损导致填料接触压力的逐渐减小填料自身的老化等原因引起的,这时压力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。随着时间的推移,压力介质会把部分填料吹走,甚至会在阀杆上冲刷处沟槽。

产生填料泄漏的原因有下列几点:①填料与工作介质的腐蚀性、温度、压力不相适应;②装填方法不对,尤其是整根填料盘旋放入,最易产生泄漏;③阀杆加工精度或表面光洁度不够,或有椭圆度,或有刻痕;④阀杆已发生点蚀,或因露天缺乏保护而生锈;⑤阀杆弯曲;⑥填料使用太久,已经老化;⑦操作太猛。
    消除填料泄漏的方法是:①正确选用填料;②按正确的进行装填;③阀杆加工不合格的,要修理或更换,表面光洁度最低要达到▽5,较重要的,要达到▽8以上,且无其他缺陷;④采取保护措施,防止锈蚀,已经锈蚀的要更换;⑤阀杆弯曲要校直或更新;⑥填料使用一定时间后,要更换;⑦操作要注意平稳,缓开缓关,防止温度剧变或介质冲击。

2法兰泄漏

阀门的法兰密封一般是依靠其连接螺栓所产生的预紧力,通过各种垫片(如橡胶垫片、石棉橡胶垫片、植物纤维垫片、缠绕式金属内填石棉垫片等)达到足够的密封比压,来阻止被密封流体介质的外泄,属于强制密封。这种密封结构形式常见的泄漏有以下几种。

A 界面泄漏

界面泄漏的主要原因是密封垫片压紧力不足,法兰结合面上的粗糙度不符合要求,热变形和机械振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合不严而发生泄漏。另外,法兰连接后螺栓变形或伸长,密封垫片长期使用后塑性变形、回弹力下降、密封垫片材料老化、龟裂及变质等,也会造成垫片与法兰面之间密合不严而发生泄漏(图2)。这种金属面和密封垫片交界面上发生的泄漏称为“界面泄漏”。无论哪种形式的密封垫片或哪种材料制成的密封垫片都可能出现界面泄漏。

         2 界面泄漏

B 渗透泄漏

植物纤维(棉、麻和丝等)、动物纤维(羊毛或兔毛等)、矿物纤维(石棉、石墨、玻璃或陶瓷等)、化学纤维(尼龙、聚四氟乙烯等各种塑料纤维)、皮革和纸板等是制作密封垫片的常用材料。这些材料的组织纤维比较疏松,致密性差,很容易被流体介质浸透,特别是在流动介质的压力作用下,介质会通过纤维间的微小缝隙渗透到低压一侧(图3)。这种由于垫片材料的纤维之间有缝隙,流体介质在一定条件下能够通过这些缝隙而产生的泄漏现象称为“渗透泄漏”。渗透泄漏一般与被输送的流体介质的工作压力和物理性质有关。压力越高,泄漏量也会增大。粘性越小,则更容易发生泄漏。

 

        

                 3 渗透泄漏

C 破坏泄漏

        破坏泄漏

破坏泄漏事故的发生,人为因素影响很大。如密封垫片装偏,从而使局部的密封比压不足或预紧力过度,超过了密封垫片的设计限度,使密封垫片失去回弹能力。另外,在紧固法兰的过程中,法兰的连接螺栓松紧不均,或两法兰中心线偏移(图4)等。这种由于安装质量欠佳而产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发生的泄漏称为“破坏泄漏”。

界面泄漏和破坏泄漏的泄漏量会随着时间推移而明显加大。渗透泄漏的泄漏量与时间的关系不明显。造成法兰密封面泄漏的原因还有介质腐蚀因素的影响,这种腐蚀属于间隙腐蚀,主要发生在法兰结合面上微小的间隙处。由于间隙处介质与间隙外的介质之间有电位差,产生电化学腐蚀。这种化学腐蚀称为“浓淡电化学腐蚀”,腐蚀泄漏是缓慢进行的,只有发展到形成腐蚀麻点连成通道后,介质才能外泄。在现场检修中,时常能发现法兰密封面上有许多斑点,有的甚至已形成明显的小坑,这便是浓淡电化学腐蚀的产物,但并没有发生泄漏,即使出现泄漏,它的形式也与界面泄漏十分相似,都是发生在法兰密封面与垫片接触界面上,其形式类似于界面泄漏。

3)阀体泄漏及原因

阀体泄漏可发生在除填料及法兰密封的其他任何部位,泄漏的主要原因是由阀门生产过程中的铸造、锻造或焊接缺陷所引起的,如铸造质量不高,阀体和阀盖体上有砂眼、松散组织、夹渣等缺陷,焊接不良,存在着夹渣、未焊接,应力裂纹等缺陷。
   
而腐蚀介质的输送,流体介质的冲刷也可造成阀门各部位的泄漏。腐蚀主要以均匀腐蚀和浸蚀或气蚀的形式存在。

A 均匀腐蚀

均匀腐蚀是由环境引起的,凡是与介质接触的阀门表面,皆产生同一种腐蚀。金属表面腐蚀的外貌相同,经历同一时间,金属厚度的减薄也相同。阀门外壁一层层地腐蚀脱落,最后造成大面积穿孔。

B 浸蚀或气蚀

浸蚀或气蚀是由于流体介质在阀体内的流动所引起的。高速输送的液体压力会明显下降,当压力低于介质的临界压力时,液体就会出现气化现象,形成无数个气泡。这种气泡存在的时间有限,一到高压区,气泡又凝结为液体。凝结的过程中便会产生对阀体材料的浸蚀和冲击。冲击的能量足以造成管道的振动,同时把阀体金属表面腐蚀呈蜂窝状。随着时间的推移,形成了腐蚀穿孔,导致泄漏事故发生。

 

第二节阀门带压堵漏及阀门泄漏的处理方法

根据生产