高壓加氫裝置中的閥門,既有臨氫條件,又有非臨氫條件,既有高壓條件,又有非高壓條件。本文僅討論高壓臨氫條件下應用的閥門,這類閥門雖然數量不多,但其價格卻占有較大的比例。此類閥門有閘閥、截止閥、止回閥、球閻和旋塞閥,壓力等級為 ASME 的 CL900~2500,溫度為常溫至 400℃,主體材料有 ASTMA105、A182—F11/F22/F321、A216—WCB、A217—WC6/WC9、A351—CF8C,閥門直徑為 DN15-400 mm。這些閥門的功能與普通閥門相同,但國內目前尚不具備成套供應的能力,主要原因在于閥門制造廠與用戶(尤其是工程設計部門)溝通聯(lián)系不夠,不了解閥門的使用條件和要求,缺少一套與介質條件相適應的技術文件、模具和圖紙等,而且缺步工業(yè)化批量生產的經驗。
開發(fā)高壓加氫裝置中的閥門,不僅能降低閥門價格。而且可減少供貨周期,方便補充訂貨,同時又能推動閥門行業(yè)的發(fā)展。事實上,我國目前一些閥門制造廠已具備生產高壓加氫閥門的能力和條件,而且在加氫精制裝置(操作壓力 8~10 MPa)上已有成功的應用。
性能良好的閥門,其設計、制造、檢查試驗及質量控制等各個方面和各個環(huán)節(jié)都做的比較好。本文以其中的幾個主要問題(包括閥門的內漏、外潺、強度設計、材料、檢查試驗及質量控制),結合高壓加氡裝置的介質條件進行探討。
對 DN ≥ 50mm 的閘閥和截止閥,在閥桿密封處采用柔性石墨環(huán)和柔性石墨編織填料是國外翻造廠的普遍做法。其中填料的最上圈和最下圈采用柔性石墨編織環(huán),以利用其強度較高(與模壓石墨環(huán)相比)的特點阻止石墨被擠入閥腔或閻外,中間則采用模壓石墨環(huán)(有時也在中間適當的位置增設編織環(huán))。由于柔性石墨的流動性好,有減磨性,同時石墨還具有良好的物理和化學穩(wěn)定性,因此用它作為填料既可獲得良好的密封,又可減少對閥桿的磨損。對于填料函尺寸較小的球閥、旋塞閥和小口徑的閘閥和截止閥,則僅用柔性石墨編織填料即可。
填料在裝填過程中進行預壓縮也是保證良好密封(尤其是長期良好密封)的措旋之一。國內的閥門在填料裝填過程中大多數僅限于壓實填料,故其密封性隨應用時間增長而變差。國外某些閻門產品在填料裝填過程中采用了 28 MPa 的預壓力,且設計了專用的預壓縮工具,因此它能維持較長時間的良好密封。當然,填料的預壓力太大,將增加對閥桿的磨損,增加閥門的開啟力,因此此時應在填料選擇和閥桿表面處理上進行改進。采用以柔性石墨環(huán)為主的填料可減少閥桿的磨損,同時也可降低閥門的開啟扭矩。
還有一些閥門在填料壓蓋處采用了“活載”結構。即在填料壓蓋的螺栓上增設碟簧,使填料壓蓋始終作用于填料上較大的壓力,從而可防止因壓蓋螵栓松弛或填料松弛而造成的外漏。