1 之前介紹自力式壓力調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在介紹特材旋塞閥在醋酸工況故障維護前言
醋酸是一種非常重要的有機酸，是染料、制藥、纖維、農(nóng)藥以及其他有機合成的重要原料。近十年，國內(nèi)化工企業(yè)打破國外技術(shù)壟斷，先后利用自主工藝（甲醇羰基合成醋酸）建成了年產(chǎn)百萬余噸的醋酸生產(chǎn)能力，但由于甲醇羰基合成醋酸工藝的合成工段為130～185℃的甲烷及催化劑銠等混合介質(zhì)；由于介質(zhì)的特殊性，其裝置的設(shè)備均由特種合金材料制造。目前國內(nèi)醋酸生產(chǎn)裝置的接觸高溫工藝介質(zhì)的旋塞閥多為鋯702C、鋯705C合金，且大多為進口品牌，如福斯、蘇莫斯、AZ、弗洛賽爾的產(chǎn)品。旋塞閥是關(guān)閉件或柱塞形的旋轉(zhuǎn)閥，通過旋轉(zhuǎn)90度使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相同或分開，實現(xiàn)開啟或關(guān)閉的一種閥門。
旋塞閥的閥塞的形狀可成圓柱形或圓錐形。在圓柱形閥塞中，通道一般成矩形;而在錐形閥塞中，通道成梯形。這些形狀使旋塞閥的結(jié)構(gòu)變得輕巧，但同時也產(chǎn)生了一定的損失。旋塞閥適于作為切斷和接通介質(zhì)以及分流適用，但是依據(jù)適用的性質(zhì)和密封面的耐沖蝕性，有時也可用于節(jié)流。順時針方向旋轉(zhuǎn)塞子使溝槽與管道平行即為開啟，逆時針旋轉(zhuǎn)塞子90度使溝槽與管道垂直時即為關(guān)閉。 
特材旋塞閥在醋酸工況故障維護旋塞閥種類主要分為以下幾種：
一、緊定式旋塞閥
緊定式旋塞閥通常用于低壓直通管道，密封性能*取決于塞子和塞體之間的吻合度好壞，其密封面的壓緊是依靠擰緊下部的螺母來實現(xiàn)的。一般用于PN≤0.6Mpa。
二、填料式旋塞閥
填料式旋塞閥是通過壓緊填料來實現(xiàn)塞子和塞體密封的。由于有填料，因此密封性能較好。通常這種旋塞閥有填料壓蓋，塞子不用伸出閥體，因而減少了一個工作介質(zhì)的泄漏途徑。這種旋塞閥大量用于PN≤1Mpa的壓力。
三、自封式旋塞閥
自封式旋塞閥是通過介質(zhì)本身的壓力來實現(xiàn)塞子和塞體之間的壓緊密封的。塞子的小頭向上伸出體外，介質(zhì)通過進口處的小孔進入塞子大頭，將塞子向上壓緊，此種結(jié)構(gòu)一般用于空氣介質(zhì)。
四、油封式旋塞閥
近年來旋塞閥的應(yīng)用范圍不斷擴大，出現(xiàn)了帶有強制潤滑的油封式旋塞閥。由于強制潤滑使塞子和塞體的密封面間形成一層油膜。這樣密封性能更好，開閉省力，防止密封面受到損傷
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥由于醋酸裝置工藝介質(zhì)腐蝕性很強，裝置開停車時溫差變化較大，裝置上旋塞閥頻繁出現(xiàn)內(nèi)漏和外漏問題。導(dǎo)致國內(nèi)醋酸裝置特材旋塞閥的維修、更換量很大，長期依賴國外公司提供維修服務(wù)，不但時間上沒有保障且費用特別昂貴。目前國內(nèi)的特材旋塞閥生產(chǎn)廠家已有能力生產(chǎn)整閥，也有能力利用國外進口閥體進行維修改造。
本文對酸裝置中的特材旋塞閥的修復(fù)作了較為深入的探討，可為其他同行提供參考。
2 特材旋塞閥在醋酸工況故障維護旋塞閥的泄露及泄露原因分析
旋塞閥按結(jié)構(gòu)形式可分為七大類（不再詳細介紹），對于以醋酸為基的介質(zhì)，國內(nèi)裝置大都采用材質(zhì)為Zr702、Zr705的聚四氟乙烯（PTFE）套筒密封圓錐形旋塞閥［1］。見圖1。
旋塞閥主要由襯套及旋塞密封、頂部密封兩部分關(guān)鍵密封來組成。而襯套（見圖2）起到了關(guān)鍵密封的作用。當(dāng)襯套損壞后，頂部密封就不可避免地產(chǎn)生一定量的泄露。
頂部密封主要由PTFE環(huán)及金屬密封環(huán)、楔形條等構(gòu)成壓力密封系統(tǒng)。內(nèi)部壓力越大，密封越嚴密。并由壓蓋螺栓來調(diào)節(jié)與限制旋塞的上下移動。見圖3。
常見的襯套損壞或失效有以下原因。
（1）當(dāng)流體介質(zhì)含有固體顆粒雜質(zhì)時，輕微的顆粒滲入到襯套內(nèi)，會導(dǎo)致襯套磨損起邊，旋塞在開關(guān)過程中切割襯套并產(chǎn)生極大摩擦力帶動襯套旋轉(zhuǎn)并撕裂襯套，導(dǎo)致泄露。
（2）對于目前大部分旋塞閥的結(jié)構(gòu)來說，其旋塞下部是不固定的，當(dāng)閥關(guān)閉時，閥閉前的壓力差很大，旋塞兩側(cè)長期處于高壓力差的狀態(tài)，容易造成旋塞的偏移（見圖4）。這時開啟閥門時，閥門內(nèi)上游側(cè)的襯套被高壓帶動離開閥體暴露在管道內(nèi)，隨著旋塞的轉(zhuǎn)動將突出的襯套撕裂。
（3）旋塞沒有開關(guān)到位，或作為調(diào)節(jié)閥使用時。當(dāng)旋塞開在中間某一位置，因為襯套PTFE與Zr鋯材的熱線性膨脹系數(shù)相差10倍，導(dǎo)致裸露出來的PTFE會高于旋塞口，長時間就會產(chǎn)生一道痕跡。
旋塞開關(guān)時會帶動PTFE一同轉(zhuǎn)動并將PTFE襯套撕裂。見圖5。
（4）當(dāng)介質(zhì)溫度壓力波動過大。當(dāng)系統(tǒng)遇到緊急停車狀況（特別是在溫度快速降低），由于PTFE比Zr鋯材收縮變形快［2］（兩者熱線性膨脹系數(shù)相差10倍），使得襯里環(huán)抱在旋塞上面，導(dǎo)致襯里與閥體之間產(chǎn)生空隙，介質(zhì)隨即流入定密封處，由于頂部密封屬于壓力倒密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓力降低時，壓力密封失效，從而產(chǎn)生泄漏。
3 特材旋塞閥在醋酸工況故障維護旋塞閥維修方案
我公司醋酸裝置在緊急停車時，裝置內(nèi)XOMOX旋塞閥多臺出現(xiàn)內(nèi)漏及外漏情況，致使關(guān)鍵泵不能切斷，不僅對現(xiàn)場操作人員構(gòu)成危險，且對現(xiàn)場環(huán)境造成污染。
在檢修完成將泄露閥門替換后，我公司與浙江維都利閥門制造有限公司技術(shù)人員經(jīng)過討論，對閥門進行解體，發(fā)現(xiàn)目前我裝置內(nèi)進口閥門普遍具有如下結(jié)構(gòu)特點：
①旋塞和填料共用調(diào)節(jié)螺栓；
②旋塞下部與閥體的配合處于浮動狀態(tài)：閥門的結(jié)構(gòu)比較簡單，一旦閥門遭遇高溫、高壓工況時，導(dǎo)致非金屬材料有較大的變形，容易引起閥門的泄露。
通過對進口閥門結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)合我醋酸裝置的工況特點與維修能力，確定了以下維修方案。
（1）更換旋塞閥所有易損件，包括閥座、密封膜片、金屬環(huán)等，其中閥座、膜片材質(zhì)均更換為PFA基復(fù)合物。因為PFA基復(fù)合物與PTFE相比，PFA基復(fù)合物適用的溫度范圍更大（－200～260℃），且擁有更的抗冷流性能及自潤滑性能，在抗變形能力上也優(yōu)于增強PTFE見圖6。PFA的優(yōu)良性能已經(jīng)在國內(nèi)廠家成品閥門上得到了實際應(yīng)用，且其優(yōu)良的使用效果也得到了驗證，所以這次對進口閥門的維修，用PFA對PTFE進行替代。
PFA基復(fù)合物與PTFE或增強PTFE相比另一個突出優(yōu)點是材料的表面光滑，自潤滑能力強。PFA基復(fù)合物的摩擦系數(shù)比PTFE低10%～30%，低摩擦系數(shù)帶來低扭矩，不僅可以減少在閥門執(zhí)行機構(gòu)上的投入，也可大大降低閥門襯套的磨損，延長閥門的使用壽命。
（2）目前裝置上進口旋塞閥的密封結(jié)構(gòu)比較簡單，在襯套出現(xiàn)泄露時，單靠上部膜片很難保證閥門不出現(xiàn)外漏情況。在維修時，改變其上密封結(jié)構(gòu)，在閥桿上增加一處填料箱，使用增強PTFE作為填料，可以在閥門單靠調(diào)節(jié)旋塞不能阻止其外漏時發(fā)揮密封作用。
（3）保證不削弱閥體強度的情況下，將閥體進行改動，整改為旋塞固定式旋塞閥。可保證閥門在長期關(guān)閉時兩側(cè)壓力差過大，也會保證旋塞不發(fā)生偏移，在開關(guān)操作中與襯套實現(xiàn)較好配合，不刮傷襯套，實現(xiàn)閥門的有效密封。見圖7。
（4）填料箱及旋塞調(diào)節(jié)壓板連接螺栓用碟簧加載，以防止管道壓力和溫度異常變化，人工來不及調(diào)節(jié)，碟簧加載可實現(xiàn)自動補償密封的功能，時時保護襯套及填料的密封。
我方維修方案可對裝置上進口旋塞閥進行修復(fù)，且通過改變其上部密封結(jié)構(gòu)，增加一處閥桿填料箱密封，可有效地防止異?；蚓o急情況下的閥門外漏，對現(xiàn)場操作人員、現(xiàn)場環(huán)境的安全性提供了更有力的保障。
4 特材旋塞閥在醋酸工況故障維護旋塞閥的存放和使用
旋塞閥泄露的原因比較多，除了閥門固有的結(jié)構(gòu)決定其使用周期外，對閥門的存放及使用的不當(dāng)，也會造成閥門性能的下降，甚至對閥門的破壞。
我們在存放、使用特材旋塞閥時，應(yīng)注意以下問題：
①閥門應(yīng)存放于干燥、干凈的環(huán)境中，應(yīng)用隨閥供應(yīng)的法蘭保護罩保護法蘭。閥體應(yīng)水平放置，使旋塞垂直于地面；長期不用的閥門，每隔1～2月，進行2～3次開關(guān)操作；閥門存放時將閥位處于全開，位置以旋塞實際位置為準。
②閥門在線使用時，盡量避免長時間處于半開的位置，也盡量避免裝置溫度、壓力變化過快，這容易使閥門密封失效，出現(xiàn)泄露情況。當(dāng)閥門出現(xiàn)外漏情況時，可進行以下調(diào)節(jié)：將旋塞處于全開位置，將所有閥蓋調(diào)節(jié)螺母按順時針方向各旋緊1/4～1/2轉(zhuǎn)，然后將閥門進行一次開關(guān)操作，使旋塞就位；觀察閥門是否密封，若還不密封，重復(fù)上述操作。但不可過多的調(diào)節(jié)螺母，這樣會使閥門的斷裂扭矩大大提高。
此辦法也可用于預(yù)防閥門外漏的操作，當(dāng)遇到裝置的開停車階段，溫度和壓力變化較大時，將調(diào)節(jié)螺栓隨著溫度的變化進行擰緊或松動調(diào)整（溫度每升高或降低60℃就將調(diào)節(jié)螺栓松動或擰緊3/4圈），這樣調(diào)節(jié)可以緩解旋塞及襯套隨著溫度的變化而產(chǎn)生的體積變形，消除熱應(yīng)力，機械地調(diào)整它們的配合狀態(tài)。可有效地防止閥門外漏。
③閥門在維修時可在調(diào)節(jié)螺栓處增加蝶形彈簧或在旋塞軸上增加彈簧負載裝置，這兩種結(jié)構(gòu)均可很好地抵消溫度變化時的熱應(yīng)力，保持有效的密封。但也需要定期地對旋塞螺栓進行調(diào)節(jié)，因為不管是PTFE還是PFA襯套，都會隨著使用而產(chǎn)生冷流變形，旋塞會下降，需要將旋塞向下調(diào)整。
五 特材旋塞閥在醋酸工況故障維護結(jié)語
特材旋塞閥在醋酸、醋酐生產(chǎn)裝置作用非常重要，價格也比較昂貴。一旦發(fā)生泄露的情況，不僅會對生產(chǎn)造成影響，更有可能引發(fā)環(huán)境事故。所以合理的使用、維修這些閥門具有非常重要的意義，目前國內(nèi)閥門廠已*有能力承擔(dān)這一職責(zé)，對使用單位來說，不僅節(jié)約了維修成本，在新閥采購中也都趨于國產(chǎn)化，已與國內(nèi)特材閥門生產(chǎn)單位形成一個雙贏的局面。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組
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