高立柱
广东省特种设备检测研究院珠海检测院 广东省 珠海市 519002
摘要：作为保障特种设备运行的安全救济装置，安全阀广泛应用于石化行业的生产中，其选型设计和安装直接影响整个设备和管道的正常运行，因此合理使用和注意 充分理解，专注，避免生产事故造成的不正当经营，最终可以达到科学选择以及安全生产的目的。鉴于此，本文主要分析海洋环境气候下安全阀的选型与防腐保护。
关键词：海洋环境；安全阀；选型
引言
海洋环境是腐蚀性最为严酷的自然环境。海水是一种具有很强腐蚀性的电解质溶液，含有大量的盐类，包括氯化钠以及含有钾、溴、碘等元素的盐类。海水中溶解有氧气、氮气、二氧化碳等气体，而其中的氧气是引起海水中碳钢、低合金钢等金属结构物腐蚀的重要影响因素。本文以海洋环境为前提，对安全阀的选型以及防腐保护措施进行探讨。
1 安全阀腐蚀的原因与危害
安全阀泄漏是安全阀的主要故障之一，究其原因，（1）阀瓣或阀座密封面损伤或存在脏物（2）安装不当（3）温度或腐蚀性介质（4）操作压力过高（与整定压力太近）结合个人工作经验，绝大部分是由于阀门养护不当造成阀门整体性能下降，究其根本是防腐不到位，锈蚀导致，弹簧锈蚀，导致阀门压力不稳定，严重时断裂，会导致设备失压停产；锁紧螺母、调节螺母锈蚀导致阀门压力无法调节，调节螺母与阀杆锈蚀粘连会导致阀门无法准确开启，为设备的安全运行埋下隐患；阀瓣与导向套锈蚀，会直接导致安全阀压力不能适时开启，并因卡阻导致阀门泄漏；阀门上下调节圈锈蚀，直接造成阀门回座压力无法调节。阀瓣的锈蚀、结焦等造成了阀瓣密封性能的下降。
2 安全阀的选型原则及分析
《安全阀安全技术监察规程》规定了安全阀使用的基本要求。安全阀是一种保护生产安全的重要控件，其工作的主要原理是对管道内的压力进行反应，要能够在其内的安全介质压力达到临界点之前进行泄压，保证安全性；在其内的压力降到一定的程度之后要进行加压，起保护作用，所以安全阀作为很多压力容器和管道的保护装置。
? 安全阀的选用
— 安全阀适用于清洁、无颗粒、低粘度的流体；
— 全启式安全阀适用于排放气体、蒸汽或者液体介质；
— 微启式安全阀一般适用于排放液体介质；
— 排放有毒或者可燃性介质时，必须选用封闭式安全阀。
一般情况下，弹簧式安全阀在工作时主要依靠的是弹簧的弹力进行开关的开启和关闭，这种结构比较简单，但是在实际的应用中却能够发挥很大的作用，特点是体积比较小、操作简单、重量轻、安全可靠，在石油化工管道上比较常见。
2.1平衡波纹管安全阀选型原则
当安全阀的背压大于设定值的10％时，小于30％。当介质具有腐蚀性，易结垢，易结焦时，会影响安全阀弹簧的正常运行。当安全阀的背压不稳定时，其变化可能会影响安全运行时间。
2.2先导式安全阀选型原则
当安全阀的背压大于其设定值的30％时。对于安全阀密封性能要求特别好的场合或工作压力大于90％的固定压力。当介质有毒时，应选择不导向阀（即，导向阀打开时不向外排出介质）。
2.3其他选型原则
除了允许使用螺纹连接的液体膨胀压力外，一般只使用法兰连接的弹簧式溢流阀或带安全阀的导向阀。除了波纹管安全阀和用于排放水，蒸汽或空气的安全阀之外，所有安全阀都应选择闭合弹簧盖结构。当介质是水蒸汽或空气时，可以用扳手选择安全阀。当介质温度超过300℃时，应使用带散热片的弹簧式安全阀。安全阀采用软密封，前开可有效减少泄漏，比传统硬密封更耐用，维护更方便，价格更低。
2.4 安全阀材质选择
（1）安全阀的选择要求灵敏度高。安全阀的主要功能就在于其安全性，所以在实际的应用中也要注意其安全性，要能够针对不同的使用环境和压力进行调节，在介质的压力达到开启压力时要能够及时开启，在降低到相应的标准之后要能够及时关闭，这样能够保证其安全运作。（2）有规定的排放压力。安全阀想要发挥效用就需要对控制管道内的压力有一定的了解，在发现其压力超过一定的限度之后，要及时排放压力，这样能保证其使用的安全性。（3）要保证其质量、强度过关。（4）安全阀的动作性能误差要注意被控制在一定的范围之内。
2.5实例分析
基于BZ13-1平台的技术条件，本文选择安全阀WHPB-PSV-B141作为实例分析具体的选型过程。工艺参数，如表1所示。
表1 管道气相工艺参数
根据工艺专业提供的参数，该应用是油气混合阶段的工作条件。总背压为设定压力的6.4％，背压较小，对安全阀的性能影响不大。工作压力范围非常大，安全阀的选择原则是根据最差的工况选择泄压装置，最大正常工作压力达到设定压力的92％。弹簧式安全阀在工作压力达到设定压力90％以上时会产生泄漏，因此选择先导式安全阀。该工艺的粘度为25cP，满足了介质不能有大颗粒杂质或高粘度的先导式安全阀的要求。综上所述，选用先导式安全阀。
最终的气液两相的排出喷嘴面积为0.106in2。选择FarrisCompany3800系列API全喷嘴设计先导式安全阀。喷嘴口径选D系列0.11in2，满足要求。入口和出口管线均为E5，A5规格，检查样品，综合考虑，选择后者入口900LB，出口300LB产品。主要产品型号是38DC14-920。型号阀体为碳钢，橡胶密封座，RF法兰密封面，全开式安全阀适用于存在气态介质排放。
3、安全阀防腐保护措施
3.1、表面超疏水性处理
表面超疏水性处理安全阀是安全阀防腐处理最有效的一种保护措施，目前超疏水性表面的制备有以下几种方法。
3.1.1、喷涂法
将20％（质量分数，下同）的PPS（聚苯硫醚塑料）粉末均匀分散在80％分散剂中制成悬浮液；采用浸渍法将PPS颗粒均匀分布在铝片表面，1小时后涂覆PPS的铝片为320?380℃，炉内冷却制备低涂层。将PTFE（PTFE）乳液用喷枪均匀喷涂在底面上，并在80℃下干燥10min。重复上述操作几次，在（370±5）℃塑化8h后喷涂复合涂层后，获得具有超疏水性涂层。
3.1.2、化学刻蚀法
采用盐酸腐蚀，阴离子表面活性剂作为辅助蚀刻剂，在铝表面上形成微纳米结构，表面被低表面能材料改性，形成超疏水表面的接触角大于160°，表面在不同ph值环境和长期暴露状态下仍然具有良好的超疏水性，显示出良好的稳定性。
3.2、缓蚀剂法
缓蚀剂是一种在腐蚀性介质中以一定浓度和形式存在的化学物质，可有效防止或减弱腐蚀反应。缓蚀剂法也是一种常用的防腐措施。缓蚀剂可分为无机盐如缓蚀剂（如硅酸盐，正磷酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐等）和有机缓蚀剂（如胺，硫脲，丙二醇等）。
3.3、电化学保护法
电化学保护法是一种材料保护技术，它可以根据电化学腐蚀原理，通过增加外部电流来改变金属电位，从而降低腐蚀速率。电化学保护可分为2种阴极保护和阳极保护。降低被保护材料的潜力的方法称为阴极保护。特别是安全阀作为化工设施的重要附件，当工艺事故和火灾事故发生时，安全阀动作的可靠性和性能直接关系到设备和人身安全，节能环保。因此。本文的研究也就显得十分的有意义。
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论文作者:高立柱
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/16
标签：安全阀论文; 压力论文; 介质论文; 疏水论文; 锈蚀论文; 弹簧论文; 阀门论文; 《防护工程》2018年第11期论文;