CROSBY安全阀技术特点.doc

安德森格林伍德克罗斯比阀门公司火电站用弹簧式安全阀设计特点及安装注意事项、、阀门型号种类：HE ISOFLEX - 1一 可用于 过锅 炉汽包2一 介质可以是饱和蒸汽3一 使用双 环控制起跳、回座性能4一 系统压力大于等于96% 整定压 力时 仍可保证密封性5一 可使用法兰 或焊接入口 6一 尺寸有 2.5 K 6,2.5 K2 6,3 M 6，3 M2 6和 4 P2 8五种7一 整定压力可达 3000psig （20.7 Mpag）8一 工作温度为饱 和蒸汽温度HCI ISOFLEX - 1一 可用于 过热 系统和再热系 统2一 介质可以是饱和蒸汽或过热蒸汽3一 使用双 环控制起跳、回座性能4一 系统压力大于等于96% 整定压 力时 仍可保证密封性5一 可使用法兰 或焊接入口 6一 尺寸从 1.5 H2 3 到 6 RR 107一 整定压力可达 3000psig（20.7 Mpag）8一 最高工作温度为 1100 0F（593℃）二、使用的标准American Society of Mechanical Engineers ( ASME)该标准分为十一篇，涉及到包括系统设计要求、材料以及 焊 接要求等几乎所有涉及压力容器的领域。

其主要篇章，也是 CROSBY VALVE INC 产 品所涉及的 领域为：1. Section I: 直接受火的压 力容器，一般情况下指使用煤炭、石油和其他有机燃料，如甘蔗、垃圾等，作为燃料的蒸汽 锅炉2. Section VIII: 非直接受火的压 力容器，包括化工装置上的压力容器和管道、石油以及天然气运输 管道和一切可能产生超压情况的容器3. Section III: 涉及核 电的设计、建造American National Standard Institute ( ANSI)主要使用的标准有：1. ASME/ANSI B16.5. Pipe flanges and flanged fittings该篇提供了标 准法 兰 的材料、温度压力等级和外型尺寸2. ASME/ANSI B16.34. Valves-Flanged, Threaded and Welding End该 篇涉及了温度压力等级 、外型尺寸、公差范围 、材料、 检测 、铸 造以及 锻 造和机加工的法兰的测试 和 标 注，另外还规定了阀门螺 纹和 焊接连接方式的公差和外型尺寸三、克罗斯比弹簧式安全阀 特点 阀体部分1. 法兰或焊接入口对于火电机组使用在高温高压 蒸汽条件下的安全阀，我们建 议使用焊接入口形式。

2. 整体铸造阀体阀体采用整体铸造形式，可以最大限度的避免机械加工和焊 接等工艺方式对阀体造成的应力改变 3. 无应力喷嘴安装方式采用不锈钢为材料的喷嘴以螺 纹连接的方式旋进阀 体入口管道内，然后在喷嘴的最下端使用局部封焊 将喷嘴与 阀 体连接处焊牢这样不但确保喷嘴与阀体结合 紧密，而且更重要的是可以完全避免在阀体材料上采用焊接工艺所 带来的材料应力 变化和局部材料由于 焊接导致的龟裂一般锅炉用安全阀的喷嘴材料 为 316 奥氏体不锈钢 ，且是从上部装入，Crosby 阀体是整体的，故没有很厚的焊肉，喷嘴与阀体之 间仅进行密封焊，焊肉很小，故焊 接时热影响区温度不高， 时间很短，因此喷嘴 316 材料内 Cr 元素不会析出，不会沿晶界生成碳化 铬，不会发生龟裂现象，见图 1图 2 所示的结构是阀体下部还有一个管段，喷嘴是在焊接以前装入 阀体，然后阀体与喷嘴一起加工坡口，再与管段焊接，一般 阀体为 碳素钢或合金钢铸件，喷嘴为奥氏体不锈钢，而管段为 碳素 钢或合金钢锻件，这形成了三种金属在一起的焊接 热影响区，由于坡口处 壁厚很厚，焊接时间很长，热影响区温度较 高，极易造成 316 金属奥氏体固溶体晶粒内的 Cr 元素析出，沿晶界生成很脆的碳化铬层 ，在热疲 劳应 力和残余应力的作用下，存在喷 嘴开裂的隐患，附图 3 所示 为 日本 东 京电力公司下属的各电厂发现该结构的阀门开裂并以切下更 换 的情况，已 动手术切下来的锅炉机组有 10 套，共 40 个 阀，，因为喷嘴本身是受压 元件，这样高的温度和 压力穿透开裂会引起安全阀爆炸，造成很大的事故。

图 1 图 2图3 起跳和回座的调整采用上下环双环调节阀门的起跳和回座性能可以使阀门的起跳和回座更准确，同时也使调整更加方便导环喷嘴环 我公司的安全阀均采用二环调节（如图所示），即导环（ Guide Ring）和喷嘴环（Nozzle Ring），安全阀只需调节此二环，即可达到 调 整它的起跳和回座，使阀门 达到在整定压力值时马上并正常的起跳排放蒸汽，以保证锅 炉的安全，而在锅 炉系统压力降至一定的压力值时，阀门迅速回座（回座率通常在2% ~ 4%之间，依用户要求），由于我公司产品所独有的二环调节特点使得整定压力和回座的 调节变得十分简单，由于互相干 扰性小，使得 调节精度高，减少了操作维修人员的劳动量 柔性阀 芯：由于在阀 芯密封面被侧加工了一道 环形的凹槽，使密封面具有一定的 弹性，所以这类阀芯叫做“柔性阀芯 ”从结构上比较，柔性 阀芯对 于普通平面阀芯的优点在于：一. 降低了阀 杆力的作用点，密封性能提高普通平面 阀芯的 阀 杆力作用点不但高于密封面而且非直接作用在阀芯上对 于柔性 阀芯的阀门， 阀杆力作用点降低到密封面一下而且直接作用在阀芯上。

这种结构上的改 进使阀门的抗震动能力大幅提高，也就是密封稳 定性大幅提高换 句话说 ，在阀门存在相同程度震动 的情况下，柔性 阀 芯阀门更不容易发生泄漏这种性能已在 电厂安全阀改造中得到证实某电 厂的再热 器管道震动比较严重，我公司的安全 阀由于震动 的原因不断发生泄漏因此我们 改造了十二个 阀门中的两个改造后的近三个月的满负荷运行中，所有未改造的再热器安全阀 已发生泄漏，而改造后的两台安全阀没有任何泄漏一. “柔性阀芯”结构不但提高了运行密封性能，而且提高了保持密封性的运行压力值对于设计普通平 面阀 芯，当运行压力升高到阀门 设定 压力（即整定压力）的 95%时阀门 会 出现预泄对于弹簧式安全阀来说， 预泄的存在是正常现象，而且 预 泄的存在在一定程度上可以帮助 弹簧式安全阀起跳因此克罗斯 比公司每一次都会建议锅炉的设 计者将设计压力与最大运行压力 的差值定为 5%以上柔性阀芯” 结 构将 系统压力导入阀芯密封面被 侧的环 形的凹槽并作用在与阀芯密封面相 对 的环形斜面上，由于密封面具有一定的弹性，随着运行压力的升高，阀芯密封面被系统的压力向下推压产生微小变形并与 喷嘴密封面紧密结合，从而使阀门预泄点推迟。

在保证阀门整定压力准确的前提下，“柔性 阀 芯”结构可以使阀门在运行压力达到设定压力 96%以 上仍然无泄漏我公司最近调试通过的 设计 柔性阀芯阀门的预泄点分别 达到了整定压力的 98.5%甚至 99%，而且起跳准确回座干脆、无泄漏这一情况是在 场的 电建公司以及电厂人员有目共睹的一. 在设计 柔性阀芯阀门中取消了固定阀芯的开口销 这样可以完全消除由于震动造成的开口销断裂的可能虽 然开口销 是以合金 钢为材料，具有及高的 强度和韧 性，但是在长期或突 发的 强烈震动 下有断裂的可能开口 销 的断裂会导致阀 芯移位、卡死，从而使 阀门泄漏，甚至引起拒跳或不回座的故障 水压试验Crosby 公司生产制造的阀门在出厂前已经进 行 过整阀 的水 压试验和整定压力试验，然后解体分为上部结 构和下部 结构分箱 发 运，上部结构在解体时 ，用一液压千斤顶拉起阀杆与阀 杆相连的弹 簧下部垫圈，阀瓣及阀瓣保护架同时均被拉起，然后在弹簧下部垫 圈下面垫入垫铁 ，在松开液压千斤顶，由于存在垫铁，阀瓣就回不到原来位置，与喷 嘴脱离，拆卸时不会碰伤 密封面，同 时又保持了弹簧的整定值，发 运时 ，在下部结构上的喷嘴密封面上，安装了一个水压试验 堵头，以避免运输过程中阀 座密封面的损坏，阀门运到 现场后，首先将阀体下部结构垂直焊接到位，此 时 用户并不急于安装上部结构，而是将下部结构中的 阀座上的水压试验堵 头拧下，装入随机所带 的密封圈和密封圈支持架，然后再拧回到阀座上，此时在上部 结构不参加的情况下可进行系统的水压试验，水 压试验完毕后，拧下水压试验 堵头，装上阀门 上部结构并用液压 千斤顶拉起阀杆，拿掉垫铁，在把液压 千斤顶泄压，阀瓣就会缓慢放下，此时工厂内整定的整定压力，保持不 变地 压在 喷嘴上，再检查导向环 和喷嘴 环位置，使之与工厂设定值一致，并用固定螺丝 定位及 铅封，阀门 即告安装完 毕。

但是其他产品不是 这样的 过程，它们 出厂 时阀门为 整体出厂，阀体内装的是水压试验 堵头，按规定水压试验压力是整定压力的 1.5 倍，承受 1.5 倍整定压力的水压试验堵头是顶着 阀杆 进行 试验 的，由于阀杆很长，经常被顶弯，水压实验时工厂的整定 压力值 也随之失去，需在水压试验后重新整定，然后再拆开阀体，拆下水压试验 堵头，换 上阀 瓣，再安装阀 体， 实际上与 Crosby 公司相比在工地现场工作中多了一道拆卸阀门，取水压试验 堵 头的过 程Crosby 的出厂方式水压试验分为超压（1.5 倍工作 压力）和工作压力两种， 对于不同压力的水压试验我们采用不同的方法1、超压试验超压试验使用我公司专用的水 压试验堵头见右图每一个安全阀配一套试验装置，它包括：柱塞、压盖、柱销 和两个密封圈（’O’型圈和支撑圈）使用水压试验堵头完成超压试验可以避免阀杆和阀杆组 件承受过大的水压而损坏由于超压试验的水压较高，如果使阀杆直接承受该压力，就有可能损坏阀杆和阀芯等零件使用水压试验堵头做超压试验时，安全阀喷嘴的密封面与柱塞以及 压盖之间是不接触的这样就避免了密封面在水压试验时受损的可能性注意：上图中箭头指向的部位在下阀体 焊接到位后，上阀 体安装就位前，必须小心保护，使用覆盖物仔细 遮盖，以免 进入杂 物或水 损 坏阀体。

2、工作 压力试验使用阀 杆夹 具在进行工作压力的水压试验时，可以不必拆下上阀体使用水 压试验 堵 头我们准备了专用的水 压试验阀杆 夹具 见下图注意：如果在做工作压力水压试验时 没有使用上述 夹 具或 夹 持不牢，会 对安全阀的密封面和其他内部零件造成严 重的甚至是无法弥补的损伤我公司 电站安全阀 是 ASME 第一篇的阀门 ，适用的介质是蒸汽 这类阀门不可以用于水介质如果阀门在水压的作用下打开，高压 水会冲刷密封面带来损伤，阀门必然出 现频跳 带来 剧烈震动而损坏阀杆 组件，频跳过 程中 阀门不停打开关闭使密封面之间夹着的水 产生‘ 水锤’现象使柔性 阀芯破 损 以上每一项损伤都可能导致安全阀 完全报废四、造成安全阀工作不正常的因素对安全阀的不正确安装和使用会影响它的正常工作，有时甚至造成安全阀本身的严重损伤及系统事故以下是一些常 见的影响安全 阀正常工作的因素1一频跳安全阀的频跳是一种阀门高频 反复开启关闭的 现象在安全阀频 跳时 ，一般来说密封面只打开其全起高度的几分之一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高 频撞击会造成密封面的严重损伤如果频跳现象进一步加剧还有可能造成 阀体内部其他部分甚至系统的损伤。

例如： 导向平面由于反复高频摩擦造成表面划伤或局部材料疲劳失效； 密封面由于高频碰撞造成损伤； 由于高频 振 颤造成 弹簧失效； 由频跳所带 来的阀门及管道振颤可能会破坏焊 接材料和系统上其他设备； 因为安全阀 在频跳 时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续 升 压并超 过最大允许 工作 压力导致频跳的因素：a. 系统压 力在通过阀门与系统 之间 的连接管时压 力下降超 过。