活塞式蒸汽減壓閥殼體爆裂分析

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 之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹Y43H

摘要：輸送蒸汽管道系統(tǒng)維修后試運(yùn)行時(shí)，Y43H-16活塞式減壓閥發(fā)生爆裂。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘驗(yàn)，以及對(duì)活塞式減壓閥殼體進(jìn)行宏觀(guān)、微觀(guān)、斷口、化學(xué)成分和力學(xué)性能的檢測(cè)，結(jié)果表明：活塞式減壓閥選型不合理、材料力學(xué)性能偏低和使用不當(dāng)是導(dǎo)致活塞式減壓閥殼體爆裂的原因。
關(guān)鍵詞：活塞式減壓閥殼體；爆裂；選型；力學(xué)性能；水擊
某儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)輸送蒸汽管道維修完畢后，通蒸汽試運(yùn)行，期間活塞式減壓閥殼體發(fā)生爆裂。該活塞式減壓閥曾使用了一個(gè)月，殼體材料為HT200，公稱(chēng)壓力為1.6MPa，工作溫度≤200℃。
1.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查勘驗(yàn)
        上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥蒸汽輸送管道安裝示意圖見(jiàn)圖1；主輸送蒸汽管道、倉(cāng)庫(kù)分支輸送蒸汽管道和活塞式減壓閥位于同一水平面上，儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)分支輸送蒸汽管道停氣維修時(shí)，關(guān)閉了主閥門(mén)，主蒸汽輸送管道仍正常輸送蒸汽。維修完畢后，開(kāi)啟主閥門(mén)通入蒸氣，進(jìn)行管道暖管和排水；排水完畢，為提高壓力，繼續(xù)旋啟主閥門(mén)，此期間活塞式減壓閥發(fā)生爆裂。活塞式減壓閥位于輸送蒸汽管道的分支線(xiàn)路上，主輸送蒸汽管道、分支輸送蒸汽管道、主閥門(mén)等均未見(jiàn)損壞。減壓閥產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定的安裝示意圖見(jiàn)圖2；事故現(xiàn)場(chǎng)蒸汽輸送管道的安裝情況與減壓閥說(shuō)明書(shū)安裝示意圖比較，在輸氣主閥前未安裝過(guò)濾器和壓力表，減壓閥安裝處無(wú)旁通管道。據(jù)調(diào)查，事故發(fā)生事段，倉(cāng)庫(kù)蒸汽輸送管道壓力為1.13MPa，溫度為273.75℃


2.宏觀(guān)檢查
減壓閥樣品宏觀(guān)形貌見(jiàn)圖3，爆裂閥體碎片長(zhǎng)度約為101mm，寬度約為65mm，周邊厚度為10.2~12.7mm，閥壁與下端蓋底座的交界面處有一條貫穿整個(gè)界面的微裂縫，裂縫與爆裂孔洞相連。根據(jù)閥體爆口情況、裂縫的走向及分布，可以判斷圖3中a位置為斷裂源部位。經(jīng)拆檢閥體，內(nèi)部各零部件無(wú)損傷痕跡，閥體內(nèi)部調(diào)節(jié)裝置的氣孔通暢，閥體內(nèi)壁表面沉積的污垢較少，在閥體下端蓋底座內(nèi)表面附近可觀(guān)察到內(nèi)表面顏色明顯分為兩部分，其分界線(xiàn)與減壓閥輸氣孔底端一致。



圖3 爆裂的減壓閥樣品宏觀(guān)形貌
Fig. 3 The macroscopic fracture appearance of the burst  piston decompress
本標(biāo)準(zhǔn)（JB/T9092）是對(duì) ZBJ16006-90《的試驗(yàn)與檢驗(yàn)》的修訂。本標(biāo)準(zhǔn)與ZBJ16 006-90相比，主要技術(shù)內(nèi)容差異如下：
1、標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)改為“閥門(mén)的檢驗(yàn)要求”
2、增加“單向密封和雙向密封”術(shù)語(yǔ)
3、“必須的試驗(yàn)”的規(guī)定，按公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)通每項(xiàng)大小有分別規(guī)定
4、和的試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容分別規(guī)定
5、的殼體試驗(yàn)和密封試驗(yàn)的短持續(xù)時(shí)間進(jìn)行了修改，與其它閥門(mén)一致
6、上密封試驗(yàn)的短持續(xù)時(shí)間進(jìn)行了修改
7、密封試驗(yàn)的大允許泄漏量按API 598-96的要求進(jìn)行了修改
8、對(duì)低壓密封試驗(yàn)的試驗(yàn)方法進(jìn)行了修改



3. 斷口檢查
減壓閥閥體斷裂起始處斷口宏觀(guān)形貌見(jiàn)圖4，碎片斷口較平整，顏色呈灰黑色有較多反光小平面，斷口晶粒較粗大，屬脆性斷口，斷口呈一次性快速?zèng)_擊斷裂。   
在斷裂源區(qū)取樣，經(jīng)掃描電子顯微鏡觀(guān)察，斷口斷裂源區(qū)形貌見(jiàn)圖5；在閥體斷裂源區(qū)附近取樣，一次性快速?zèng)_擊斷裂，其斷口在掃描電子顯微鏡下觀(guān)察，斷裂起始部位斷口形貌見(jiàn)圖6；兩者對(duì)比，斷口形貌一致，表明減壓閥閥體爆裂為大應(yīng)力作用下發(fā)生的斷裂。

4. 理化檢驗(yàn)
4.1閥體化學(xué)成分
      在閥體爆裂的碎片上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見(jiàn)表1。閥體化學(xué)成分中碳元素含量偏高，錳元素的含量偏低。
注：除非訂貨合同中另有說(shuō)明，對(duì)具有上密封性能的閥門(mén)，其上密封試驗(yàn)可為高壓密封試驗(yàn)或低壓密封試驗(yàn)，由制造廠(chǎng)選擇


 
高壓密封試驗(yàn)
在表1和表2中，有幾種類(lèi)型的必須進(jìn)行高壓密封試驗(yàn)，一些類(lèi)型的閥門(mén)其高壓密封試驗(yàn)雖是任選的，但這些應(yīng)能通過(guò)高壓密封試驗(yàn)（作為閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)）
試驗(yàn)介質(zhì)
1、殼體試驗(yàn)、高壓上密封試驗(yàn)和高壓密封試驗(yàn)的試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)是水、空氣、煤油或粘度不高于水的非腐蝕性液體。試驗(yàn)介質(zhì)的溫度不超過(guò)52℃。低溫的試驗(yàn)介質(zhì)溫度可在訂單中規(guī)定
2、低壓密封和低壓上密封試驗(yàn)，其試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)是空氣或惰性氣體
3、當(dāng)用空氣或其他氣體進(jìn)行殼體試驗(yàn)、密封試驗(yàn)和上密封試驗(yàn)時(shí)，制造廠(chǎng)應(yīng)彩正確的檢漏方法。如用水或液體進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),應(yīng)將內(nèi)部的空氣排除
4、各項(xiàng)試驗(yàn)用的水可以含有水溶性油或防銹劑，當(dāng)需方有規(guī)定時(shí)，水中可含有潤(rùn)滑劑。奧氏體不銹鋼試驗(yàn)時(shí)，所使用的水含氯化物量不應(yīng)超過(guò)100mg/L


 
高壓氣體的殼體試驗(yàn)
1、當(dāng)訂貨合同中規(guī)定，要求進(jìn)行高壓氣體的殼體試驗(yàn)時(shí)，該試驗(yàn)應(yīng)在殼體液體試驗(yàn)后進(jìn)行，并要有相應(yīng)的安全措施
2、高壓氣體的殼體試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)大允許工作壓力的1.1倍或按訂貨合同的規(guī)定，試驗(yàn)時(shí)不允許有可見(jiàn)泄漏 
試驗(yàn)壓力
1、殼體試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)大允許工作壓力的1.5倍
2、高壓密封試驗(yàn)和高壓上密封試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)大允許工作壓力的1.1倍
3、低壓密封試驗(yàn)和低壓上密封試驗(yàn)壓力為0.4~0.7MPa
4、按用戶(hù)采購(gòu)規(guī)范規(guī)定的，密封試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓差的1.1倍
5、的密封試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)的公稱(chēng)壓力


閥門(mén)的合格證書(shū)和再試驗(yàn)
合格證書(shū)：閥門(mén)制造廠(chǎng)應(yīng)向需方提供一份證明閥門(mén)產(chǎn)品符合訂單的合格證書(shū)
再試驗(yàn)：如果訂貨合同沒(méi)有規(guī)定由需方進(jìn)行再試驗(yàn)時(shí)，已試驗(yàn)過(guò)的閥門(mén)就不必進(jìn)行再試驗(yàn)。再試驗(yàn)時(shí)，已涂漆的閥門(mén)不必除去油漆。庫(kù)存閥門(mén)再試驗(yàn)以及裝運(yùn)前應(yīng)進(jìn)行清洗與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求