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)維修后試運行時，Y43H-16活塞式減壓閥發(fā)生爆裂。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和勘驗，以及對活塞式減壓閥殼體進行宏觀、微觀、斷口、化學(xué)成分和力學(xué)性能的檢測，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
某儲存?zhèn)}庫輸送蒸汽管道維修完畢后，通蒸汽試運行，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月，殼體材料為HT200，公稱壓力為1.6MPa，工作溫度≤200℃。
1.現(xiàn)場調(diào)查勘驗
        上海申弘閥門有限公司主營閥門有：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圖1；主輸送蒸汽管道、倉庫分支輸送蒸汽管道和活塞式減壓閥位于同一水平面上，儲存?zhèn)}庫分支輸送蒸汽管道停氣維修時，關(guān)閉了主閥門，主蒸汽輸送管道仍正常輸送蒸汽。維修完畢后，開啟主閥門通入蒸氣，進行管道暖管和排水；排水完畢，為提高壓力，繼續(xù)旋啟主閥門，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路上，主輸送蒸汽管道、分支輸送蒸汽管道、主閥門等均未見損壞。減壓閥產(chǎn)品使用說明書規(guī)定的安裝示意圖見圖2；事故現(xiàn)場蒸汽輸送管道的安裝情況與減壓閥說明書安裝示意圖比較，在輸氣主閥前未安裝過濾器和壓力表，減壓閥安裝處無旁通管道。據(jù)調(diào)查，事故發(fā)生事段，倉庫蒸汽輸送管道壓力為1.13MPa，溫度為273.75℃


2.宏觀檢查
減壓閥樣品宏觀形貌見圖3，爆裂閥體碎片長度約為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)表面附近可觀察到內(nèi)表面顏色明顯分為兩部分，其分界線與減壓閥輸氣孔底端一致。



圖3 爆裂的減壓閥樣品宏觀形貌
Fig. 3 The macroscopic fracture appearance of the burst  piston decompress
本標(biāo)準(zhǔn)（JB/T9092）是對 ZBJ16006-90《的試驗與檢驗》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)的名稱改為“閥門的檢驗要求”
2、增加“單向密封和雙向密封”術(shù)語
3、“必須的試驗”的規(guī)定，按公稱壓力和公稱通每項大小有分別規(guī)定
4、和的試驗項目內(nèi)容分別規(guī)定
5、的殼體試驗和密封試驗的短持續(xù)時間進行了修改，與其它閥門一致
6、上密封試驗的短持續(xù)時間進行了修改
7、密封試驗的大允許泄漏量按API 598-96的要求進行了修改
8、對低壓密封試驗的試驗方法進行了修改



3. 斷口檢查
減壓閥閥體斷裂起始處斷口宏觀形貌見圖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，斷口呈一次性快速沖擊斷裂。   
在斷裂源區(qū)取樣，經(jīng)掃描電子顯微鏡觀察，斷口斷裂源區(qū)形貌見圖5；在閥體斷裂源區(qū)附近取樣，一次性快速沖擊斷裂，其斷口在掃描電子顯微鏡下觀察，斷裂起始部位斷口形貌見圖6；兩者對比，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
4.1閥體化學(xué)成分
      在閥體爆裂的碎片上取樣進行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表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明，對具有上密封性能的閥門，其上密封試驗可為高壓密封試驗或低壓密封試驗，由制造廠選擇


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


 
高壓氣體的殼體試驗
1、當(dāng)訂貨合同中規(guī)定，要求進行高壓氣體的殼體試驗時，該試驗應(yīng)在殼體液體試驗后進行，并要有相應(yīng)的安全措施
2、高壓氣體的殼體試驗壓力為38℃時大允許工作壓力的1.1倍或按訂貨合同的規(guī)定，試驗時不允許有可見泄漏 
試驗壓力
1、殼體試驗壓力為38℃時大允許工作壓力的1.5倍
2、高壓密封試驗和高壓上密封試驗壓力為38℃時大允許工作壓力的1.1倍
3、低壓密封試驗和低壓上密封試驗壓力為0.4~0.7MPa
4、按用戶采購規(guī)范規(guī)定的，密封試驗壓力為設(shè)計壓差的1.1倍
5、的密封試驗壓力為38℃時的公稱壓力


閥門的合格證書和再試驗
合格證書：閥門制造廠應(yīng)向需方提供一份證明閥門產(chǎn)品符合訂單的合格證書
再試驗：如果訂貨合同沒有規(guī)定由需方進行再試驗時，已試驗過的閥門就不必進行再試驗。再試驗時，已涂漆的閥門不必除去油漆。庫存閥門再試驗以及裝運前應(yīng)進行清洗與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求