1、07-石化企业安全阀(刘扬).txt 我的人生有 A 面也有 B 面，你的人生有 S 面也有 B 面。 失败不可怕，关键看是不是成功他妈。现在的大学生太没素质了！过来拷毛片，居然用剪切！有空学风水去，死后占个好墓也算弥补了生前买不起好房的遗憾。 本文由 LIJUNYE9999贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。石化企业承压设备安全阀 失效模式及失效原因刘汇源，陈学东，刘扬 刘汇源，陈学东， 合肥通用机械研究院石化企业承压设备安全阀失效模式及失效原因1.前言 1.前言安全阀作为承压设备的超压保护装置，在使用中必须满足准确开启、稳定排放、
2、及时关闭、密 封可靠的要求。安全阀在使用过程中，除安全阀频跳是由于安全阀进口管路过长、管路存在节流物 或安全阀调节圈调整不当引起的外，介质温度、压力、物性对安全阀的准确开启、及时关闭、可靠 密封产生影响，造成安全阀使用一段时间后性能达不到要求，安全阀失效。 从安全阀开启准确性方面来看，安全阀在使用中，存在着三种可能的失效模式：（1）安全阀 从安全阀开启准确性方面来看，安全阀在使用中，存在着三种可能的失效模式：（1 由于运动件粘死，或进出腔堵塞无法开启；（2）安全阀超压开启介质压力达到安全阀整定压 由于运动件粘死，或进出腔堵塞无法开启；（2）安全阀超压开启介质压力达到安全阀整定压 力而安全阀未开
3、启，超过整定压力一定值后才开启；（3）安全阀提前开启安全阀开启压力低 力而安全阀未开启，超过整定压力一定值后才开启；（3）安全阀提前开启安全阀开启压力低 于整定压力。 从安全阀稳定排放方面来看，对于前后配管不合适，或安全阀调节圈调整有误的安全阀存在着 动作时频跳这种失效模式。 从安全阀动作后及时关闭性能来看，安全阀存在着弹簧断裂，不能回座这一失效模式。 从安全阀可靠密封性能来看，安全阀在使用中存在着泄漏这一失效模式。 可把上述安全阀在使用中可能的失效模式简化为 6 可把上述安全阀在使用中可能的失效模式简化为 6 种形式： （1）安全阀粘死、堵塞不能开启； （2）安全阀超压开启； （3）安全阀提
4、前开启； （4）安全阀启跳后弹簧断裂无法关闭； （5）安全阀泄漏； （6）安全阀排放时频跳不稳定。 石化企业生产装置多，介质参数广（介质压力从低压到高压，温度从低温到常温再到 500 多度 石化企业生产装置多，介质参数广（介质压力从低压到高压，温度从低温到常温再到 500 多度 高温） ，介质物性差异大（有腐蚀介质、非腐蚀介质；有环境温度下可自流介质，也有不可自流介 质；有环境温度下易结晶、结焦、含杂质介质，也有洁净介质） 。在上述 6 质；有环境温度下易结晶、结焦、含杂质介质，也有洁净介质） 。在上述 6 种安全阀可能的失效模 式中，石化企业承压设备用安全阀存在哪些失效模式，哪些因素造成了安
5、全阀这些失效模式，需要 做大量的现场调查和试验研究。2.现场调查和试验研究 现场调查和试验研究石化企业生产装置从生产流程上来说可归结为炼油装置、化工装置等。典型的炼油装置有常 减压蒸馏装置、催化裂化装置；典型的化工装置有乙烯裂解装置、乙二醇装置、苯乙烯装置、聚 丙烯装置等，这些装置介质物性和参数有典型代表性，本文重点对这些装置用安全阀进行调查和 试验研究。2.1 常减压蒸馏装置 2.1 常减压蒸馏装置常减压蒸馏装置承压设备主要有电脱盐罐、初馏塔、常压塔、减压塔、储存容器等。安全阀 介质主要有：电脱盐罐原油、塔顶油气、气包蒸汽、储罐汽油、煤油、分液罐瓦斯等。介质特点： （1）压力、温度不高（原油
6、压力 1.72MPa，温度 120；油气 0.3MPa，130；蒸汽 1.88 MPa、 ）压力、温度不高（原油压力 1.72MPa，温度 120；油气 0.3MPa，130；蒸汽 1.88 MPa、 187） ；（2 187） ；（2）原油、油气、瓦斯等有腐蚀。原油中含有氯元素、硫元素，虽然各油田原油氯、 硫含量不同，但它们对安全阀内件、阀体，尤其是弹簧（目前用的安全阀的弹簧材料为 50CrVA） 硫含量不同，但它们对安全阀内件、阀体，尤其是弹簧（目前用的安全阀的弹簧材料为 50CrVA） 都有腐蚀，只是随氯硫含量不同，腐蚀程度不同而已。在对天津石化、洛阳石化、安庆石化、九江石化、茂名石化常
7、减压装置现场运行情况进行调 查后，调查结果表明天津石化、洛阳石化、安庆石化、九江石化炼制低含硫原油的常减压装置在 两个运行周期内（2 两个运行周期内（2 年）未发现安全阀启跳后不能关闭事故；九江石化常减装置油气、原油、汽油 安全阀出现过启跳后安全阀泄漏现象。对于安全阀在使用过程中是否出现进出口堵塞、运动件粘 死、开启压力降低等现象，现场目视检查是无法做到的，必须从装置上拆下来检查和试验。为此， 重点对茂名石化常减压蒸馏装置安全阀在校验期间进行检查和试验。在装置检修期间对一蒸馏装 置安全阀校验时进行检查，发现 9 置安全阀校验时进行检查，发现 9 台重油、渣油安全阀内件腐蚀粘死，腔体被腐蚀产物堵
8、塞，对三 蒸馏 30 台安全阀中 15 台典型介质安全阀进行开启压力试验，结果见表 1 蒸馏 30 台安全阀中 15 台典型介质安全阀进行开启压力试验，结果见表 1。从表 1 试验结果来看，此常减压蒸馏装置经过一年的在线运行，原油、油气、煤油、柴油等介质安全阀开启压力出 现了不同程度的降低， 由于这些介质中不同程度地含有氯离子和硫化氢，对安全阀弹簧进行了不同程度的腐蚀，使弹簧变软（巧的是， 开启压力偏差最大的那台原油介质安全阀，校验后重新安装到装置上运行，半年后弹簧断裂，使安全阀开启无法关 闭） 。试验的三台蒸汽安全阀锈蚀严重，二台根本无法打上压，一台开启压力降低。 虽然常减压装置用安全阀在使
9、用中开启压力普遍降低，但由于介质操作压力远低于安全阀整定压力（以茂名石 化四蒸馏装置为例，介质操作压力同安全阀整定压力比较，最小偏差也达到-12.8%，最大达到-67%） ，所以安全 阀在运行中并未提前开启。从现场运行调查、校验时检查及开启压力试验结果来看，腐 蚀和锈蚀是常减压蒸馏装置安全阀失效的主要原因，安全阀的失 效模式主要表现为：? ?（1）安全阀腐蚀粘死，腐蚀产物堵塞不能开启； （2）安全阀开启压力降低（腐蚀使弹簧变软） ； （3）安全阀启跳后无法关闭（弹簧腐蚀断裂） 。2.2 催化裂化装置 催化裂化装置从常减压装置过来的原料油中含有硫化物，硫化物在裂化反应温度下分解成 H2S，原料油
10、中的元素硫 在这种条件下也能与烃类反应生成 H2S，因此在催化裂化反应器中裂化出的油气中含有一定量的 H2S，油气中 H2S 的含量随常减压装置原油中硫含量的提高而提高。由于裂化油气中含有 H2S，致使后续分馏系统中富气、 吸收稳定系统中的贫气、解吸气、液化石油气、干气、烃类等介质中含有不同量的 H2S，用于这些介质的安全 阀，在一定条件下（介质温度低，有水存在）有较严重腐蚀。通过调查，洛阳石化催化裂化装置自采用高硫 原油炼制的原料油后，分馏塔安全阀（油汽：116，0.25MPa） 、吸收稳定系统的吸收塔安全阀（贫气： 42，1.5MPa） 、稳定塔安全阀（液化气：58，1.1MPa）以及液态
11、烃罐安全阀在线相继发生弹簧断裂安全 阀启跳后无法关闭事故；安庆石化催化裂化装置油气安全阀内漏，弹簧腐蚀；福建炼油厂吸收稳定系统解吸 塔安全阀多次发生弹簧断裂事故。为详细了解催化裂化装置安全阀的使用情况，对茂名石化三催化装置 75 台 安全阀在线运行一年后在校验期间进行了检查，并对 22 台安全阀进行开启压力试验和密封性试验。75 台安全 阀有 27 台蒸汽安全阀（17 台低压蒸汽安全阀，8 台 PK4.47MPa，280中压安全阀，2 台PK4.2，420过热蒸汽 安全阀） ，2 台省煤器除氧水安全阀（PK6.38MPa、220；PK6.16、250） ，其余为油气、贫气、液化石油 气、烃类安
12、全阀（这些安全阀使用压力、温度不高，最大压力 PK1.78MPa，最高温度 110） 。27 台蒸汽安全 阀普通存在内件锈蚀现象，对一台 PK1.25 蒸汽安全阀开启压力进行试验，开启压力降低了 4%。试验的 22 台安 全阀中开启压力降低超过 3%的有 3 台，因泄漏无法测定开启压力的有 7 台。解吸塔安全阀、稳定塔安全阀内件 腐蚀较严重，解吸塔安全阀校验时弹簧断裂，稳定塔安全阀校验后在装备上继续运行半年后，弹簧也发生了 断裂。75 台安全阀内件（不包括弹簧）腐蚀检查情况见表 2。从现场运行调查、校验时检查及开启压力试验结果来看， 腐蚀和锈蚀是催化裂化装置安全阀失效的主要原因，安全阀 的失效
13、模式主要表现为：（1）安全阀泄漏（腐蚀损坏密封面） ? （2）安全阀启跳后无法关闭（弹簧腐蚀断裂，尤其是吸收稳定系统安全阀） 。2.3 乙烯裂解装置 乙烯裂解装置乙烯裂解装置安全阀主要介质有裂解气、高温高压蒸汽、中低压蒸汽、烃及烃气、NH3、HS、硫醇等。乙 烯裂解装置主要以轻质油（如柴油）为原料，根据轻质原料油硫含量的不同，碱洗工段前的酸性裂解气对安全阀内 件的腐蚀程度也不同。从对燕山石化、扬子石化、茂名石化裂解装置安全阀的调查情况来看，燕山石化裂解气安全 阀内件腐蚀较重，扬子石化裂解气安全阀内件腐蚀较轻；安装在废热锅炉上的 20 多台高温高压蒸汽安全阀（压力 13MPa、温度 350）密封
14、面冲蚀严重，阀门严重泄漏。乙烯裂解装置 200 多台安全阀除硫醇介质粘度较高外，其它 介质皆为气体和环境温度下可自流的中低粘度液体，对燕山石化、扬子石化 400 百多台乙烯裂解装置用安全阀在校 验时进行检查，未发现安全阀有进出口堵塞现象。 为研究介质温度、压力对安全阀开启压力的影响，对扬子乙烯裂解装置240 台安全阀在校验时进行了开启压力试 验，试验结果见表 3。温度不超过 100的 157 台安全阀中有 16 台开启压力偏差超过-3%，表明弹簧变软了，其原因是弹簧 被腐蚀。 温度范围 100200，有 44 台安全阀，介质为烃及烃气的 20 台（压力 0.24.02MPa） ，低压蒸汽 24
15、 台。44 台安全阀中有 3 台蒸汽安全阀开启压力降低，弹簧因锈蚀明显变软(0.9MPa:-11%；0.58Mpa:-10.3%； 0.58:-13.8%） ，其它安全阀开启压力正常。 温度范围 200250，有 6 台安全阀，介质为中压蒸汽安全阀，其中一台弹簧变软，开启压力偏差为 -13.5%。 温度范围 250300，有 7 台安全阀，介质为烃气，一台安全阀（开启压力为 2.54MPa）开启压力偏 差为-9.4%，弹簧变软。 温度超过 300安全阀共有 26 台，其中 24 台为高温高压蒸汽安全阀（t330,压力大于 13.0MPa）密 封面冲蚀，2 台为 HS 介质安全阀，其中 1 台
16、HS 安全阀内件因腐蚀造成开启压力升高 16.7%。 乙烯裂解装置 240 台安全阀中有 8 台开启压力超过 5%。从试验数据来看，乙烯裂解装置安全阀除蒸汽安全阀和腐 蚀介质安全阀外，在现有温度压力范围内，在温度不超过 250 范围内现用安全阀开启压力是稳定的。从现场调查和校验时开启压力试验结果来看，乙烯裂解装置安全阀失效模式为：（1）安全阀严重泄漏（高温高压蒸汽） ； ? （2） 安全阀开启压力降低（弹簧腐蚀变软） ； ? （3）安全阀开启压力升高（腐蚀粘住） 。2.4 苯乙烯装置 苯乙烯装置苯乙烯装置介质主要有苯、多已苯、苯乙烷 、蒸汽、凝液、尾气、氮气、油等。介质温度超过 100的安全阀
17、比例大（占总数的 70%） ，介质压力不高（低压安全阀占总数的85%） 。从对燕山石化、 茂名石化苯乙烯装置安全阀在线运行调查情况来看，在两年的运行周期内，近 100 台安全阀运行良好， 未发生失效事故。为全面考察苯乙烯装置安全阀在使用两年后的状况，对燕山石化苯乙烯装置 94 台安全 阀在校验时进行开启压力试验，试验结果见表 4。苯乙烯装置温度不超过 100的 28 台安全阀中有 5 台因弹簧锈蚀变软开启压力偏差超过-3%。 苯乙烯装置温度范围 100200 50 台安全阀中，尾气介质有 3 台（PK0.56、PK1.47、PK3.52，温度 139） ，其中 PK0.56、PK1.47 两台
18、弹簧变软，开启压力降低，而 PK3.52Mpa 安全阀开启压力正常，弹簧未变 软，说明两台安全阀弹簧变软不是温度因素造成的。在 5 台凝液安全阀中有 3 台安全阀介质温度为 181，整定 压力为0.93MPa，其中两台安全阀开启压力稳定，一台安全阀有-12.9%的偏差，而另有一台凝液安全阀整定压 力为 0.75MPa，温度只有 157，但开启压力偏差却为-10%，可见凝液安全阀在181温度下出现弹簧变软也 非温度因素，而是弹簧锈蚀造成的。蒸汽安全阀为开式结构，弹簧受温低于 100，弹簧变软不应是温度影响， 也主要是弹簧锈蚀造成的。温度范围 200250安全阀，210苯介质安全阀，整定压 力为
19、5.7MPa，开启压力偏差-15%；240苯介质安全阀，整定 压力为 5.7MPa，开启压力偏差-8%；5 台 250苯介质安全阀， 开启压力为 4.4MPa，3 台开启压力偏差超过-3%，弹簧变软， 228多乙苯安全阀整定压力为 0.2MPa，开启压力出现-15%的 偏差。 在此温度压力范围内 12 台安全阀中有 6 台开启压力出现了负 偏差，弹簧变软。对于 4 台温度超过 250安全阀，虽然整定压 力最大为 1.8MPa，但开启压力全部出现负偏差，最大达到了 21.9%。 从燕山石化苯乙烯装置安全阀使用两年后开启压力试验结 果来看，苯乙烯装置安全阀失效模式为：高温介质以及弹簧锈 蚀使弹簧变
20、软，造成安全阀开启压力的降低。2.5 乙二醇装置 乙二醇装置乙二醇装置安全阀介质主要有循环水、蒸汽、环氧乙烷气体（EO） 、EO 水溶液、乙二醇（EG） 、冷凝水、 CO2、F22 等。以扬子石化乙二醇装置安全阀为例，介质温度压力分布见表 5。乙二醇装置安全阀总计 128 台，常温 安全阀 83 台，占 70%；100200温度范围安全阀 21 台（CO2 1 台、冷凝水 2 台、乙二醇 4 台，蒸汽 14 台） ； 200250温度范围安全阀11 台（蒸汽 8 台、HS 3 台） ；大于 250安全阀 6 台（Pk6.54 中压蒸汽 4 台、EO 2 台） 。 对燕山石化、扬子石化、茂名石化
21、乙二醇装置安全阀在线运行情况进行调查，在两年的运行周期内，安全阀运行良 好，未发现在线失效现象。但对燕山石化乙二醇装置安全阀大修期间进行检查，发现循环水安全阀腔体有黑色腐蚀 产物。为详细考察乙二醇装置安全阀在使用两年后的状况，对扬子石化乙二醇装置 128 台安全阀在校验时进行开启 压力试验，试验结果见表 5。试验结果表明，128 台安全阀中有 15 台开启压力超过 5%，其中 10 台为循环水介质、1台为冷凝水介质、3 台 为有循环水的 EO 介质，还有 1 台安全阀介质为 F22。这些安全阀开启压力升高，主要是安全阀运动件间腐蚀残留 物粘附作用造成的。 在乙二醇装置 128 台安全阀中有 5
22、 台开启压力降低，5 台开启压力降低的安全阀中 4 台介质为蒸汽，1 台为 HS。 100200温度范围蒸汽安全阀（PK0.65）开启压力偏差超差（-21.4%） ，PK0.93 蒸汽安全阀开启压力偏差 -4.3%，PK1.25 蒸汽安全阀开启压力偏差-4.4%；200250温度范围只有一台 HS 安全阀开启压力偏差超差 （14.3%） ；超过 250安全阀只有一台 PK6.54 蒸汽安全阀开启压力偏差超差（-5.2%） 。腐蚀和锈蚀是这 5 台安全 阀开启压力降低的主要原因。从燕山石化乙二醇装置安全阀检查情况，以及扬子石化乙 二醇装置安全阀使用两年后开启压力试验结果来看，乙二醇装 置安全阀失
23、效模式主要表现为：循环水介质安全阀开启压力升高； ? 蒸汽介质安全阀开启压力降低。2.6 聚丙稀装置 聚丙稀装置聚丙烯装置安全阀介质有气相丙烯、液相丙烯、聚丙稀浆液、N2、N2+CO、 烃气、水蒸汽 +20%乙二醇、油、导热油、水、仪表风、空气、蒸汽等。聚丙烯装置安全阀除蒸汽介质外，介 质洁净，对安全阀无腐蚀。聚丙烯装置介质除几台导热油安全阀（250，但开启压力低 Pk0.1Mpa）和几台低压蒸汽安全阀外，其它 130 多台安全阀操作温度低（小于 80） 。从对天 津石化、燕山石化、扬子石化、齐鲁石化、茂名石化聚丙稀装置在线运行情况、校验时检查情 况、以及对燕山石化聚丙稀装置安全阀校验时开启压
24、力的试验结果来看，除聚丙稀浆液安全阀 聚丙稀浆液固化结块堵塞阀进口，以及 7 台水介质安全阀开启压力升高外，其它介质安全阀开启 压力稳定。 从调查情况来看，聚丙烯装置安全阀失效模式主要表现为：浆液介质安全阀进出口堵塞； 水介质安全阀开启压力升高。 为更清晰的表示调查情况和试验结果，现把结果汇总为表 6，图一表示现用安全阀失效率。3.结论 3.结论综合以上石化企业各装置安全阀在线运行调查情况，以及对典型装置典型介质安全阀校验时的检查情况和开 启压力试验情况，可以得出如下结论： 1. 石化企业承压设备在用安全阀失效模式主要表现为： (1) 安全阀内件粘死而无法开启（如催化裂化装置酸性气、蒸汽安全阀
25、） ； (2) 安全阀腔体堵塞而无法开启（如渣油安全阀、聚丙稀浆液安全阀） ； (3) 安全阀开启压力升高（如蒸汽安全阀） ； (4) 安全阀弹簧断裂启跳后无法关闭（如催裂化吸收稳定系统安全阀） ； (5) 安全阀开启降低； (6) 安全阀泄漏； 2安全阀失效主要原因：(1) 腐蚀或锈蚀造成安全阀内件粘死，阀门不能开启 (2) 安全阀进出口腔被腐蚀残物、固化物（如焦化物、硫等） 、聚合物（聚丙 稀、聚乙烯等）等堵塞，无法 开启； (3) 腐蚀或锈蚀造成安全阀内件粘住，安全阀开启压力升高； (4) 腐蚀使安全阀弹簧断裂，安全阀启跳后无法关闭； (5) 开启降低原因弹簧变软 弹簧变软的原因有两个： a. 弹簧表面被腐蚀，横截面不能提供足够关闭力； b. 弹簧高温环境下工作。 (6) 安全阀密封面被高温高压介质冲蚀，或被腐蚀介质腐蚀，或因频繁启跳受冲击而损坏，造成阀门泄漏。1
