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用，現在介紹Y43H

摘要：輸送蒸汽管道系統維修后試運行時，Y43H-16活塞式減壓閥發生爆裂。經現場調查和勘驗，以及對活塞式減壓閥殼體進行宏觀、微觀、斷口、化學成分和力學性能的檢測，結果表明：活塞式減壓閥選型不合理、材料力學性能偏低和使用不當是導致活塞式減壓閥殼體爆裂的原因。
關鍵詞：活塞式減壓閥殼體；爆裂；選型；力學性能；水擊
某儲存倉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.現場調查勘驗
        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，儲存倉庫分支輸送蒸汽管道停氣維修時，關閉了主閥門，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，繼續旋啟主閥門，此期間活塞式減壓閥發生爆裂。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。減壓閥產品使用說明書規定的安裝示意圖見圖2；事故現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。據調查，事故發生事段，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。經拆檢閥體，內部各零部件無損傷痕跡，閥體內部調節裝置的氣孔通暢，閥體內壁表面沉積的污垢較少，在閥體下端蓋底座內表面附近可觀察到內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
本標準（JB/T9092）是對 ZBJ16006-90《的試驗與檢驗》的修訂。本標準與ZBJ16 006-90相比，主要技術內容差異如下：
1、標準的名稱改為“閥門的檢驗要求”
2、增加“單向密封和雙向密封”術語
3、“必須的試驗”的規定，按公稱壓力和公稱通每項大小有分別規定
4、和的試驗項目內容分別規定
5、的殼體試驗和密封試驗的短持續時間進行了修改，與其它閥門一致
6、上密封試驗的短持續時間進行了修改
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。   
在斷裂源區取樣，經掃描電子顯微鏡觀察，斷口斷裂源區形貌見圖5；在閥體斷裂源區附近取樣，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力作用下發生的斷裂。

4. 理化檢驗
4.1閥體化學成分
      在閥體爆裂的碎片上取樣進行化學成分分析，分析結果(質量分數)見表1。閥體化學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，但這些應能通過高壓密封試驗（作為閥門密封結構的試驗）
試驗介質
1、殼體試驗、高壓上密封試驗和高壓密封試驗的試驗介質應是水、空氣、煤油或粘度不高于水的非腐蝕性液體。試驗介質的溫度不超過52℃。低溫的試驗介質溫度可在訂單中規定
2、低壓密封和低壓上密封試驗，其試驗介質應是空氣或惰性氣體
3、當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，制造廠應彩正確的檢漏方法。如用水或液體進行試驗時,應將內部的空氣排除
4、各項試驗用的水可以含有水溶性油或防銹劑，當需方有規定時，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超過100mg/L


 
高壓氣體的殼體試驗
1、當訂貨合同中規定，要求進行高壓氣體的殼體試驗時，該試驗應在殼體液體試驗后進行，并要有相應的安全措施
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、按用戶采購規范規定的，密封試驗壓力為設計壓差的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：閥門制造廠應向需方提供一份證明閥門產品符合訂單的合格證書
再試驗：如果訂貨合同沒有規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進行清洗與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求