安全阀阀瓣的常见失效形式

2014年12月08日
设备安全附件,所以安全阀由于阀瓣失效造成的影响是十分巨大的,甚至于造成严重的安全事故。
因此,对于安全阀阀瓣的失效做出理论科学的分析是保持该系统正常生产运营,保障生命财产安全的一种极其重要而简洁有效的措施。 安全阀阀瓣的常见失效形式
油气田实际产建生产过程中,安全阀常见的失效包含4种形式:磨损失效、腐蚀失效、形变失效和裂纹失效。这四种失效形式的存在、发生、发展,都是在特定的环境条件所引起的,但是从实际情况还可以看出,安全阀阀瓣的失效往往不单是存在一种失效形式,会以两种和两种以上的失效形式同时存在情况出现。
1安全阀阀瓣磨损失效
安全阀阀瓣的磨损失效从实际情况看存在两种形式。第一种是由于安全阀阀瓣与底座的频繁开启所造成的磨损失效;另一种是压力容器内介质附着于安全阀阀瓣与密封座之间从而造成的介质磨损。这两种磨损伴随着长久使用,使得安全法阀瓣表面、形状、尺寸发生变化,进而影响阀瓣的正常动作。
安全阀阀瓣磨损失效又可分为机械磨损、介质磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损等五种情况。
(1)机械磨损指阀瓣与阀座经常性动作造成的失效。
(2)介质磨损指压力容器内的三态介质对阀瓣在经常性动作状态下造成的失效。
(3)腐蚀磨损指压力容器中介质具有腐蚀性,其对安全阀的侵蚀主要集中在阀瓣开启面,造成阀瓣腐蚀磨损失效。
(4)疲劳磨损指由于安全阀阀瓣在制造过程中由于规格等方面原因,相互接触摩擦,产生疲劳效应而产生的磨损。
(5)冲蚀磨损指压力容器内的流体介质或固体颗粒对安全阀阀瓣长久冲击造成的失效。
2腐蚀失效
腐蚀失效是指安全阀阀瓣处于压力容器介质的与其产生的化学作用,引起安全阀阀瓣腐蚀,从而引起安全阀失效。例如压力容器中的高温高压水蒸气对阀瓣的腐蚀。
安全阀阀瓣按照其腐蚀发生的分布集中度,可以分为全部腐蚀失效和局部腐蚀失效。全面腐蚀失效在实际中较容易肉眼观察到,做出失效判断分析,而局部腐蚀失效相对要较难发现。安全阀阀瓣局部腐蚀失效可以分为点腐蚀失效、缝隙腐蚀失效、晶间腐蚀失效、应力腐蚀开裂失效、腐蚀疲劳失效等失效形式。
油气田产建生产用安全阀阀瓣多为金属材质,其中又以2Cr13材质居多,在压力容器腐蚀环境下,阀瓣表面容易产生点腐蚀失效。点腐蚀进一步发生发展就会引起阀瓣的全面腐蚀失效,进而造成安全阀失效。在有的安全阀密闭件等的接触面容易产生缝隙腐蚀失效。在奥氏体不锈钢阀瓣的焊缝连接处,多会产生晶间腐蚀失效。阀瓣合金等在冷轧、铸造、焊接及热处理等处理过程中,会有残余应力,如果残余应力不均匀,就会造成阀瓣的应力腐蚀开裂失效;安全阀金属阀瓣在交变作用力和腐蚀介质的共同作用下,会使阀瓣的耐腐蚀度逐渐降低,进而产生腐蚀疲劳失效。
3 形变失效
安全阀的阀瓣在收到外力作用下,容易使安全阀阀瓣的形状和尺寸大小发生变化,这种变化称为变形现象。伴随着所受外作用力的增加,阀瓣的形变量也会随之进一步增大。
形变可以分为弹性形变和非弹性形变,阀瓣经过开始时的弹性变形阶段和塑性变形阶段后,外界作用力继续增加时,形变量也继续增加,这时阀瓣部件上会出现裂纹,裂纹的进一步增多会导致阀瓣的断裂。
4 裂纹失效
安全阀阀瓣的裂纹失效指安全阀阀瓣材料在应力作用下,出现阀瓣裂纹的的现象,而引起安全法阀瓣的失效。
裂纹失效是安全阀产品中较为常见的失效现象,但是这种失效现象在长庆油田的实际新的安全阀检验中较为少见,但如果用MT磁粉探伤时会有所发现。安全阀裂纹失效是多见于在用并发生一定腐蚀失效的情况下,通过腐蚀的作用,可以将原阀瓣表面和近表面的裂纹直接显现,伴随着腐蚀失效程度加重,裂纹失效越明显。
(1)按照安全阀阀瓣裂纹产生机理可以分为:滑移分离裂纹失效、韧窝裂纹失效、蠕变裂纹失效、沿晶断裂和疲劳裂纹失效;
(2)按照安全阀阀瓣裂纹路径又可以分为穿晶裂纹失效、沿晶裂纹失效和混晶裂纹失效;
(3)按照安全阀阀瓣裂纹性质分为韧性裂纹失效、脆性裂纹失效和疲裂纹失效。
来源:浙江福泰阀门有限公司

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