上海戎鈦閥門制造有限公司是【閥門】專業(yè)生產(chǎn)廠家。以質(zhì)量求生存、以誠信求發(fā)展、擁有支集科研、設計、制造、銷售、服務于體的高素質(zhì)員工隊伍，技術力量雄厚、生產(chǎn)工藝先進。精良的加工設備、完善的檢測設備、健全的質(zhì)量保證體系，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。
隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內(nèi)對能源的需求量急劇上升，作為重要能源之的石油，供需矛盾日漸突出。顯然，加快開發(fā)高含硫油氣田的全套技術,是中國石油天然氣集團公司項有遠見的戰(zhàn)略措施，不但十分必要，而且是當務之急。在含硫油氣田開采中, 由于硫化氫的強烈腐蝕作用, 就要求設備及材料能夠滿足抗硫化氫腐蝕條件。為此，我們對消耗量相當大的川西含硫油氣田鑄造井口閥門進行了拆檢研究(共拆檢兩只閥門)。
拆檢前的外觀檢查
1號閥門的檢查情況: 閥體、閥蓋、軸承座外表面漆層大部分脫落； 閥體的兩端及閥蓋有明顯的銹蝕；軸承座有部分銹蝕；閥桿頂部光亮無蝕；軸承座開孔處有黑色沉積物。
2號閥門的檢查情況: 閥體、閥蓋漆層部分脫落；兩端法蘭漆層脫落處有明顯的銹蝕；軸承底漆大部分脫落，并有少量的紅色銹物；閥桿頂部光亮無蝕，中間部位有黑色沉積物。
拆檢結(jié)果分析及建議
由于研究經(jīng)費有限，本次拆檢的井口閥門數(shù)量有限。送檢的閥門屬于早期生產(chǎn)的產(chǎn)品，但從腐蝕程度評估，這些閥門的服役時間較短。這里，筆者提出的只是些初步的看法，要獲得更準確可靠的結(jié)論，仍有待于對大批量閥門的普查與研究。
1.手輪
手輪是啟閉閥板的零件，為鑄鋼件，拆檢情況良好，但其配合件青銅螺母配合表面有大量擦傷拉毛現(xiàn)象，手輪設計有待于改進。分析認為，當裝配手輪時，如果手輪內(nèi)孔有毛刺或碰傷，裝配不進時，現(xiàn)場工人可能會強行裝配，從而將銅螺母拉毛。建議將手輪內(nèi)孔設計為內(nèi)錐孔，銅螺母配合面為外錐面，以便于拆卸和裝配。
2.閥桿銅螺母
拆檢發(fā)現(xiàn)，閥桿銅螺母的梯形螺紋完好，只有與手輪配合的外表面及鍵槽處被嚴重拉毛，造成裝配困難。直觀的感覺是銅螺母太長，若經(jīng)強度校核后，銅螺母長度可以縮短，則不僅可節(jié)省銅的用量，也可減少相應的閥桿材料用量。
閥門采用這種銅螺母的優(yōu)點是:(1)便于拆卸；(2)與硫化氫介質(zhì)隔離。缺點是由于銅材外露，易受到人為破壞，從而有可能導致重大事故。設計時應考慮對人為破環(huán)因素的防范。根據(jù)美國抗硫閥門的技術規(guī)范MR―01―75的規(guī)定， 抗硫銅合金只允許使用鋁青銅。但這種閥的設計，實際上已將硫化氫基本密封在閥內(nèi)，閥桿處銅螺母是否允許采用其它非抗硫材料，有待進步討論。
3.軸承座
拆檢發(fā)現(xiàn)，軸承座下腔有少量黑色腐蝕產(chǎn)物，可能與微量硫化氫的滲漏有關，其它部位(尤其是內(nèi)螺紋)完好，無腐蝕。軸承座用騎馬螺釘進行軸承定位，不利于推力球軸承間隙的調(diào)節(jié)。在高腐蝕性氣體條件下，騎馬螺釘易銹死，造成拆卸困難。建議設計時對這結(jié)構予以改進。
4.推力球軸承
拆檢下來的推力球軸承有不同程度的銹蝕。該處實際上與硫化氫介質(zhì)是隔離的，但從結(jié)構設計來看，銅螺母上只有下密封圈而沒有上密封圈，由于大氣中腐蝕性潮氣及晝夜溫差，在鋼表面的結(jié)霜及附著的露水，極有可能從調(diào)節(jié)螺母與銅螺母之間的間隙處進入軸承腔，引起軸承各零件銹蝕，而且閥桿的取向位置不同(垂直或平行于地面)，軸承銹蝕程度就有所不同。因此在結(jié)構設計時，應考慮推力球軸承的密封問題。
5.填料壓蓋
填料壓蓋銹蝕較嚴重。壓蓋用于調(diào)節(jié)填料的密封，尤其在有微量硫化氫滲漏時，要予以調(diào)節(jié)擰緊。若壓蓋銹死， 則填料將不能起調(diào)節(jié)密封作用，這將嚴重影響閥門的工作性能。建議壓蓋改用耐蝕性較好的不銹鋼制造。
6.填料環(huán)和密封圈
拆卸兩閥門時發(fā)現(xiàn)，在閥桿處有5只聚四氟乙烯填料環(huán)。只閥門的閥蓋處有只橡膠密封圈已變形，而另只閥門閥蓋處的聚四氟乙烯密封圈基本完好。另外，在閥桿螺母處有只小的橡膠密封圈基本完好?？偟膩砜?，聚四氟乙烯填料環(huán)和密封圈均未損傷，抗硫化氫性能良好，而橡膠密封圈則老化、變形。建議在抗硫化氫閥門的彈性密封處采用聚四氟乙烯或較穩(wěn)定的氟橡膠作密封材料。
7.閥桿
拆卸下的閥桿完好，僅光桿面上有少量銹蝕和點蝕,考慮閥門在強腐蝕性硫化氫介質(zhì)條件下工作多年，可認為閥桿材料是基本合格的。筆者認為，閥桿各部分工作應力大小極不匹配；工作槽槽根加工為銳角，易引起應力集中，從而誘發(fā)高應力腐蝕條件下的硫化氫應力腐蝕破壞。為此，建議對閥桿設計進行強度校核。另外，梯形螺紋的根角半徑是取標準值還是考慮應力腐蝕因子而加大根角半徑，是設計時應注意的問題。
閥桿是閥門重要的受力件，也是易發(fā)生應力腐蝕斷裂而使閥門失效的零件。在閥桿設計中，應當在材料選擇、加工制造、熱處理及結(jié)構設計等方面制訂出詳盡的技術規(guī)范。
8.閥蓋
拆卸下的閥蓋除銹蝕外，基本完好。據(jù)四川石油管理局勘察設計研究院的拆檢報告，閥蓋材料為45號鋼，硬度為202～304HB，超過標準規(guī)定的187～225HB。其主要的化學成分C,Mn,Si,P,S含量合格，有害元素含量低。閥蓋是接觸硫化氫介質(zhì)的重要零件之， 建議改用鍛件制造。有下列幾點值得注意。
(1)閥蓋內(nèi)腔所有臺階處圓角都很小，是機械設計規(guī)定的自然圓角。考慮到閥蓋是在硫化氫腐蝕性介質(zhì)中承受高應力的元件，由機械加工形成的尖角處很容易產(chǎn)生應力集中及隨后發(fā)生的應力腐蝕開裂，建議閥蓋設計時充分加大所有的圓角過渡半徑。這原則應貫徹到所有抗硫設備元件的設計中。閥蓋zui小壁厚處的強度也應進行校核，與閥體相匹配。
(2)若閥蓋熱處理硬度過高，將導致鋼材在H2S介質(zhì)中受硫化氫應力腐蝕破環(huán)而早期失效。這次拆檢閥門的閥蓋zui高硬度達304HB(相當于33HRC)，對硫化氫介質(zhì)下工作的壓力容器來說是危險的。造成這種硬度超標的原因可能與淬火后回火溫度不足有關，建議采用特制的硬度銼或硬度針做現(xiàn)場普查。若在用的閥蓋及閥體硬度超標，應盡早更換，以防萬。
(3)閥蓋材料的含碳量似乎偏高， 對于抗硫化氫閥門的閥蓋，建議用含碳量較低的低合金鋼制造(如用20CrMo或含碳量更低的低合金鋼CrMo代替現(xiàn)行的45號鋼)。同時熱處理保證其硬度≤22HRC和夏比沖擊韌性≥70J。
9.閥板
拆卸下的閥板整體腐蝕嚴重，但閥板密封面堆焊層狀態(tài)良好。閥板的T形槽根部為尖角過渡，易引起應力集中，這是導致閥板損壞的主要原因之。建議將T形槽根部改成圓角過渡，或設計成弧形T形槽。閥板是在高腐蝕性介質(zhì)下的活動零件，顯然，閥板大面積腐蝕將誘發(fā)種種閥門故障(如氣體泄漏等)。 建議采用耐蝕性較高的鋼材制造。
10.閥體
拆卸下的閥體除內(nèi)腔均勻腐蝕和外部脫漆銹蝕外，基本結(jié)構完好。但研究認為，此閥體不宜為抗硫化氫閥門所采用。
閥體的法蘭盤過厚且厚薄不均，熱處理時會引起附加的淬火內(nèi)應力，從而導致淬火裂紋。建議對法蘭盤厚度作強度校核。法蘭盤連接為8個M25螺栓，按閥門允許的zui大工作壓力25MPa和閥體通孔直徑65mm估算，法蘭可能承受的zui大軸向載荷為81.4kN，每個螺栓以凈截面積314mm2計算，其zui大拉應力僅為33MPa，不到JB4294.1―86標準中規(guī)定的螺栓zui小屈服強度的1/15，這說明現(xiàn)有閥門結(jié)構的設計不合理。使用中大多數(shù)螺栓斷裂并不是由于工作應力太大，超過螺栓屈服強度引起的，相反，主要是在硫化氫介質(zhì)條件下，螺栓屈服強度過大，對硫化氫非常敏感，zui終由硫化氫應力腐蝕破壞引起的。設計部門對此應有足夠的認識，不應味追求鋼的高強度和螺栓的大直徑。
11.螺栓和螺母
由于閥門均未帶法蘭連接螺栓，故拆檢中未涉及。從管理的角度考慮，為防止螺栓銹死,現(xiàn)場對螺栓、螺母的定期涂漆或涂油防銹是有效的補充措施。另種解決方案是對螺栓、螺母進行表面鍍鎳,可大大便利現(xiàn)場工人的維修和管理。
螺栓和螺母是閥門中承受高應力的零件 ，承受閥體的zui大關井壓力，還有本身的裝配應力。由于法蘭連接處硫化氫的微量泄漏難以避免，故螺栓發(fā)生硫化氫應力腐蝕開裂的危險性較大，應選擇抗硫化氫應力腐蝕破壞的材料。JB4294.1―86標準中僅規(guī)定沉淀硬化不銹鋼和40CrMnMo鋼制造抗硫螺栓，選擇范圍小。根據(jù)美國防腐工程師協(xié)會推薦的MR―01―75標準，大部分抗硫鋼材都可制造螺栓和螺母。建議今后在這方面做些實驗，在此基礎上，選擇制造成本低及工藝性能好的材料制造螺栓和螺母。
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