安全閥技術(shù)問題淺析

　　安全閥是壓力系統(tǒng)廣泛使用的安全裝置。當(dāng)壓力系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)壓力超過規(guī)定值時(shí), 安全閥自動(dòng)開啟。當(dāng)介質(zhì)壓力降低到一定值時(shí), 安全閥回座并自動(dòng)關(guān)閉。直接作用式安全閥基本上分彈簧式和重錘式兩種類型。目前應(yīng)用的是彈簧式安全閥, 工作狀態(tài)時(shí), 它通過彈簧提供密封力, 保證設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)壓力升高時(shí), 介質(zhì)壓力克服彈簧力使閥門開啟, 系統(tǒng)壓力下降, 當(dāng)壓力下降到一定值時(shí), 閥門在彈簧力的作用下回座。在試車臺(tái)氫氧系統(tǒng)中, 由于氫氧均為低溫介質(zhì), 為了減少介質(zhì)的損失更好的絕熱保冷, 采用了全啟式安全閥（其中包括先導(dǎo)式安全閥） , 降低開口尺寸, 減少漏熱。

　　安全閥設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是彈簧設(shè)計(jì)和密封面設(shè)計(jì)。彈簧不僅影響密封, 更主要的還有閥門的靈敏性, 而密封面結(jié)構(gòu)形式和材料的設(shè)計(jì)將直接影響到閥門的密封。

　　彈簧

　　彈簧是在較高應(yīng)力情況下工作的元件, 材料表面受力zui大, 彈簧綜合力學(xué)性能及材料表面質(zhì)量對(duì)彈簧影響較大。彈簧材料用量較多的是彈簧鋼, 其次是鎳合金、高彈性合金和不銹鋼等, 在試車臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)中由于大都涉及低溫工況, 所以彈簧材料大多選用了50CrVA、60Si2MnA、1Cr18Ni9Ti 、 0Cr18Ni9 和QBe2 等。其中1Cr18Ni9Ti （材料標(biāo)準(zhǔn)號(hào)DGB09 - 1989）

　　當(dāng)彈簧與安全閥不相適應(yīng)時(shí), 閥門就不可能正常地工作。因?yàn)槿绻麖椈蛇^硬, 則閥門開啟時(shí)系統(tǒng)壓力就升得太高, 使設(shè)備不能夠安全運(yùn)行。如果彈簧過軟, 則閥門的回座壓力將大大降低, 使得設(shè)備浪費(fèi)大量的介質(zhì)。在工業(yè)生產(chǎn)中, 為了得到要求的排放和回座壓力, 一般采取設(shè)計(jì)上、下調(diào)節(jié)圈的方法, 但是在氫氧試車系統(tǒng)中的閥門不能采取這種辦法, 因?yàn)檫@類介質(zhì)的危險(xiǎn)性決定其排放應(yīng)在規(guī)定地點(diǎn)進(jìn)行, 而調(diào)節(jié)圈的存在使得閥門在排放時(shí)向大氣泄漏。

　　密封副

　　安全閥關(guān)閉件的材料應(yīng)具有抗侵蝕性、耐腐蝕性、抗壓性、良好的機(jī)械加工性和良好的彈性變形能力, 其中抗侵蝕性是選材時(shí)應(yīng)首先考慮的, 侵蝕是介質(zhì)對(duì)金屬表面的機(jī)械磨損和腐蝕共同作用的結(jié)果。在試車臺(tái)系統(tǒng)中材料的耐低溫性質(zhì)也是一個(gè)主要應(yīng)考慮的問題, 所以采用不銹鋼（0Cr18Ni9） 作為閥門的主要材料。密封副材料主要有不銹鋼 （0Cr18Ni9） - 黃銅、不銹鋼（ 0Cr18Ni9） - 鋁、不銹鋼（ 0Cr18Ni9 ） - 聚四氟乙烯、不銹鋼 （0Cr18Ni9 ） - 增強(qiáng)聚四氟乙烯和不銹鋼 （0Cr18Ni9） - 聚酰亞胺等。

　　閥門設(shè)計(jì)時(shí), 提高密封面上的比壓是經(jīng)常采取的方法。但是, 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求, 安全閥的開啟壓力ps = （1105～111） p , 該要求使得作用在密封面上的力為一個(gè)定值, 密封面上的比壓在密封面寬度選定時(shí), 其值也成為了一個(gè)定值, 而且通常情況下不能使密封機(jī)構(gòu)保持可靠的密封。因此安全閥的密封性在很大程度上取決于閥門的結(jié)構(gòu)以及制造和裝配的精度。工作狀態(tài)安全閥的泄漏除了和密封面上的比壓低有關(guān)之外, 還與密封面是否受到機(jī)械損傷、閥瓣受力的對(duì)中性、周圍介質(zhì)溫度的變化引起密封面變形以及密封面受到介質(zhì)中雜質(zhì)的污染等因素有關(guān)。為了降低閥門的泄漏需要在結(jié)構(gòu)、制造和裝配上提高要求, 尤其要注意密封面的表面質(zhì)量及形位公差要求。合理選擇密封面的寬度和結(jié)構(gòu)型式, 盡量使得計(jì)算比壓值與zui小密封比壓相近, 以保證閥門密封性能。