閥門作為流體輸送系統中的關鍵控制部件,其可靠性直接關系到整個系統的安全穩定運行。閥門爆裂事故不僅可能導致生產中斷、設備損壞,還可能引發安全事故,造成人員傷亡和環境污染。因此,在閥門發生爆裂事故后,對其可靠性進行科學監測至關重要。通過科學監測,能夠準確評估閥門的受損程度,找出潛在問題,為后續的維修、更換提供依據,同時避免類似事故的再次發生。
閥門爆裂事故的發生往往是多種因素共同作用的結果,精準分析事故原因是后續科學監測的基礎,只有明確原因,才能針對性地開展監測工作。常見原因主要有以下幾類:
材料疲勞:閥門在長期的使用過程中,由于反復承受壓力、溫度的變化,材料會逐漸產生疲勞損傷。當疲勞達到一定程度時,就可能導致閥門爆裂。這種情況在頻繁開啟和關閉的閥門上較為常見。
腐蝕:閥門與流體介質接觸,若介質具有腐蝕性,會逐漸侵蝕閥門的材料,導致壁厚減薄、強度降低,最終引發爆裂。常見的腐蝕類型有電化學腐蝕、化學腐蝕、應力腐蝕等。
操作不當:在閥門的操作過程中,若超過其設計參數進行操作,如超壓、超溫使用,或者開啟、關閉速度過快,都會對閥門造成損傷,增加爆裂的風險。
設計缺陷:閥門的設計不合理,如結構強度不足、密封性能不佳等,在使用過程中也容易出現問題,甚至導致爆裂。
(一)外觀檢查
外觀檢查是監測的第一步,需仔細觀察閥門的整體狀況。檢查時可借助手電筒、放大鏡等工具,重點查看以下部位:
閥門殼體表面:有無明顯的裂紋、變形、凹陷等情況。若存在裂紋,需觀察裂紋的長度、寬度、走向,判斷其是否貫穿殼體。
法蘭連接面:檢查密封面是否平整,有無劃痕、腐蝕、變形等缺陷,螺栓孔的位置和尺寸是否符合要求。
閥門啟閉件:如閥芯、閥瓣等,查看其表面是否有磨損、腐蝕、變形,與閥座的配合是否嚴密。
閥桿:檢查閥桿是否彎曲、變形,表面有無腐蝕、劃痕,螺紋是否完好。
外觀檢查能夠快速發現一些明顯的損傷,為后續的深入檢測提供線索。若發現嚴重的外觀缺陷,需進一步采用其他檢測方法進行確認。
(二)無損檢測
無損檢測是在不損壞閥門結構和性能的前提下,對其內部和表面的缺陷進行檢測的方法,常用的有以下幾種:
超聲波檢測:利用超聲波在介質中的傳播特性,檢測閥門內部是否存在裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。操作時,將探頭放在閥門的檢測部位,通過儀器顯示的波形判斷缺陷的位置、大小和性質。該方法適用于檢測厚度較大的閥門部件,如閥體、閥蓋等。
射線檢測:通過射線穿透閥門,在膠片上形成影像,根據影像判斷閥門內部的缺陷。射線檢測能夠清晰地顯示缺陷的形狀和分布,但對操作人員有輻射危害,需采取嚴格的防護措施,適用于檢測焊縫等部位的內部缺陷。
磁粉檢測:適用于鐵磁性材料制成的閥門,將閥門磁化后,在其表面噴灑磁粉,若存在裂紋等缺陷,磁粉會在缺陷處聚集形成磁痕,從而顯示出缺陷的位置和形狀。該方法主要用于檢測表面和近表面的缺陷。
滲透檢測:將滲透劑涂抹在閥門表面,滲透劑會滲入表面的缺陷中,然后清除多余的滲透劑,施加顯像劑,缺陷中的滲透劑會被吸附到表面,形成明顯的顯示。滲透檢測適用于各種材料的閥門,可檢測表面開口的缺陷。
(三)壓力試驗
壓力試驗是檢驗閥門密封性能和結構強度的重要方法,包括殼體試驗和密封試驗。
殼體試驗:將閥門兩端封閉,向閥體內充滿試驗介質(通常為水),逐漸升高壓力至規定值,保持一定時間,觀察閥門殼體、閥蓋、法蘭等部位是否有滲漏現象。試驗壓力一般為閥門公稱壓力的 1.5 倍,保壓時間根據閥門規格確定,通常為 5-10 分鐘。
密封試驗:對于截止閥、閘閥等具有密封要求的閥門,需進行密封試驗。試驗時,關閉閥門,向閥體內充滿試驗介質,施加一定的壓力(通常為公稱壓力的 1.1 倍),觀察閥門的密封面是否有滲漏。保壓時間與殼體試驗相同。
壓力試驗時,需嚴格按照操作規程進行,緩慢升壓,避免壓力驟升導致閥門損壞。試驗過程中,要密切觀察壓力變化和滲漏情況,做好記錄。
(四)性能測試
性能測試主要檢測閥門的啟閉性能、流量特性等。
啟閉性能測試:手動或電動操作閥門,觀察其啟閉是否靈活,有無卡滯現象,啟閉位置是否準確。記錄閥門從全開到全關以及從全關到全開所需的時間和操作力。
流量特性測試:在一定的工況下,通過測量閥門前后的壓力和流量,繪制流量特性曲線,判斷閥門的流量調節性能是否符合設計要求。
(一)長期監測計劃
制定詳細的長期監測計劃,明確監測周期、監測項目、監測方法和責任人。根據閥門的重要程度、使用環境和運行狀況,合理確定監測周期,對于關鍵閥門,監測周期可適當縮短。
(二)數據記錄與趨勢分析
建立完善的數據記錄制度,每次監測后,及時記錄閥門的各項參數,如外觀狀況、無損檢測結果、壓力試驗數據、性能測試數據等。采用計算機軟件對數據進行管理和分析,繪制趨勢圖,通過對比不同時期的數據,判斷閥門性能的變化趨勢,及時發現潛在問題。
(三)定期評估與維護
根據監測數據和趨勢分析結果,定期對閥門的可靠性進行評估。若發現閥門存在性能下降、缺陷擴展等情況,及時制定維護方案,進行維修或更換。同時,對閥門的維護情況進行記錄,為后續的監測和評估提供參考。
監測人員的專業素質直接影響監測結果的準確性,因此必須加強人員培訓。培訓內容包括:
閥門的結構、原理、性能等專業知識。
各種監測方法的操作步驟、原理、注意事項。
監測儀器設備的使用、校準和維護。
安全操作規程和防護措施。
通過培訓,使監測人員具備扎實的專業知識和熟練的操作技能,能夠準確判斷閥門的狀況,為閥門的可靠性評估提供可靠依據。
在監測過程中,若發現閥門存在嚴重缺陷,可能危及系統安全時,應立即采取應急措施。停止相關設備的運行,關閉上下游閥門,防止介質泄漏。同時,組織專業人員進行搶修,更換損壞的閥門,確保系統盡快恢復正常運行。
總之,閥門爆裂事故后,閥門工程師應按照科學的方法進行監測,從事故原因分析入手,采用多種監測手段,建立完善的監測體系,加強人員培訓和應急管理,以確保閥門的可靠性,保障系統的安全穩定運行。