閥門帶壓堵漏技術

一：前言

       閥門的泄漏常發生在填料、法蘭密封及閥體上，閥門長時間泄漏可造成閥桿和法蘭密封面的沖蝕，最終可使閥門報廢，加上介質流體的損失，使電廠的消耗增加，成本上升，經濟效益下降。如果介質流體有毒、易燃、易爆、腐蝕性等發生外泄漏，則容易發生中毒、火災、爆炸等傷亡事故和加快廠房設備的腐蝕速度，縮短其使用壽命，嚴重時污染周邊環境，破壞電力生產，損害人們的身體健康。泄漏的存在嚴重威脅著安全生產，使非計劃停機事故增多。以下介紹一些閥門泄漏原因及堵漏方法以及對閥門的維修和維護方法，供參考。


二：閥門外漏的形式及因素

1： 閥門填料的泄漏及原因


       閥門在操作使用過程中，閥桿同填料之間存在著相對運動，它包括轉動和軸向移動。隨著開關次數的增加，相對運動的次數也隨之增多，還有溫度，壓力和流體介質的特性等影響，閥門填料是最容易發生泄漏的部位。它是由于填料接觸壓力的逐漸減弱，填料自身的老化，失去了彈性等原因引起的。這時壓力介質就會沿著填料與閥桿的接觸間隙向外泄漏，長時間會把部分填料吹走和將閥桿沖刷出溝槽，從而使泄漏擴大化。


2 ：法蘭的泄漏


        閥門的法蘭密封主要是依靠連接螺栓的預緊力，通過墊片達到足夠的密封比壓，來阻止被密封壓力流體介質的外泄。它泄漏的原因有很多方面，密封墊片的壓緊力不足，結合面的粗糙度不符合要求，墊片變形和機械振動等都會引起密封墊片與法蘭結合面密合不嚴而發生泄漏。另外螺栓變形或伸長，墊片老化，回彈力下降，龜裂等也會造成法蘭面密封不嚴而發生泄漏。法蘭泄漏還有不可忽視的人為因素，如密封墊片裝偏，使局部密封比壓不足緊力過度，超過了密封墊片的設計極限，以及法蘭緊固過程中用力不均或兩法蘭中心線偏移，造成假緊現象等都容易發生泄漏。


3： 閥體的外漏和原因


      閥體的外漏主要原因是由于閥門生產過程中鑄造或鍛造缺陷所引起的，比如砂眼，氣孔、裂紋等，而流體介質的沖刷和氣蝕也是造成閥體泄漏的常見因素。


三： 帶壓堵漏的原理及優點

1：帶壓堵漏的原理


       帶壓堵漏的原理就是以液態介質在動態條件下，固態密封材料的密封機理為基本依據。方法是在泄漏部位裝設專用設備，利用密封部位和專用設備之間形成的腔室，采用專用的高壓注膠工具將密封膠注入腔室，并充滿整個腔室空間，使密封膠的擠壓力與泄漏介質的壓力相平衡，建立一個新的密封結構來堵塞泄漏孔隙各通道，阻塞介質的外泄。


2： 帶壓堵漏的優點


(1)不需要停機或對系統進行隔離。


(2)不需要對系統進行泄壓。


(3)節省大量的能源和人力。


(4)大大減少了因設備隔離或停機而帶來的電量損失。


(5)減少了社會經濟損失。


四：幾種常見漏點的帶壓堵漏方法介紹

       根據廠生產現場的具體情況，可以采用更換閥門，更換閥門填料，更換法蘭墊片或焊補孔洞的方法消除一般泄漏。但對于生產運行中的閥門，在無法隔離的情況下，則必須采取相應的技術手段消除泄漏，以保證機組安全生產的正常運行。


1：電廠閥門填料室泄漏的帶壓堵漏處理


     采用注劑式帶壓堵漏技術是目前比較安全可靠的一種技術手段，它采用特別夾具和液壓注射工具，將密封劑注射到夾具與泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔內，迅速地彌補各種復雜的泄漏缺陷。在注劑的壓力大于泄漏介質壓力的條件下，泄漏被強行止住，注劑自身在短時間內由塑性體轉變為彈性體，形成一個有彈性的密封結構并能維持一定的工作密封比壓，達到重新密封的目的。目前，國內外生產和使用的密封注劑大致分為兩類：一類是熱固化密封注劑，這類注劑只有達到一定溫度才能由塑料體轉變為彈性體，常溫下則為固體；另一類是非熱固化密封注劑，它適用于常溫，低溫及高溫場合的動態密封作業要求，這類密封注劑多制成棒狀固體或雙組分的膩狀材料，將其裝在高壓注槍后，在一定的壓力下具有良好的注射工藝性及填充性，且不失去閥門開關功能。下面介紹兩種常用方法：


(1) 對于閥門填料函的壁厚大于8mm左右時，在動態條件下采用注式帶壓堵漏消除缺陷時，可以直接在閥門的填料函壁面上開設注劑孔的方式作業，密封腔就是閥門的填料函自身，注入到閥門填料函內的密封注劑的作用與填料所起的作用相同。首先在閥門填料函外壁的適當位置用直徑10.5mm或8.7mm的鉆頭開孔，孔不能鉆透，大約留1--3mm左右，撤出鉆頭，用M12或M10的絲錐攻絲，攻絲結束后，把注劑專用旋塞閥擰上，并使之處于開的位置，用直徑3mm的長桿鉆頭把余下的閥門填料函壁鉆透，這時泄漏介質會沿著鉆頭排削去方向噴出，為了防止鉆孔時高溫，高壓，有毒或腐蝕性強的介質噴出傷人，鉆小孔前可采用一擋板，先在擋板上用鉆頭鉆一個直徑5mm的孔，使之能套過長鉆頭上，加上擋板鉆余下的壁厚則不會有危險。鉆透小孔后取出鉆頭，把注劑專用旋塞閥擰到關的位置，切斷介質連接高壓注劑槍進行注射密封注劑的操作。如果閥門填料函內介質壓力低，也可以用直徑3mm的長鉆頭直接鉆透小孔，再進行密封注劑操作作業。


   2003年6月，攀鋼發電廠3#機電動主汽閥自密封格蘭漏就是采用這種堵漏技術解決了該閥門的泄漏問題，避免了一次非停機不可，才能解決的事情。


    (2) 對于填料函壁較薄的閥門，可以采用輔助夾具進行動態密封作業。輔助夾具只是為了彌補閥門填料函壁厚的不足，相當于一個固定在閥門填料函外壁的特殊接頭，用以連接高壓注劑槍。夾具的機械加工方法難以得到理想的局部貼合面，在條件允許情況下，可以適當修理閥門填料函外壁，使之與輔助夾具更好地貼合。如果泄漏閥門的填料外壁形狀復雜或修整條件不允許時，可在輔助夾具底部墊一塊石棉橡膠板或橡膠板，擰緊夾具螺栓，使墊在下面的橡膠板能很好地堵塞貼合面縫隙。輔助夾具上應有一個與注劑旋塞閥相配的螺紋貼塊，接下來同壁厚的填料函操作一致，整個密封作業完成后，不要立刻開關閥門，等密封注劑固化后，才可投入正常使用。


    2002年11月中旬，攀鋼發電廠高壓加熱器進水門的平衡閥法蘭泄漏，由于該閥門的填料函壁較薄，就是采用制作輔助夾具進行動態密封作業，解決了閥門的泄漏問題。


2： 電廠閥門法蘭泄漏的帶壓堵漏處理


2.1 銅絲圍堵法
      它適用于兩法蘭間隙較小，間隙量均勻，泄漏介質壓力低的帶壓堵漏，可以在拆下的螺栓上直接安放螺栓專用注劑接頭，一般不少于兩個。安裝注劑接頭時應松開一個螺母，安裝好注劑接頭，迅速重新擰緊螺母，然后再安裝另外的注劑接頭，不能同時將所需接頭螺母松開，以免造成墊片上的密封比壓明顯下降，泄漏量增加，甚至會出現泄漏介質將墊片吹走，導致無法彌補的后果。如果原來泄漏量較大，可用G形夾子來維持密封比壓的均衡，安裝完注劑螺栓后，用工具將直徑或略小于泄漏法蘭間隙的銅絲嵌入到法蘭間隙中，同時將法蘭的外緣沖出唇口，使銅絲固定后在法蘭間隙內，這樣就組成新的密封腔。然后可連接高壓注劑槍進行動態密封作業，注劑方向應從泄漏點相反處依次進行，終點應在漏點附近。
      2003年6月，攀鋼發電廠＃1機低壓聯通管垂直法蘭面泄漏就是采用這種堵漏技術解決了聯通管法蘭面的泄漏問題，避免了一次停機事故的發生。


2.2鋼帶圍堵法
     當兩法蘭間隙稍大且不超過8mm，介質壓力小于2.5MPa時，可采用鋼帶圍堵法進行運態密封作業。它對兩法蘭同軸度有較高要求，對法蘭間隙均勻程度要求不高。鋼帶一般選用1.5--3.0mm的厚度，寬度20--30mm即可，制作時可采用焊接或鉚接，兩接頭下方需加設過渡墊片，根據法蘭尺寸確定安裝注劑接頭的數量。安裝鋼帶時，應將鋼帶位于兩法蘭的間隙上，把連接螺栓稍擰幾扣，再把兩個過渡墊片加入，全部包住法蘭間隙，繼續擰緊螺栓，最終形成完整的密封空腔，這時就可以進行動態密封作業。
2.3 法蘭的凸形夾具堵法
     當泄漏法蘭間隙大于8mm，介質壓力大于2.5MPa時，從安全和可靠性考慮，應設計制作成加工尺寸精確，整體密封性能好，耐高壓的法蘭夾具，它動態密封作業的成功率較高，是一種廣泛使用的密封技術。作業前應在做婦：的夾具上安裝旋塞閥，并使旋塞閥處于開啟狀態，操作人員應站在上風口，若泄漏壓力或流量很大，可用壓縮空氣把泄漏介質向一邊吹掃，或在夾具上接上長桿，使操作人員避免和少接觸泄漏介質。安裝時，夾具的注劑孔應處于兩法蘭連接螺栓的中間，并保證泄漏處附近有注劑孔，不要使注劑孔對準螺栓，以免增加注劑進入的阻力。夾具螺栓擰緊后，夾具與法蘭接觸最大間隙不應超過o.5mm，注劑應先從離泄漏點最遠處開始注入，逐漸靠近泄漏，直至泄漏停止。此方法也可用于管道的帶壓堵漏。

      這種堵漏方法在攀鋼發電廠＃1、＃2、#3機組日常維護中普遍應用，是管閥檢修專業必須掌握的一種堵漏方法。例如，2003年＃1、＃2機組給泵正暖回水疏水一、二次閥法蘭的泄漏；2003年2月份，＃2機輔汽到除氧器疏水70%電動隔離閥前法蘭的泄漏；2003年3月份＃1機高壓加熱器進口法蘭泄漏等等。


3： 電廠閥門閥體泄漏的帶壓堵漏處理
      閥體的泄漏處理可適用于管道的泄漏處理，有以下兩種方法，


3.1 粘接法
     它是利用膠粘劑的特殊性能進行帶壓堵漏的一種方法。對于壓力介質及泄漏量小的砂眼部位，可先把泄漏點周圍打磨出金屬光澤，然后用錐度銷釘對準泄漏點，適當力度打入，使泄漏明顯減少或暫時性封堵。利用膠粘劑固化速度快的特點，及時地將銷釘周圍涂滿膠粘劑，成立一個新的固體密封結構，達到止漏的目的。對于介質壓力高，泄漏量大的缺陷，可用頂壓工具進行密封作業，操作時把頂壓機構固定在閥門的一側，高速頂壓螺桿，使頂壓螺桿的軸向正對泄漏點，旋轉頂壓螺桿，利用頂壓螺桿端部的鉚釘緊緊地壓在泄漏部位上，迫使泄漏停止。如果鉚釘頂端比泄漏點面積小，可在鉚釘下再墊上一塊軟金屬片，泄漏停止后，及時清理泄漏點周圍的金屬表面，除去鐵銹和油污，將配制好的膠粘劑涂抹在周圍。待膠粘劑充分固化后，拆除頂壓螺桿與鉚釘的固定螺釘，取下頂壓機構，為了保證其耐壓效果，可在處理好的泄漏部位用玻璃布等加固。


3.2 焊接法

a)  在閥體的泄漏介質壓力低，漏量小的情況下，可用一個內徑比泄漏點大一倍以上的螺帽，讓泄漏介質從螺帽內流出，把螺帽焊在閥體上，再配一個與螺帽相同規格的螺栓，在螺帽底部放置一塊橡膠墊或石棉墊，將螺栓頂部繞上生膠帶擰入螺帽內，達到阻止泄漏的目的。對于泄漏介質壓力高，泄漏量大的閥體，可用引流焊接法。首先用一塊鐵板，中間開設一圓孔，把一個與圓孔相當口徑的隔離閥焊接在鐵板的圓孔上，打開隔離閥，把鐵板中心孔對準泄漏點貼合在閥體，讓泄漏介質經鐵板中心孔與隔離閥流出。如果貼合面不好，可在貼合面放置橡膠或石棉墊，然后把鐵板周圍與閥體焊好，再關閉隔離閥就能達到重新密封的目的。
b) 在閥體的泄漏介質高溫高壓，但是閥門有較大的外形尺寸、泄漏量不大的情況也可以用焊接的方法，首先直接把閥體上與漏點相關的縫隙都焊死（不焊漏點），然后用一段符合工況（工作溫度、壓力）的管子長度視現場環境而定（一般取200mm左右即可），其直徑應該大于漏點，把一臺與管子相適應的閥門焊接在管子一端，并全開閥門，然后把管子另一端取對準漏點焊接好后，關閉閥門即可止住泄漏.

4： 萬能堵漏法

       不管是閥門哪一部分泄漏如果以上方法操作都有困難時也可以采用“包裹法”：使用符合工況的板材（管材）制作一個能包裹閥門整體或者是有漏點的閥體的箱體，把它焊在閥門上使之能包裹住漏點，如果在焊接箱體時有困難，可以在箱體上開孔留到最后再運用方法焊接法中的b)方法：加排汽閥的方法就可以容易封口此種焊接方法在攀鋼發電廠＃1機的主汽道疏水、＃3機主汽道旁路二次門、1＃、2＃、3＃機組的高壓加熱器的疏水系統中多次運用，都取得了滿意的成功。這種堵漏方法在攀鋼發電廠#1、#2、＃3機組日常維護中用的最多效果最好的一種方法，也是管閥檢修專業必須掌握的一種堵漏方法。

五：結論

      在生產現場還有其它部件的帶壓堵漏，如果我們能夠掌握一些基本堵漏知識，對于電廠的經濟性提高有很大的幫助。僅一臺100MW的機組啟停一次，直接經濟損失就達30萬元人民幣以上。所以，我們能夠成功對現場泄漏點進行帶壓堵漏，減少非計劃停機次數，其中的效益是顯著的。總之：

(1) 帶壓堵漏是屬于一種應急搶修性質的工作。帶壓堵漏處理的漏點是一種臨時處理措施，有一定的局限性和時效性。在有條件的情況下，還是要對泄漏部位進行徹底檢修。消除現場的"跑、冒、滴、漏"現象，提高設備運行健康水平的根本方法是要靠計劃檢修的合理性和提高設備檢修維護的工藝。

(2) 帶壓堵漏的工作環境惡劣、作業時間長、勞動強度大，作業中不確定因素多、作業風險大。工作前的安全準備工作非常重要，作業前的風險分析一定要充分，安全措施的落實一定要到位。

(3) 帶壓堵漏是一門專業性很強的技術，要求作業人員的現場應變能力、對機械專業知識掌握以及帶壓堵漏專用工具使用等都有很高的要求。由于對作業人員和專用設備有很高的要求，這項技術在火電廠的推廣有一定的難度。目前現場的帶壓堵漏工作都是由一些專業公司來完成的。


(4) 帶壓堵漏是一種新技術，它還有一個不斷改進和完善的過程，它有自身的局限性和適用范圍。帶壓堵漏并不能解決一切泄漏問題，現在還處在探索和完善階段。