阀门带压堵漏技术

一：前言

       阀门的泄漏常发生在填料、法兰密封及阀体上，阀门长时间泄漏可造成阀杆和法兰密封面的冲蚀，最终可使阀门报废，加上介质流体的损失，使电厂的消耗增加，成本上升，经济效益下降。如果介质流体有毒、易燃、易爆、腐蚀性等发生外泄漏，则容易发生中毒、火灾、爆炸等伤亡事故和加快厂房设备的腐蚀速度，缩短其使用寿命，严重时污染周边环境，破坏电力生产，损害人们的身体健康。泄漏的存在严重威胁着安全生产，使非计划停机事故增多。以下介绍一些阀门泄漏原因及堵漏方法以及对阀门的维修和维护方法，供参考。


二：阀门外漏的形式及因素

1： 阀门填料的泄漏及原因


       阀门在操作使用过程中，阀杆同填料之间存在着相对运动，它包括转动和轴向移动。随着开关次数的增加，相对运动的次数也随之增多，还有温度，压力和流体介质的特性等影响，阀门填料是最容易发生泄漏的部位。它是由于填料接触压力的逐渐减弱，填料自身的老化，失去了弹性等原因引起的。这时压力介质就会沿着填料与阀杆的接触间隙向外泄漏，长时间会把部分填料吹走和将阀杆冲刷出沟槽，从而使泄漏扩大化。


2 ：法兰的泄漏


        阀门的法兰密封主要是依靠连接螺栓的预紧力，通过垫片达到足够的密封比压，来阻止被密封压力流体介质的外泄。它泄漏的原因有很多方面，密封垫片的压紧力不足，结合面的粗糙度不符合要求，垫片变形和机械振动等都会引起密封垫片与法兰结合面密合不严而发生泄漏。另外螺栓变形或伸长，垫片老化，回弹力下降，龟裂等也会造成法兰面密封不严而发生泄漏。法兰泄漏还有不可忽视的人为因素，如密封垫片装偏，使局部密封比压不足紧力过度，超过了密封垫片的设计极限，以及法兰紧固过程中用力不均或两法兰中心线偏移，造成假紧现象等都容易发生泄漏。


3： 阀体的外漏和原因


      阀体的外漏主要原因是由于阀门生产过程中铸造或锻造缺陷所引起的，比如砂眼，气孔、裂纹等，而流体介质的冲刷和气蚀也是造成阀体泄漏的常见因素。


三： 带压堵漏的原理及优点

1：带压堵漏的原理


       带压堵漏的原理就是以液态介质在动态条件下，固态密封材料的密封机理为基本依据。方法是在泄漏部位装设专用设备，利用密封部位和专用设备之间形成的腔室，采用专用的高压注胶工具将密封胶注入腔室，并充满整个腔室空间，使密封胶的挤压力与泄漏介质的压力相平衡，建立一个新的密封结构来堵塞泄漏孔隙各通道，阻塞介质的外泄。


2： 带压堵漏的优点


(1)不需要停机或对系统进行隔离。


(2)不需要对系统进行泄压。


(3)节省大量的能源和人力。


(4)大大减少了因设备隔离或停机而带来的电量损失。


(5)减少了社会经济损失。


四：几种常见漏点的带压堵漏方法介绍

       根据厂生产现场的具体情况，可以采用更换阀门，更换阀门填料，更换法兰垫片或焊补孔洞的方法消除一般泄漏。但对于生产运行中的阀门，在无法隔离的情况下，则必须采取相应的技术手段消除泄漏，以保证机组安全生产的正常运行。


1：电厂阀门填料室泄漏的带压堵漏处理


     采用注剂式带压堵漏技术是目前比较安全可靠的一种技术手段，它采用特别夹具和液压注射工具，将密封剂注射到夹具与泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔内，迅速地弥补各种复杂的泄漏缺陷。在注剂的压力大于泄漏介质压力的条件下，泄漏被强行止住，注剂自身在短时间内由塑性体转变为弹性体，形成一个有弹性的密封结构并能维持一定的工作密封比压，达到重新密封的目的。目前，国内外生产和使用的密封注剂大致分为两类：一类是热固化密封注剂，这类注剂只有达到一定温度才能由塑料体转变为弹性体，常温下则为固体；另一类是非热固化密封注剂，它适用于常温，低温及高温场合的动态密封作业要求，这类密封注剂多制成棒状固体或双组分的腻状材料，将其装在高压注枪后，在一定的压力下具有良好的注射工艺性及填充性，且不失去阀门开关功能。下面介绍两种常用方法：


(1) 对于阀门填料函的壁厚大于8mm左右时，在动态条件下采用注式带压堵漏消除缺陷时，可以直接在阀门的填料函壁面上开设注剂孔的方式作业，密封腔就是阀门的填料函自身，注入到阀门填料函内的密封注剂的作用与填料所起的作用相同。首先在阀门填料函外壁的适当位置用直径10.5mm或8.7mm的钻头开孔，孔不能钻透，大约留1--3mm左右，撤出钻头，用M12或M10的丝锥攻丝，攻丝结束后，把注剂专用旋塞阀拧上，并使之处于开的位置，用直径3mm的长杆钻头把余下的阀门填料函壁钻透，这时泄漏介质会沿着钻头排削去方向喷出，为了防止钻孔时高温，高压，有毒或腐蚀性强的介质喷出伤人，钻小孔前可采用一挡板，先在挡板上用钻头钻一个直径5mm的孔，使之能套过长钻头上，加上挡板钻余下的壁厚则不会有危险。钻透小孔后取出钻头，把注剂专用旋塞阀拧到关的位置，切断介质连接高压注剂枪进行注射密封注剂的操作。如果阀门填料函内介质压力低，也可以用直径3mm的长钻头直接钻透小孔，再进行密封注剂操作作业。


   2003年6月，攀钢发电厂3#机电动主汽阀自密封格兰漏就是采用这种堵漏技术解决了该阀门的泄漏问题，避免了一次非停机不可，才能解决的事情。


    (2) 对于填料函壁较薄的阀门，可以采用辅助夹具进行动态密封作业。辅助夹具只是为了弥补阀门填料函壁厚的不足，相当于一个固定在阀门填料函外壁的特殊接头，用以连接高压注剂枪。夹具的机械加工方法难以得到理想的局部贴合面，在条件允许情况下，可以适当修理阀门填料函外壁，使之与辅助夹具更好地贴合。如果泄漏阀门的填料外壁形状复杂或修整条件不允许时，可在辅助夹具底部垫一块石棉橡胶板或橡胶板，拧紧夹具螺栓，使垫在下面的橡胶板能很好地堵塞贴合面缝隙。辅助夹具上应有一个与注剂旋塞阀相配的螺纹贴块，接下来同壁厚的填料函操作一致，整个密封作业完成后，不要立刻开关阀门，等密封注剂固化后，才可投入正常使用。


    2002年11月中旬，攀钢发电厂高压加热器进水门的平衡阀法兰泄漏，由于该阀门的填料函壁较薄，就是采用制作辅助夹具进行动态密封作业，解决了阀门的泄漏问题。


2： 电厂阀门法兰泄漏的带压堵漏处理


2.1 铜丝围堵法
      它适用于两法兰间隙较小，间隙量均匀，泄漏介质压力低的带压堵漏，可以在拆下的螺栓上直接安放螺栓专用注剂接头，一般不少于两个。安装注剂接头时应松开一个螺母，安装好注剂接头，迅速重新拧紧螺母，然后再安装另外的注剂接头，不能同时将所需接头螺母松开，以免造成垫片上的密封比压明显下降，泄漏量增加，甚至会出现泄漏介质将垫片吹走，导致无法弥补的后果。如果原来泄漏量较大，可用G形夹子来维持密封比压的均衡，安装完注剂螺栓后，用工具将直径或略小于泄漏法兰间隙的铜丝嵌入到法兰间隙中，同时将法兰的外缘冲出唇口，使铜丝固定后在法兰间隙内，这样就组成新的密封腔。然后可连接高压注剂枪进行动态密封作业，注剂方向应从泄漏点相反处依次进行，终点应在漏点附近。
      2003年6月，攀钢发电厂＃1机低压联通管垂直法兰面泄漏就是采用这种堵漏技术解决了联通管法兰面的泄漏问题，避免了一次停机事故的发生。


2.2钢带围堵法
     当两法兰间隙稍大且不超过8mm，介质压力小于2.5MPa时，可采用钢带围堵法进行运态密封作业。它对两法兰同轴度有较高要求，对法兰间隙均匀程度要求不高。钢带一般选用1.5--3.0mm的厚度，宽度20--30mm即可，制作时可采用焊接或铆接，两接头下方需加设过渡垫片，根据法兰尺寸确定安装注剂接头的数量。安装钢带时，应将钢带位于两法兰的间隙上，把连接螺栓稍拧几扣，再把两个过渡垫片加入，全部包住法兰间隙，继续拧紧螺栓，最终形成完整的密封空腔，这时就可以进行动态密封作业。
2.3 法兰的凸形夹具堵法
     当泄漏法兰间隙大于8mm，介质压力大于2.5MPa时，从安全和可靠性考虑，应设计制作成加工尺寸精确，整体密封性能好，耐高压的法兰夹具，它动态密封作业的成功率较高，是一种广泛使用的密封技术。作业前应在做妇：的夹具上安装旋塞阀，并使旋塞阀处于开启状态，操作人员应站在上风口，若泄漏压力或流量很大，可用压缩空气把泄漏介质向一边吹扫，或在夹具上接上长杆，使操作人员避免和少接触泄漏介质。安装时，夹具的注剂孔应处于两法兰连接螺栓的中间，并保证泄漏处附近有注剂孔，不要使注剂孔对准螺栓，以免增加注剂进入的阻力。夹具螺栓拧紧后，夹具与法兰接触最大间隙不应超过o.5mm，注剂应先从离泄漏点最远处开始注入，逐渐靠近泄漏，直至泄漏停止。此方法也可用于管道的带压堵漏。

      这种堵漏方法在攀钢发电厂＃1、＃2、#3机组日常维护中普遍应用，是管阀检修专业必须掌握的一种堵漏方法。例如，2003年＃1、＃2机组给泵正暖回水疏水一、二次阀法兰的泄漏；2003年2月份，＃2机辅汽到除氧器疏水70%电动隔离阀前法兰的泄漏；2003年3月份＃1机高压加热器进口法兰泄漏等等。


3： 电厂阀门阀体泄漏的带压堵漏处理
      阀体的泄漏处理可适用于管道的泄漏处理，有以下两种方法，


3.1 粘接法
     它是利用胶粘剂的特殊性能进行带压堵漏的一种方法。对于压力介质及泄漏量小的砂眼部位，可先把泄漏点周围打磨出金属光泽，然后用锥度销钉对准泄漏点，适当力度打入，使泄漏明显减少或暂时性封堵。利用胶粘剂固化速度快的特点，及时地将销钉周围涂满胶粘剂，成立一个新的固体密封结构，达到止漏的目的。对于介质压力高，泄漏量大的缺陷，可用顶压工具进行密封作业，操作时把顶压机构固定在阀门的一侧，高速顶压螺杆，使顶压螺杆的轴向正对泄漏点，旋转顶压螺杆，利用顶压螺杆端部的铆钉紧紧地压在泄漏部位上，迫使泄漏停止。如果铆钉顶端比泄漏点面积小，可在铆钉下再垫上一块软金属片，泄漏停止后，及时清理泄漏点周围的金属表面，除去铁锈和油污，将配制好的胶粘剂涂抹在周围。待胶粘剂充分固化后，拆除顶压螺杆与铆钉的固定螺钉，取下顶压机构，为了保证其耐压效果，可在处理好的泄漏部位用玻璃布等加固。


3.2 焊接法

a)  在阀体的泄漏介质压力低，漏量小的情况下，可用一个内径比泄漏点大一倍以上的螺帽，让泄漏介质从螺帽内流出，把螺帽焊在阀体上，再配一个与螺帽相同规格的螺栓，在螺帽底部放置一块橡胶垫或石棉垫，将螺栓顶部绕上生胶带拧入螺帽内，达到阻止泄漏的目的。对于泄漏介质压力高，泄漏量大的阀体，可用引流焊接法。首先用一块铁板，中间开设一圆孔，把一个与圆孔相当口径的隔离阀焊接在铁板的圆孔上，打开隔离阀，把铁板中心孔对准泄漏点贴合在阀体，让泄漏介质经铁板中心孔与隔离阀流出。如果贴合面不好，可在贴合面放置橡胶或石棉垫，然后把铁板周围与阀体焊好，再关闭隔离阀就能达到重新密封的目的。
b) 在阀体的泄漏介质高温高压，但是阀门有较大的外形尺寸、泄漏量不大的情况也可以用焊接的方法，首先直接把阀体上与漏点相关的缝隙都焊死（不焊漏点），然后用一段符合工况（工作温度、压力）的管子长度视现场环境而定（一般取200mm左右即可），其直径应该大于漏点，把一台与管子相适应的阀门焊接在管子一端，并全开阀门，然后把管子另一端取对准漏点焊接好后，关闭阀门即可止住泄漏.

4： 万能堵漏法

       不管是阀门哪一部分泄漏如果以上方法操作都有困难时也可以采用“包裹法”：使用符合工况的板材（管材）制作一个能包裹阀门整体或者是有漏点的阀体的箱体，把它焊在阀门上使之能包裹住漏点，如果在焊接箱体时有困难，可以在箱体上开孔留到最后再运用方法焊接法中的b)方法：加排汽阀的方法就可以容易封口此种焊接方法在攀钢发电厂＃1机的主汽道疏水、＃3机主汽道旁路二次门、1＃、2＃、3＃机组的高压加热器的疏水系统中多次运用，都取得了满意的成功。这种堵漏方法在攀钢发电厂#1、#2、＃3机组日常维护中用的最多效果最好的一种方法，也是管阀检修专业必须掌握的一种堵漏方法。

五：结论

      在生产现场还有其它部件的带压堵漏，如果我们能够掌握一些基本堵漏知识，对于电厂的经济性提高有很大的帮助。仅一台100MW的机组启停一次，直接经济损失就达30万元人民币以上。所以，我们能够成功对现场泄漏点进行带压堵漏，减少非计划停机次数，其中的效益是显著的。总之：

(1) 带压堵漏是属于一种应急抢修性质的工作。带压堵漏处理的漏点是一种临时处理措施，有一定的局限性和时效性。在有条件的情况下，还是要对泄漏部位进行彻底检修。消除现场的"跑、冒、滴、漏"现象，提高设备运行健康水平的根本方法是要靠计划检修的合理性和提高设备检修维护的工艺。

(2) 带压堵漏的工作环境恶劣、作业时间长、劳动强度大，作业中不确定因素多、作业风险大。工作前的安全准备工作非常重要，作业前的风险分析一定要充分，安全措施的落实一定要到位。

(3) 带压堵漏是一门专业性很强的技术，要求作业人员的现场应变能力、对机械专业知识掌握以及带压堵漏专用工具使用等都有很高的要求。由于对作业人员和专用设备有很高的要求，这项技术在火电厂的推广有一定的难度。目前现场的带压堵漏工作都是由一些专业公司来完成的。


(4) 带压堵漏是一种新技术，它还有一个不断改进和完善的过程，它有自身的局限性和适用范围。带压堵漏并不能解决一切泄漏问题，现在还处在探索和完善阶段。