浅谈防止低压锅炉安全阀锈死失灵的五个环节

许之波

（烟台市特种设备检验研究院，山东 烟台 265508）

锅炉各类爆炸事故中，超压爆炸占有较大比例，而超压爆炸往往与安全阀不动作有关。安全阀不动作的原因在排除人为过度拧紧安全阀调整螺杆外，主要就是安全阀锈死失灵造成的。

安全阀在使用中常见的故障有漏汽、不到规定的压力就开启以及排汽后阀瓣不回座等，而安全阀对锅炉安全危害最大的故障是超压不动作。导致安全阀超压不动作的原因是阀内运动部件受到固定部件卡阻或相互黏连引起的,如阀瓣与阀座、阀杆与调节螺杆或弹簧垫、反冲盘短轴与导向套、阀瓣导向筋与阀座内孔表面，其中反冲盘短轴与导向套黏连锈死是导致锅炉常用的A48、A47系列安全阀失灵的最主要的原因。

1 安全阀工作原理

锅内蒸汽压力大于弹簧作用于阀瓣的压紧力时，阀瓣带动反冲盘一同被顶起，安全阀开启泄压。此时，反冲盘短轴沿着导向套向上移动。当锅内蒸汽压力降至一定值时，阀瓣又自动回座，安全阀自行关闭。导向套通过反冲盘短轴对阀瓣定位（导向套间隙必须控制在一定范围内，太小受热容易卡住，太大则回座会产生侧偏，影响密封）。一旦反冲盘短轴被导向套卡住后，即使锅炉压力远远超过弹簧压紧力，安全阀仍然不能正常起跳，以致失去保护作用，严重者导致锅炉超压爆炸。

2 安全阀锈蚀的机理

安全阀内件材料易发生锈蚀与其所处环境和结构设计密切相关。阀瓣和阀座密封面因各种原因发生渗漏时，阀腔和排汽管道内会积存蒸汽冷凝水，冷凝水因溶有二氧化碳略带酸性。当晚上压火停炉或经常间歇时停炉时，冷凝水蒸发会在导向套和反冲盘表面上凝结，凝结水又吸附了空气中的氧，在水和溶解在其中的氧和二氧化碳联合作用下，导向套和反冲盘接触表面局部活性区域发生电化学腐蚀，呈点状腐蚀。点蚀部位更易吸收水份，使腐蚀加速进行，膨胀的锈蚀物堆积在导向套和反冲盘狭小间隙内（通常导向套和反冲盘的径向间隙低于1mm），使反冲盘短轴滑动受阻，从而导致阀瓣在锅炉超压时无法起跳。

3 安全阀失灵的常见原因

3.1 材质选用不当

安全阀锈死的根本原因是其内部导向零件（导向套、反冲盘）材质耐环境腐蚀差造成的。正常情况下，导向零件应选用耐蚀性较强不锈钢2Cr13，其在工作环境中表面会生成一层致密三氧化二铬保护膜。当材质选用不当时，会生成疏松的附着性差的锈蚀物（以三氧化二铁为主），加上导向套本身间隙较小，导致锈死。

3.2 粉尘导致安全阀卡死

粉尘卡死也是安全阀超压不动作的一个重要原因。在某些通风较差的锅炉房内，粉尘穿过安全阀散热窗，落在导向套和反冲盘短轴狭小的间隙内，越积越多，使反冲盘向上滑动受阻，加上锅炉工长期不进行手动排放试验，导致了安全阀失灵。

3.3 安全阀锈死的主要原因

安全阀长期泄露是导致安全阀锈死的主要原因，泄露的蒸汽在导向套和反冲盘短轴接触面上凝结，加上空气和灰尘的协同作用导致导向套与反冲盘接触面锈死。

4 从五个方面采取措施防止安全阀锈死

依据安全阀锈蚀机理，应从设计制造、选购、校验、安装和使用维护等方面采取措施防止安全阀锈蚀失灵。

4.1 在设计制造方面把关

（1）选择合适的内件材料。在材料方面，由于锅炉安全阀内件(阀瓣、阀座、反冲盘、导向套、调节圈）经常处于潮湿的环境中，必须选用耐锈蚀材料。制造单位从材料的工艺性、经济性、耐腐蚀性等方面综合考虑通常选用马氏体不锈钢2Cr13作为内件材料，但在使用一段时间后（短则数周），安全阀内件特别是导向套和反冲盘短轴组合体会产生锈蚀黏连现象，是锅炉安全阀失灵的主要原因。制造单位应从化学成分、金属组织、热处理工艺和表面处理等方面提高内件材料（材质为2Cr13）耐蚀性。

（2）设计和制造工艺。安全阀的结构能够防止排出的蒸汽介质直接冲蚀弹簧。阀瓣和阀座的密封面加工时，必须保证足够高的精度才能达到良好的密封性能。要保证阀瓣和阀座内径的同轴度，否则，局部密封面的宽度会变小，影响了密封面的强度、密封性和使用寿命。导向套和反冲盘短轴的径向间隙对安全阀的动作有很大影响，应控制在一定的范围内。

4.2 从选购方面把关

（1）制造许可。安全阀已列入特种设备目录，属于特种设备安全附件，安全阀制造单位应取得特种设备制造许可证。

（2）安全阀选型。蒸汽锅炉应选用开放式带扳手全启式安全阀，如A48型。全启式安全阀其阀芯带有反冲盘，能使阀芯迅速地开启达到规定的高度，其排放量大，且回座迅速，故适用于蒸汽锅炉。热水锅炉一般选用开放式带扳手微启式安全阀，如A47型。微启式安全阀的阀瓣外径与阀座密封面外径一致或略大。当介质流出时，阀瓣受到向上托力升高的高度较小，其启闭动作比较迅速，一般适用于液体介质的泄压。全启式安全阀排放量远大于微启式安全阀，微启式安全阀不能用于蒸汽锅炉，而全启式安全阀既可用于蒸汽锅炉，也可用于热水锅炉。应选用开放式安全阀，其阀盖两侧设计有散热窗，空气在散热窗两侧形成对流，可降低弹簧温度，防止弹簧超温变软，同时透过散热窗能把从导向套与反冲盘间隙内逃逸出的蒸汽排出阀外。

（3）弹簧压力等级。选配的安全阀其弹簧压力等级应与安全阀实际整定压力相符合。每根弹簧都只能在一定的开启压力范围内工作，选用高压力等级或低压力等级的弹簧，都会影响安全阀的工作特性，导致安全阀不能正常启闭，排放量也将受到影响。

4.3 从校验方面把关

（1）校验目的。安全阀校验的目的是整定安全阀开启压力，同时测试安全阀的密封性。校验前，应对安全阀进行解体、清洗、检查和维修。

（2）确定整定压力。校验安全阀之前，校验人员应仔细核对使用单位提供的校验信息，防止安全阀整定后的压力值偏大或偏小。以WNS4-1.25-Q燃气锅炉为例，依据TSGG0001《锅炉安全技术监察规程》其最大整定压力值为：1.25×1.06=1.325MPa。设定锅炉自动停炉压力为0.80MPa，超压停炉压力为0.85MPa，则安全阀整定压力一般应控制在在0.90～1.325MPa。如果安全阀整定压力接近于锅炉工作压力，则安全阀会始终处于前泄状态，最终会缩短安全阀的使用寿命。为防止安全阀泄漏，应增大安全阀密封比压，即适度增大安全阀整定压力和锅炉工作压力的差值。

（3）清洗、维修和报废。锅炉安全阀在校验前，应解体清洗检查。应清除透过安全阀散热窗进入安全阀内腔的灰尘、密封面上的脏物和反冲盘组合件上的铁锈。检查阀瓣和阀座密封面有无冲蚀磨损，如果有沟槽，应采用研磨或车削后研磨的方法进行修复。当解体检查发现安全阀存在以下情况时，应停止使用并更换：阀瓣或阀座密封面损坏严重；导向零件或调节圈锈蚀严重；弹簧腐蚀严重；选型不当。

4.4 在安装方面把关

（1）壳体底部排泄孔上安装疏水管。在确保排汽安全的前提下，建议在安全阀阀体底部的排泄孔上安装通至安全地点的疏水管。安全阀阀腔内积水，其内部零件长期处在潮湿的环境下，导向套和反冲盘短轴接触部位很容易发生电化学腐蚀。为防止安全阀阀腔积水，可在安全阀阀体底部的排泄孔上安装通至安全地点的疏水管。疏水管与阀体螺孔应可靠地连接，密封良好，并能承受安全阀自动排汽时阀腔内的压力。疏水管应固定牢靠，防止疏水管的重量和排汽时的反力施加在与阀体连接的接头上。疏水管依靠重力自动排出阀体内的冷凝水，同时，提示操作人员安全阀发生了泄漏。

（2）排汽管底部安装疏水管。安全阀排汽管安装不当也是安全阀阀腔积水的原因之一。排汽管与安全阀连接法兰采用非标准法兰，因法兰内径偏小，阀腔内积水不能自动流到排汽管内。排气管应水平布置或向排汽方向向下倾斜一定角度，避免管道布置前低后高，否则，手动排汽或自动排汽后管道内冷凝水会返流到安全阀阀腔内。安全阀排汽管道疏水管安装应合理：一是疏水管应安装在排汽管道易积存水的部位；二是疏水管入口管端应低于排汽管底部内表面；三是疏水管上不允许安装阀门。如果排汽管道较长，可安装两根以上疏水管。锅炉节能器安全阀排放管严禁接到排污管道上，以防止排污水回流到安全阀内腔。

4.5 从使用维护方面把关

（1）手动排放试验。锅炉操作人员应了解安全阀的工作原理，熟悉安全阀的使用维护知识。当发现安全阀手动不排汽或安全阀渗漏严重时，应及时更换。应定期对安全阀进行手动排放试验，作用有二：一是检查安全阀活动部件（阀杆和反冲盘）的灵活性，有无卡阻现象；二是通过运动部件反冲盘短轴上下移动，可使反冲盘短轴和导向套间隙内的锈蚀物和粉尘松动脱落，从而达到防止反冲盘短轴和导向套黏连锈死的目的。手动排放试验也不可过于频繁，频繁起跳会破坏密封面已经形成的良好密封状态，同时阀瓣对阀座密封面会造成冲击而使密封面产生损伤，影响密封性。

（2）安全阀泄漏原因。锅炉运行中，应经常检查安全阀排汽管及其疏水管有无漏汽漏水，当发现安全阀出现漏汽现象，应查找原因并采取相应措施。通常原因有以下几种：一是工作压力接近安全阀整定压力，安全阀处于前泄状态；二是阀瓣和阀座密封之间有夹杂物；三是阀瓣和阀座密封面因长期泄漏受冲刷产生沟槽；四是安全阀手动排放试验或超压自动起跳后，阀杆或弹簧发生偏移，局部密封面比压力减小导致渗漏；五是安全阀下调节圈调节不当，与反冲盘相接触并支撑反冲盘，导致密封面比压力降低而发生泄漏；六是弹簧松驰而使整定压力降低并引起阀门泄漏；七是阀杆上的提升螺母调整偏低，手柄通过提升架支撑阀杆上部的提升螺母，弹簧受到一个向上的拉力，导致密封面比压力降低而发生泄漏。

（3）泄漏后的处理方法。运行中发现安全阀泄漏，怀疑密封面有脏物或安全阀起跳后阀杆或弹簧发生偏移，可使用提升扳手将阀门开启几次，如仍有泄漏，只需轻轻敲击弹簧的两侧，使阀杆回到原位泄漏即可停止。

（4）阀盖上缠敷防尘网。燃煤锅炉或燃生物质锅炉当锅炉房通风不畅灰尘较多时，应在安全阀阀盖上缠敷多层50目的不锈钢网，可起到减少灰尘落入的作用，又不影响弹簧的散热。

5 结语

安全阀特殊的导向组合和所处的蒸汽潮湿环境为安全阀运动部件发生锈蚀卡阻提供了可能，这就要求安全阀内件材料必须采用耐蚀性的材料。采取措施防止安全阀长期漏汽，及时排出阀体内的凝结水，防止灰尘的侵入，按期进行手动排放试验，定期校验，是保证安全阀正常使用的基本要求。总之，为降低安全阀失效的概率，选用质量过硬的安全阀是根本，正确安装是前提，合理使用维护是关键，定期校验是保证。