闸阀阀座变形原因分析及改进措施

潘志勇 刘文红 宋生印 申昭熙 路彩虹 刘永刚

摘要: 针对一起闸阀阀座变形失效事故,采用理论与试验相结合的方法,对闸阀进行了宏观分析、微观分析、阀板厚度分析以及材质理化性能检验。结果表明,阀板加工质量差和阀座装配不当导致阀座受到阀板大的挤压力和摩擦力作用产生变形。提出了改进措施,取得了良好效果。

关键词: 闸阀 阀座 变形 挤压 摩擦 失效分析

闸阀是一种使用广泛的阀门，主要用来接通和截断管路中的介质。根据密封元件形式的不同闸阀可分为楔形闸阀、平行式闸阀、楔形双闸板闸阀、平行双闸板闸阀等。闸阀可采用自密封方式密封，也可采用强制密封。由于强制密封可靠性高，在石油化工行业使用较为普遍。

楔形闸阀靠楔形阀板上的两密封面和阀座上的两密封面楔入时的紧密结合来达到密封，由于楔入过程中密封面要承受大的挤压力和摩擦力，所以密封 面容易发生损伤而导致泄漏。为提高楔形闸阀的可靠性和延长其使用寿命，很多学者从材料、结构和受力等方面进行了研究，但现场楔形闸阀失效事故仍时有发生， 有些甚至在使用一次或几次后就发生了失效，给生产带来了很大的安全隐患。本文研究的失效闸阀为XFF65-60楔形闸阀，在油田现场第1次水压试验后就产 生了失效。试验中工作人员关闭闸阀后开启，再次关闭闸阀后发现闸阀未能截止水流。本文以该起闸阀失效事故为研究对象，分析闸阀失效的原因，探讨避免此类事 故发生的措施和方法。

1 宏观分析

剖开闸阀本体后发现闸阀内部A阀座已发生大的变形（如图1），A阀座局部内凹、变形严重，左下侧部位已脱离和本体的螺纹啮合。

图1 本体剖开后的A阀座外观

图2 A阀座外观形貌

A阀座外观形貌如图2，表面可见I、II和III三处破碎区，表面硬化层和基体分界明显；区域。两条裂纹均从圆内侧贯穿到圆外侧，表面硬化 层及附近基体有向阀板开启方向较小的残留位移；区域ò破碎严重，靠圆内侧裂纹处表面硬化层有脱落，表面可见3条从圆内侧贯穿到圆外侧的裂纹，裂纹平行于阀 板开启方向，表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向的残留位移；区域III裂纹呈90°三角形，自圆内侧两处延伸相汇于端面中部，靠圆内侧裂纹处表面硬化 层有脱落，表面硬化层及附近基体有向阀板开启方向较小的残留位移。

A阀座端面区域II和区域III局部破碎严重，区域II分布有2处发射状小裂纹，显示挤压破碎形貌，区域II还可见从圆内侧点1到圆外侧点2再到圆内侧点3的圆弧线挤压痕迹（如图2）。

B阀座变形成椭圆形，其中短轴方向平行于阀板开启方向。阀板A面与A阀座密封面相接触，外观形貌如图3，区域。倒角处有粘结金属粒。阀板B面完好，未见损伤。

图3 阀板A面外观形貌