1 概 述

      高壓加氫工藝是石油深加工的一個重要手段，它不僅能提高單位原油的輕油收回率。而且能提高燃料油的質量，從而提高煉油廠的整體效益。高壓加氫裝置還能為石油化工裝置提供優質的原料，也是油品脫硫的理想裝置。我國從 90 年代開始了高壓加氫裝置的建設，預計今后的幾年中，隨著我國煉外油量的逐年增多，高壓加氫裝置的建設仍將是石化行業的一大熱點，各大石化企業也都想藉此提高其煉油的水平和能力，以迎接加入 WTO 的挑戰。

      2 工況條件

      高壓加氫裝置的介質環境有 2 個突出的特點，即高壓和臨氫（并伴隨硫化氫）操作。

      高壓操作不僅僅是因為其操作壓力高（一般為 14-20 MPa），而且還在于其介質為易燃易爆的高壓氣體（氫氣或油氣+氫氣）。高壓氣體儲存了較大的壓力能．一旦其儲輸設備（包括管道閥門）損壞，引起的事故將是災難性的。

      臨氫并伴隨硫化氫操作。表明了對儲輸設備材料的苛刻要求。氫氣是一種能滲透到金屬材料內部并在常溫或高溫下引起材料變性（惡化）的介質，常溫下能引起金屬材料的脆化和變形等，高溫下能導致金屬材料內部和外部脫碳。硫化氫對金屬材料的腐蝕也是一個十分棘手的問題，常溫下它能引起許多金屬材料的應力腐蝕開裂，高溫下它能引起金屬材料的快速均勻腐蝕。所有的這些特點都對高壓加氫閥門的材料、結構設計和強度設計等提出了嚴格的要求。

      3 需求情況

      高壓加氫裝置中的閥門，既有臨氫條件，又有非臨氫條件，既有高壓條件，又有非高壓條件。本文僅討論高壓臨氫條件下應用的閥門，這類閥門雖然數量不多，但其價格卻占有較大的比例。此類閥門有閘閥、截止閥、止回閥、球閻和旋塞閥，壓力等級為 ASME 的 CL900~2500，溫度為常溫至 400℃，主體材料有 ASTMA105、A182—F11/F22/F321、A216—WCB、A217—WC6／WC9、A351—CF8C，閥門直徑為 DN15-400 mm。這些閥門的功能與普通閥門相同，但國內目前尚不具備成套供應的能力，主要原因在于閥門制造廠與用戶（尤其是工程設計部門）溝通聯系不夠，不了解閥門的使用條件和要求，缺少一套與介質條件相適應的技術文件、模具和圖紙等，而且缺步工業化批量生產的經驗。

      開發高壓加氫裝置中的閥門，不僅能降低閥門價格。而且可減少供貨周期，方便補充訂貨，同時又能推動閥門行業的發展。事實上，我國目前一些閥門制造廠已具備生產高壓加氫閥門的能力和條件，而且在加氫精制裝置（操作壓力 8~10 MPa）上已有成功的應用。

      性能良好的閥門，其設計、制造、檢查試驗及質量控制等各個方面和各個環節都做的比較好。本文以其中的幾個主要問題（包括閥門的內漏、外潺、強度設計、材料、檢查試驗及質量控制），結合高壓加氡裝置的介質條件進行探討。

      4 內漏和外漏的控制

      閥門內漏和外漏控制的好壞是反映閥門品質的一個重要參數，制造廠均采取各種措施以盡量減少閥門的內漏和外漏。油品和氫氣的外漏和內漏不僅會污染環境，還易引起火災或爆炸。閥門的內漏主要發生在閘板處，外漏主要發生在閥桿填料和閥蓋墊片處，故要獲得良好的密封性能就要從這 3 處著手。

      4.1 填料密封外漏

      對 DN ≥ 50mm 的閘閥和截止閥，在閥桿密封處采用柔性石墨環和柔性石墨編織填料是國外翻造廠的普遍做法。其中填料的最上圈和最下圈采用柔性石墨編織環，以利用其強度較高（與模壓石墨環相比）的特點阻止石墨被擠入閥腔或閻外，中間則采用模壓石墨環（有時也在中間適當的位置增設編織環）。由于柔性石墨的流動性好，有減磨性，同時石墨還具有良好的物理和化學穩定性，因此用它作為填料既可獲得良好的密封，又可減少對閥桿的磨損。對于填料函尺寸較小的球閥、旋塞閥和小口徑的閘閥和截止閥，則僅用柔性石墨編織填料即可。

      填料在裝填過程中進行預壓縮也是保證良好密封（尤其是長期良好密封）的措旋之一。國內的閥門在填料裝填過程中大多數僅限于壓實填料，故其密封性隨應用時間增長而變差。國外某些閻門產品在填料裝填過程中采用了 28 MPa 的預壓力，且設計了專用的預壓縮工具，因此它能維持較長時間的良好密封。當然，填料的預壓力太大，將增加對閥桿的磨損，增加閥門的開啟力，因此此時應在填料選擇和閥桿表面處理上進行改進。采用以柔性石墨環為主的填料可減少閥桿的磨損，同時也可降低閥門的開啟扭矩。

      還有一些閥門在填料壓蓋處采用了“活載”結構。即在填料壓蓋的螺栓上增設碟簧，使填料壓蓋始終作用于填料上較大的壓力，從而可防止因壓蓋螵栓松弛或填料松弛而造成的外漏。

      4.2 墊片密封外漏

      對 DN ≥ 50mm 的閘閥、截止閥和止回閥，可采用壓力密封閥蓋。而對于球閥、旋塞閥（多為下閥蓋）和 DN ≤ 40mm 的閘闊、截止閥和止回閥，一般采用法蘭連接閥蓋。壓力密封闊蓋的密封有 2 處，其一為閾蓋與環墊片（圖 1）的接觸處，其二為環墊片與閥體的接觸處。國外的一些閥門產品，將環墊片與閥蓋的接觸面設計成變角度圓弧過渡面，使它與閥蓋的密封為線密封，從而顯著提高了其嚴密性，但它增加了環墊片的加工難度。還有將環墊片表面及相應的閥體密封面鍍上一層銀，因為銀的塑性較好，容易填充密封面上的微觀孔隙，因此大大提高了閥蓋墊片處的密封性能。