阀门在线检测技术在石油化工装置中的应用

前言

阀门是一种流体管道系统控制元件，可以将设备与管道系统隔离，调节流量并控制回流。阀门运行过程中经常会受到环境因素，时间因素影响出现各类问题，需在石油化工行业生产经营环节做好阀门在线检测工作，依据检测结果分析并解决存在于阀门内的各类问题，使阀门始终处于稳定可靠运行状态。

阀门泄漏问题种类与发生原因

1.1 阀门泄漏问题种类

阀门作为石油化装置的重要组成部分，具有数量大、种类复杂等特征。因石油化工生产环节涉及到的介质毒害性强、易燃易爆，在实际生产环节经常会出现阀门泄漏故障。通过实际调查研究发现，石油化工装置的阀门，约 22% 存在泄漏问题，而阀门内挥发性有机化合物的无控释放量可达到60% 。

阀门泄漏问题可具体分为内漏、外漏两种类型。内漏就是因阀瓣、闸板与阀芯等与阀座的密封不严，介质流动无法全面隔断，致使阀门内部泄露；外漏就是指法兰、螺栓等结合面、阀杆与填料之间从内向外泄露。

1.2 阀门泄漏问题发生原因

1.2.1 外漏原因

阀体质量不达标。阀体多使用铸造方式，如在制造过程中操作不合理、材料性能不达到，在铸造环节容易产生更大缺陷，包括砂眼等。在阀体出现砂眼的情况下，介质会从砂眼中漏出，导致生产过程受到严重不利影响。砂眼内不会泄露出很大流量，使用水压试验就可发现；第二，阀杆制作不合格。在没有选取性能适宜的材料、设备存在漏洞的情况下，杆件同意在某一处固定无法移动，阀门也难以关闭严密，使得介质泄漏。该种泄漏情况的介质流量较大，会对环境造成不同程度危害；第三，填料选择不当。在阀门内的填料品种选择不当，填料使用时间过长、磨损严重，填料压盖会出现松动情况，致使介质泄漏；第四，阀体连接不够严密。阀门以及阀体之间通常会使用法兰密封方式连接。在垫片性能不合格、密封面质量较差等情况下，阀门部位也容易泄露有害物质。

1.2.2 阀门内漏

密封面性能较差。密封面的表面粗糙度不足，选择的密封面材料不够匹配，致使阀门循环环节的抗摩擦性、抗擦伤能力与预期目标存在一定差异；第二，石油化工介质受到荷载作用快速流动，使坚硬粒子出现较大冲蚀、液体也会产生更大气蚀。这些因素会直接影响密封面的性能，导致阀门泄漏；第三，操作规范性不足。关闭石油化工阀门环节，因关闭力度较大、速度过快，内部沉积的杂质也会擦伤密封面，导致内部介质泄漏；第四，石油化工装置中的液体介质含有坚硬粒子，析出晶体，导致局部范围内出现气化情况。在阀门运行环境温度较高时，关闭后的温度也会快速下降，使得密封面破损；第五，法圈与阀座、阀圈与阀瓣之间不够严密，使得密封面难以紧密贴合，出现泄漏问题。

石油化工行业中阀门在线检测技术种类

2.1 直接观察法

直接观察方式就是由专业技术人员对管线进行巡查，并运用看、闻、听等辅助方式判断阀门泄漏问题是否出现。该种检测方式较为传统，难以及时发现存在于阀门中的质量问题。

2.2 质量、流量平衡法

遵照质量守恒定律，如阀门处于正常运行状态下，进入阀门的液体质量与流出阀门的液体质量一致，由此可判断阀门的外泄漏情况。

2.3 运行压力法

阀门检测也可使用运行压力法，因阀门会在泄漏的情况下导致上游流量增多，上下游的压力值减少。如泄漏引起的压降值在泄漏点区域最大，向泄漏段头尾处逐步减少。如出入口流量、压力值发生较大变化，阀门也可能存在泄漏现象。

这种检查方式多应用在检测稳定流的非压缩性流体内，检测范围较大。

2.4 负压波法

如石油化工阀门出现泄漏问题，泄漏部位的流体介质损失，局部液体密度也会逐步减小，瞬时压力值下降。在瞬时压力下降的情况下，作用在流体的介质可以作为减压波源，使得流体介质在泄漏点的上下游流出。将泄露压力值作为负压波，通过计算负压波上下游的测量点时间差、传播速度等，确定泄露点位置。

负压波检测方式的灵敏度高、定位精准，在管道两端安装压力变动装置即可。与其他检测技术相比，负压波法的成本低、安装与维护便捷，是目前管道阀门泄漏检测常见技术。

2.5 超声波检测技术

超声波检测原理就是分析声波在不同材料与构件中传播速度、传播频率，判别材料性质与阀门结构。如阀门存在砂眼、泄漏问题情况下，缺陷面会在冲击波的作用下形成波阻抗界面，出现波反射与投射现象，下降透射波能量。借助超声波检测方式到达时间、脉冲波能量衰减程度以及波形变化程度，可获取更为精准的阀门性质参数。

超声波技术多被应用在检测阀门泄漏，问题方面，检测效果良好。将超声波检测的传感器设备安装在生产环境中，可以省去人工排查工作，实际检测效率更高，能够节省更多时间与精力。

因超声波检测技术的专业性强，检测数据变化较多，导致检测结果存在不确定性。超声波设施的采购成本较高，对运维单位的经济水平提出了更高要求，因此在阀门检测环节的应用范围较小。

石油化工行业阀门在线检测要点

3.1 做好检测设备管理工作

在线检测工作开展水平可直接影响到阀门运维运营效果。在在线检测环节应积极使用先进检测设备与技术手段，针对检测设备制定规范合理的运维计划，避免在检测活动中出现质量问题，从而对检测结果的精准度造成不利影响。在检查合格的设备表面贴上标签，不合格材料则需返厂修理，经过再次检验合格后才能够使用。针对实际情况选择不同检测设施，提高设备测试效率。

在检测设备管理过程中，也需调整计量设备的精度，依照在线检测要求有序开展设备选择、采购、入库与验收工作。记录经过校正或者通过其他溯源方式确定的设备量值，将其作为设备精准度检验的重要依据。

3.2 加大检测管控力度

在阀门在线检测过程中还需构建完善检测质量体系，加大检测工作质量管控力度，确保现有检测技术规范能够在实际工作中贯彻落实，避免在阀门安装、使用环节出现不合规问题，对石油化工生产水平造成不利影响。

结合阀门种类、规格等要求，合理划分检测流程。检测工作也需与工程质量评估工作结合在一起，将检测结果作为评估阀门施工质量的重要依据。在获得检测数据后也需以报告的方式及时提交给维修单位，由管理部门确定检测质量管理工作的落实情况。

检测数据处理也是阀门在线检测工作的重要内容，通过对数据展开分析处理，可充分发挥出检测内容的参考作用。在数据采集与制导过程中做好数据记录工作，包括传感器、检测设备、自动采集技术，提高数据采集结果的准确性。在获得试验数据后，还需对数据结果进行清理及筛选，包括平均数、标准差及变异系数等。

总结：在石油化工行业中，阀门泄漏是常见故障，阀门检测工作可直接影响到后续生产水平，通过在阀门检测环节使用先进可靠的在线检测技术，能够及时发现存在于阀门中的各类问题，达到阀门高效检测目标。

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