安全阀失效模式和影响分析

安全阀失效模式、原因及解决方法
安全阀的失效模式主要有阀门内泄漏(即阀座泄漏)、阀门外泄漏、整定压力超差、排放压力超过允许值、启闭压差超过允许值、开启高度不够、频跳、颤振和运动部件卡阻等。

2. 1阀座泄漏
阀座泄漏失效模式是指在正常运行工况下，介质从阀瓣和阀座密封面之间泄漏。

这是安全阀最常见的失效模式之一。

造成阀座泄漏的原因主要有阀座和阀瓣密封面损伤、安装不正确、高温、选型错误和密封面附着异物等。

阀座泄漏将导致系统工作压力降低，严重时会使系统无法正常工作。

（1）阀座和阀瓣密封面损伤
造成密封面损伤的原因可能是腐蚀性介质对金属密封面的侵蚀，也可能是管道或设备安装时留在其中的电焊渣、铁锈或其他杂物夹杂在介质中伴随安全阀的排放而高速流动，冲刷密封面造成密封面损坏。

( 2)阀门安装不正确
安全阀进出口管道因安装不正确形成了不均匀载荷，使阀门同轴度遭受破坏或变形等，引起阀座泄漏。

(3)高温
用于高温介质或安装于高温环境中的安全阀，在阀座或阀瓣密封面堆焊层周围可能会产生不均匀的热膨胀而导致泄漏。

同时弹簧受高温影响后会导致弹簧刚度下降，造成阀门预紧力变小，从而产生泄漏。

(4)选型错误
选用的安全阀整定压力与设备实际工作压力过于接近。

当设备工作压力的波动范围接近或超过安全阀的密封压力时，也可能引起阀门的泄漏。

( 5)密封面附着异物
安全阀在装配过程中，杂质附在密封面上导致密封不严，或者在运行过程中，排放时有杂质附在密封面上导致密封不严。

2. 2外泄漏
外泄漏是除了阀座泄漏以外的所有泄漏。

主要涉及阀体与阀盖连接处、阀体与进出口管道连接处和承压部件本身的缺陷。

外泄漏主要是由于安装不当，导致进出配对法兰的垫片无法压紧，或是存在较大安装应力导致阀体变形，无法正确安装配对法兰。

带波纹管释放阀的泄漏可能是波纹管破损，导致介质从排气口溢出。

阀门零部件存在缺陷，如铸造砂眼等，导致外泄漏。

安装不合理，密封处未按照要求安装垫片或密封胶也会导致外泄漏。

外泄漏将导致有毒或有害介质污染环境，高温高压介质的外泄漏还将对操作人员产生危险。

2. 3整定压力超差
整定压力超差是安全阀实际的开启压力超过标准或规范规定的整定压力容差范围。

原因主要有几个方面。

①安全阀工厂出厂整定试验采用的介质和现场工况的介质不同。

②安全阀出厂整定试验温度与现场工况温度不同。

③安全阀出厂整定试验采用的压力表精度和现场使用压力表的精度不同。

④使用人员操作水平和压力表读数存在误差。

⑤环境温度的变化导致弹簧刚度的变化使整定压力超差。

⑥整定压力调节机构松动产生整定压力超差。

⑦安全阀选型错误，在有背压变化的情况下选择常规安全阀使开启压力发生变化。

2. 4排放压力超过允许值
安全阀开启后，阀门进口的排放压力超过标准或规范规定的允许超压值，其主要原因是调节圈位置摆放不合理。

排放压力超过允许值会使设备超过规定的设计压力，长期处于这种情况将存在安全隐患。

2. 5启闭压差超过允许值
启闭压差超差即整定压力和回座压力之差超过标准或规范规定的允许值，其主要原因是调节阀位置摆放不合理。

如回座压力过高，将使安全阀在开启后迅速关闭，此时产生高压的根源尚未消除，将导致阀门再次开启，从而产生频跳。

如回座压力过低，将使系统中的介质过度排放，对于较为贵重的介质来说是浪费。

在某些系统中，过度排放还会对系统产生不利影响。

2. 6开启高度不够
安全阀开启后达不到规定的开启高度，其主要原因是阀门存在泄漏、运动部件卡阻或调节圈位置摆放不合理等原因造成的。

安全阀达不到规定的开启高度就无法排放规定的释放量，会导致系统压力持续升高。

2. 7频跳与颤振
频跳是安全阀开启后，阀瓣快速异常的来回运动，运动过程中阀瓣接触阀座。

颤振是安全阀开启后，阀瓣快速异常的来回运动，运动过程中阀瓣不接触阀座。

频跳产生的冲击力对管道和设备将产生不利影
响。

颤振产生的机械振动会使管道和设备的焊缝产
生疲劳裂缝，同时颤振也会影响安全阀的排量。

2. 8运动部件卡阻
运动部件之间存在阻塞，将导致阀门开启和回座动作不灵活或开启后不回座等。

运动部件卡阻有多种原因。

①运动部件有碰伤、拉毛等现象。

②管道或设备中存在焊渣、铁锈等杂质，进人运动部件的间隙，阻塞运动。

③安全阀长期不动作，且又未做定期检查和维修，从而造成阀门运动部件之间的锈蚀，导致运动卡阻。

④设计不合理，导向间隙过小，在高温运行工况下，材料的膨胀不同导致运动部件卡阻。

运动部件卡阻会使安全阀无法正常开启，或者开启后不能回座等现象，对系统的安全运行产生威胁。

安全阀失效模式的预防和排除
失效模式有：
1、阀座泄露
主要失效原因：
1、1 密封面有赃物（出现概率51%）
预防和排除方法：
（1）装配前所有零件进行清洗。

装配检验合格后，阀门所有开日部位用干净的塞子堵住。

（2）在现场使用时，尽量避免外来物进人密封面。

（3）发现密封面有影响阀座密封的脏物时，可以通过提升工具使阀门达到全开状态，用高速排放的介质冲刷脏物，或解体阀门清洁密封面。

1、2 密封面损坏（出现概率43%）
预防和排除方法：
（1）装配前所有零件进行清洗。

装配检验合格后，阀门所有开日部位用干净的塞子堵住。

（2）在现场使用前，应清理管道或设备中的焊渣、铁锈及其他外来物，防止在阀门开启后，外来物随介质冲刷密封面造成损坏。

（3）若密封面损坏后，应解体释放阀，并根据密封面的损坏程度，采取相应的修理方案，依严重程度分别采取更换、机加工密封面和研磨密封面。

1、3 整定压力与设备或系统的正常工作压力太接近（出现概率1%）
预防和排除方法：重新考虑选择合适的整定压力。

1、4 弹簧松弛使整定压力减低（出现概率1%）
预防和排除方法：设计时应考虑使用工况下的温度和阀门安装环境的温度，选择与之
匹配的弹簧材料。

2、阀门外泄露
主要失效原因：
2、1 部件缺陷（出现概率14%）
预防和排除方法：所有承压部件应进行水压强度试验，以排除部件泄漏造成的阀门外泄漏。

2、2 现场安装不当和存在安装应力（出现概率66%）
预防和排除方法：
（1）应严格按照产品使用说明书进行安装。

（2）选用与阀门进出日配对法兰相一致的垫片。

（3）排放管的设计应按照相应的规范，排放管应设置相关支架。

2、3 装配不合理（出现概率17%）
预防和排除方法：安全阀的装配应严格按照装配图、明细表和作业指导书进行。

2、4 波纹管破裂（出现概率3%）
预防和排除方法：
（1）波纹管应进行疲劳寿命设计，安全阀波纹管的疲劳寿命应满足使用工况的要求
（2）波纹管组件应进行水压强度试验
3、整定压力超差
主要失效原因：
3、1 调整螺杆松动（出现概率18%）
预防和排除方法：调整螺杆设计有防松机构，在工厂调整压力后应进行铅封，防止随意调。

3、2 密封面油污（出现概率9%）
预防和排除方法：
（1）装配前所有零件进行清洗。

装配检验合格后，阀门所有开日部位用干净的塞子堵住。

（2）若发现密封面有油污时，可以通过提升工具使阀门达到全开状态，用高速放的介质冲刷油污，或解体阀门清洁密封面。

3、3 出口背压影响（出现概率19%）
预防和排除方法：
（1）对于出日背压恒定，且背压不超过整定压力10%的工况，可以选用常规式安全阀，但必须在出厂试验时对整定压力进行修正。

（2）对于出日背压变化的工况，应选择背压平衡式安全阀。

3、4 安装不当（出现概率9%）
预防和排除方法：弹簧式安全阀应垂直安装。

3、5 温度影响（出现概率9%）
预防和排除方法：
（1）设计选型时，根据使用工况的温度，钊对性的选择合适材料的弹簧，或者根
据温度的不同对弹簧进行修正。

（2）采取合适的结构以减少温度对弹簧刚度的影响。

4、排放压力超过允许值
主要失效原因：调节圈位置摆放不合理（出现概率100%），预防和排除方法：
4、1.出厂试验时，将调节圈摆放至规定的位置。

4、2.根据现场情况，对调节圈位置进行适当调整。

5、回座压力超过允许值
主要失效原因：
5、1 调节圈位置摆放不合理（出现概率89%）
预防和排除方法：
（1）出厂试验时，将调节圈摆放至规定的位置。

（2）根据现场情况，对调节圈位置进行适当调整。

5、2 结构不合理（出现概率11%）
预防和排除方法：根据使用工况选择合适的结构。

6、运动部件卡阻
主要失效原因：
6、1 外来物影响（出现概率34%）
预防和排除方法：
（1）装配前所有零件进行清洗。

装配检验合格后，阀门所有开日部位用干净的塞子堵住。

（2）在现场使用时，应尽量避免外来物进人运动部件之间的间隙。

（3）若有外来物进人运动间隙，则应解体阀门清除外来物。

（4）根据外来物对部件的损坏程度可以采取相应的措施，满足尺寸要求的前提下对损坏面进行修复或更换运动部件。

6、2 运动部件之间间隙过小（出现概率33%）
预防和排除方法：设计时，考虑运动部件之间的间隙，运动部件材料的热膨胀和使用工况的温度。

6、3 零件干涉（出现概率33%）
预防和排除方法：
1、设计时，充分考虑所有零部件可能存在的干涉性，并在阀门装配时进行验证。

2、现场安装时，应严格按照产品使用说明书。

需增加外设附件时，应征求设备制造的意见。

7、开启高度不够
主要失效原因：
1、阀门泄露
2、运动部件卡阻
3、调节圈位置摆放不合理
4、排放管阻力过大，产生较大背压
（1）减小排放阻力
（2）选择带波纹管平衡结构的阀门
8、频跳和颤振
主要失效原因：
1、阀门通经选用不当，排放量过大。

设计时，选择和现场工况流量相匹配的安个阀通径。

2、进口管道或出口管道的阻力太大。

按照规范或标准合理的设计进、出日管道，以减小管
道阻力。

3、弹簧刚度太大。

选择合适刚度的弹簧。

4、调节圈位置摆放不当，回座压力过高。

将调节圈调整至合适的位置。

参考文章：/NewsInfo.asp?id=522
/NewsInfo.asp?id=521。