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　　尿素合成塔出口壓力調(diào)節(jié)閥（P4閥）是尿素裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一。由于其工況惡劣，在使用中存在著嚴(yán)重的沖刷、腐蝕、泄漏等問題，最終導(dǎo)致尿素裝置多次停車。目前國(guó)內(nèi)使用情況表明，P4閥的使用壽命僅半年（包括進(jìn)口閥），而且使用期間多次停車，通常必須經(jīng)維修及更換閥內(nèi)件后方能正常運(yùn)行。

一、技術(shù)參數(shù)

尿素合成塔的介質(zhì)主要是：尿素液、甲銨；使用溫度為≤200℃。合成塔出口壓力調(diào)節(jié)閥參數(shù)為：

調(diào)節(jié)閥口徑：DN=32mm

閥座直徑：d=22mm

進(jìn)口壓力：P1=20MPa

出口壓力：P2=1.7MPa

二、閥門損壞形式及原因

閥門結(jié)構(gòu)如圖1所示。其損壞形式及原因有以下幾種：

1、閥芯及閥座腐蝕嚴(yán)重，造成閥門泄漏超標(biāo)

P4閥閥內(nèi)件材料通常采用316L（尿素級(jí)）奧氏體不銹鋼，該材料在尿素-甲銨溶液中其耐腐蝕性雖然優(yōu)于普通316L，但在非敏化態(tài)和敏化態(tài)晶間腐蝕及材料性腐蝕等方面仍存在較大的腐蝕。另外該閥壓差較大（18.3MPa），尿素液流經(jīng)閥門時(shí)流速很高，對(duì)閥芯的沖刷較為嚴(yán)重。同時(shí)閥芯的腐蝕造成閥芯頭表面粗糙不平，使閥芯沖刷加劇，最終破壞密封副。另外由于閥芯及閥座磨損，引起調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度下降，造成生產(chǎn)成本增加。
　　
2、閥桿脫落，造成閥門無法調(diào)節(jié)。

在圖1中，閥桿與閥芯用螺紋連接并用圓錐銷鉚死。使用中，為了保護(hù)系統(tǒng)不被尿素液腐蝕，通常開車前在管道內(nèi)通入氧氣，由于閥芯與閥桿螺紋間隙較小，氧氣不能進(jìn)入，而高壓介質(zhì)卻能滲入，因此造成螺紋副缺氧，加速腐蝕，導(dǎo)致閥芯與閥桿脫落。

3、閥座與導(dǎo)向套偏心磨損，使閥門產(chǎn)生較大的振動(dòng)及噪聲。

如圖1所示，介質(zhì)流經(jīng)閥座后，流向改變90°，介質(zhì)從側(cè)面流出。由于進(jìn)口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出口壓力，閥芯桿水平方向的不平衡力較大，促使閥芯總是向出口擺動(dòng)，造成閥座及導(dǎo)向套靠近出口的一邊磨損較為嚴(yán)重，導(dǎo)向間隙增大，引起振動(dòng)。

4、上、下閥蓋與閥體密封副不可靠，造成閥門外泄。

該密封處采用金屬鋸齒墊密封，在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)閥體密封面已被壓成鋸齒狀，這是由于材料硬度低，造成受壓后閥體密封面損傷，更換備件后，很難保證密封嚴(yán)密。另外在使用中鋸齒墊，上鋸齒尖容易被腐蝕掉而失去密封性。

三、閥門結(jié)構(gòu)改進(jìn)

改進(jìn)后的閥門結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：
　　
1、閥體及閥內(nèi)件均采用耐腐性更好的雙向不銹鋼00Cr25Ni20Mn3Mo3N。根據(jù)有關(guān)資料，采用休氏（Huey）法做晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明316L（尿素級(jí)）不銹鋼的每個(gè)周期平均腐蝕率為≤3.3μm/48h，選擇性腐蝕深度為≤200μm。而00Cr25Ni20Mn3Ni3N每個(gè)周期平均腐蝕率為≤1.5μm/48h，選擇性腐蝕深度為≤100μm。另外在閥座進(jìn)口處加節(jié)流孔板（2 級(jí)節(jié)流），使閥座出口處的壓力降至7MPa左右，介質(zhì)流速降低，大大減小了流體對(duì)閥芯密封面的沖刷。

2、閥桿與閥芯加工成一體，防止閥桿與閥芯因腐蝕而產(chǎn)生斷裂及脫落現(xiàn)象。

3、在閥體的上腔增加一上套筒，并在套筒周圍均勻地開菱形小孔，其作用是：一方面可以節(jié)流，與閥座節(jié)流孔板形成3 級(jí)節(jié)流，將閥后壓力降至2MPa 以下。另一方面可有效地防止因介質(zhì)流向改變而引起閥座不平衡力的產(chǎn)生，減小導(dǎo)向套及閥座的磨損，避免振動(dòng)。值得注意的是上套筒所開小孔不可太小，否則容易產(chǎn)生阻塞流，使閥門流通能力不夠。同時(shí)小孔也不可太大，否則起不到節(jié)流作用，無法有效降壓。

4、將上閥蓋及下閥蓋與閥體的密封改為透鏡式密封，取消鋸齒墊密封，由此可避免閥門外泄的發(fā)生。

四、結(jié)論

改進(jìn)后的P4閥投入使用后運(yùn)行效果很好。閥門沖刷、腐蝕和泄漏得到了有效防止，振動(dòng)和噪聲也明顯降低。運(yùn)行一年后，基本上沒發(fā)生任何故障。

 

                                  

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