尿（niào）素合成塔出口壓力調節閥（P4閥）是尿素裝置的關鍵設備之一。由（yóu）於其工況惡劣，在使用中存（cún）在著嚴重的衝刷、腐蝕、泄漏等（děng）問題，最（zuì）終導致尿素裝置多次停車。目前國內使用情況（kuàng）表明，P4閥的使用（yòng）壽命僅半年（包括進口閥），而且使用期間多次停車，通常必須經維修及更換閥內件後方（fāng）能正（zhèng）常運行。

一、技術參數

尿素合（hé）成塔的介質主要是：尿素液、甲銨；使用溫度為≤200℃。合（hé）成塔出口壓力調節閥參（cān）數為：

調節閥口徑：DN=32mm

閥座直徑（jìng）：d=22mm

進口壓力：P1=20MPa

出口壓力：P2=1.7MPa

二、閥（fá）門損壞形（xíng）式（shì）及原因

閥門結（jié）構如圖（tú）1所示。其損壞形式及原因有以下幾種：

1、閥（fá）芯及閥座腐蝕（shí）嚴重，造成閥門泄漏超標

P4閥閥內件材料通常采用316L（尿素級（jí））奧氏體不鏽鋼，該材料在尿素-甲銨溶液中其耐腐蝕（shí）性雖然優（yōu）於普（pǔ）通316L，但（dàn）在（zài）非敏化態和敏化態晶間腐蝕及材料性腐蝕等方麵仍存在較（jiào）大的腐（fǔ）蝕。另外該閥（fá）壓差較大（18.3MPa），尿素液流經閥門時流速很（hěn）高，對閥芯（xīn）的衝刷較為嚴（yán）重。同時閥（fá）芯的腐蝕（shí）造成閥芯頭（tóu）表麵粗糙不平，使閥芯衝刷（shuā）加劇（jù），最終破壞密封副。另外由於閥芯及閥（fá）座磨損，引起調節閥的調節（jiē）精度（dù）下降（jiàng），造成生產成本增加。
　　
2、閥杆脫落，造成閥門無法調節。

在圖1中，閥杆與閥芯用螺紋連接並用（yòng）圓錐銷（xiāo）鉚死。使用中，為了保（bǎo）護係統不被尿素液腐蝕，通常開車（chē）前在管道內通入氧氣（qì），由於閥芯與閥杆螺（luó）紋間隙較小，氧氣不能進入，而高壓介質卻能滲入，因此造成螺紋副缺氧，加速（sù）腐蝕，導致閥（fá）芯與（yǔ）閥杆脫落。

3、閥座與導（dǎo）向（xiàng）套偏心磨損，使閥（fá）門產（chǎn）生較（jiào）大的振（zhèn）動及噪（zào）聲（shēng）。

如圖1所示，介質流經閥座後（hòu），流向改變90°，介質從側麵流出。由於進口壓力遠遠大於出口（kǒu）壓力，閥芯杆水（shuǐ）平方向的（de）不平衡力較大，促使閥芯總是向（xiàng）出口擺動，造成閥（fá）座及導（dǎo）向套靠近出口的一邊磨損較為嚴重，導向間隙增大，引起振動。

4、上、下閥蓋與閥體密封（fēng）副不可靠，造成（chéng）閥門外泄。

該密封處采用金屬鋸齒墊密封（fēng），在檢修時發現閥體密封麵已（yǐ）被壓成鋸齒狀，這是由於材料硬度低，造成受壓後閥體密（mì）封麵（miàn）損（sǔn）傷，更換備件後，很難保證密封嚴密。另外在使用（yòng）中（zhōng）鋸齒墊，上鋸齒（chǐ）尖容（róng）易被（bèi）腐蝕掉而失去密（mì）封性。

三、閥門結構改進

改進後的閥（fá）門結構如圖2所示。主要（yào）從以下幾方麵（miàn）進行改（gǎi）進：
　　
1、閥體及（jí）閥內件均采用耐腐性更好的雙向不鏽鋼00Cr25Ni20Mn3Mo3N。根據有關（guān）資料，采用休氏（Huey）法做晶間腐蝕（shí）實驗，結果表明316L（尿素級）不鏽鋼的每個（gè）周期平均腐蝕率為≤3.3μm/48h，選擇性腐蝕深度為≤200μm。而00Cr25Ni20Mn3Ni3N每個周（zhōu）期平均腐蝕率為≤1.5μm/48h，選擇性腐蝕深度為≤100μm。另外在閥座進口處加節流孔板（2 級節流（liú）），使閥座出口處的（de）壓力降至7MPa左右，介質流速降低，大大（dà）減（jiǎn）小了流體對閥（fá）芯密封麵的衝刷。

2、閥杆與閥芯加工成一體，防止閥杆與閥芯因腐蝕而產生斷裂及脫落現象。

3、在閥體的上腔增加（jiā）一上套筒，並在套筒周圍均（jun1）勻地（dì）開菱形小孔，其作用是：一方麵可以節流，與閥座節流孔板形成3 級節流，將閥後壓力降至2MPa 以下。另一方（fāng）麵可有效地防（fáng）止因介質流向改變而引起閥座不平衡力的產生，減小導向套及閥（fá）座的磨損，避免振動。值得注意的是（shì）上套筒所開小孔不可太小，否則容易產生阻（zǔ）塞流，使閥門（mén）流（liú）通能力不夠。同時小孔也不可太大，否則起不到節流作用，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（shì）密封，取消鋸齒墊密封，由此（cǐ）可避免閥（fá）門外（wài）泄的發生。

四、結（jié）論

改進後的P4閥投入使用後運行效果很好。閥門衝刷、腐蝕和泄漏得到了有效防（fáng）止，振動和噪聲也明顯降低（dī）。運行一年後，基本上沒發（fā）生任（rèn）何故障。

 

                                  

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