制冷系统中氨阀门安全问题的初步探讨

        在近期储装液氨压力容器及其管道系统检验中，发现很多有关阀门在安装、使用中的一些安全问题：诸如阀门的选型错误、错用材质、应用的场合不对等问题。这些安全问题会引发阀门爆裂、泄漏等恶性安全事故，造成严重的人员伤亡和重大的财产损失，也结合历史发生有关氨用阀门事故的教训和经验，就其安全的问题进行初步探讨和总结，为正确安全使用氨阀门提供建议和参考。
一、氨系统阀门阀体及其密封面材质选择
氨系统阀门必须采用氨专用阀门。阀门严禁采用铜和铜合金材料（磷青铜除外），原因氨对铜有腐蚀性。阀门阀体材料一般为铸钢、灰铸铁、不锈钢等材质，密封面采用巴氏合金（B），也可采用聚四氟乙烯，后者耐温性能更好一点。氨用阀门及其配件的公称压力不应小于2.5MPa，阀体材质用可锻铸铁或铸钢；对于液氨管道（包括制冷氨冷媒介质管道）使用的灰铸铁材料液氨阀门，其适用的公称压力不得大于1.0 MPa，使用温度不得低于-10℃。建议采用铸钢阀门或不锈钢阀门，慎用铸铁阀门。
二、如何正确辨识氨阀门
（1）查看制造单位资质：氨阀门的制造单位必须按照《特种设备安全监察条例》和《压力管道元件制造许可规则》的要求取得特种设备（压力管道元件制造许可证，方可制造相应的阀门产品。阀门的使用单位应采购有制造资格单位生产的合格产品。（2）查看阀门的随机资料：阀门的合格证、铭牌，重点检查阀门是否注明“氨专用阀门”字样，检查阀门的公称压力、使用温度、适用介质等信息是否与该阀门使用场合相适应，尤其注意适用低温的下限值。有时阀门适用介质未标明，要注意阀门型号中密封面的代号，代号为B（巴氏合金）或F（聚四氟乙烯）均可，若是其它避免使用，禁止选用铜密封口（密封面代号为T）的阀门。（3）检查阀体标识：氨阀门手轮涂刷黄色标记；检查阀体公称压力（PN）、公称通径（DN）、阀体材料标识诸如WCB（碳钢）、LCB（低温碳钢）、CF（304）、CF3（304L）、CF3M（316L）等，看是否有制造许可标识（TS），看是否有生产厂家和铸件炉批号标识；上述的标识是否与合格证信息一致；（4）铸铁阀门的判别：在一些场合由于相关资料信息丢失无法判别阀门阀体材质，若是在压力较高、温度较低的场合使用这种阀门，很容易发生阀门爆裂事故，因此阀体材质判别工作显得十分重要。鉴别方法：①外观检查，铸铁件外观较为粗糙，外观可见砂眼、气孔、渣孔、夹砂等宏观缺陷；②硬度检查，一般铸件材料硬度值较高，灰铸铁布氏硬度一般在HB170~240、牌号HT250铸铁硬度一般在HB187~250、牌号QT450球墨铸铁一般硬度在HB160~210；③全元素光谱分析，注意碳元素含量，如果碳含量大于2.06%，则为铸铁材料。
三、在安装、使用中氨阀门特殊注意的事项
（1） 氨制冷系统的安装阀门的选用应根据设计文件或使用工况（工作压力、工作温度等）的要求确定。（2）安装前应仔细核对标志是否与使用要求相符；检查填料是否压紧，应保证填料的密封性，但不得妨碍阀杆的旋转或升降；在安装时应消除阀门腔内及其管道内尘屑杂物以免影响密封性能，工作时阀杆螺纹部分要保持润滑。注意阀门的安装方向与阀体标识或阀门要求安装方向一致。法兰连接螺栓应装配齐全。（3）安装规范有SBJ12-2000《氨制冷系统安装及验收规范》及GB50274-98《制冷设备、空分设备安装工程施工及验收规范》。GB 50274-1998 《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》中第2.5.11条规定润滑系统和制冷剂管道上的阀阀门应符合下列要求: 对进、出口封闭性能良好、具有合格证并在保证期限内安装的阀门，可只清洗密封面;对不符合上述条件的阀门，应拆卸、清洗，并应按阀门的要求更换填料和垫片。SBJ 12-2000《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》中第3.1.2 规定对于进、出口密封性能良好，并在其保用期内的氨制冷系统及相关润滑油系统所用的阀门，可只清洗密封面;不符合该条件的阀门均应拆卸、清洗 ，并应按阀门的有关要求更换填料及垫片。其实两者所指是一个问题，强调的是清洗密封面，因为氨专用阀门与兰盘连接处是凹凸面，所以要求对其进行清洗，防止有异物导致密封不严。（4）氨系统所有阀门还应用倒关阀座，以便在阀门填料泄漏时，能在系统处于工作状态和一定压力情况下，把阀开足，更换填料。（5）现在已有一种无缝钢管整体冲压阀门，专门用于制冷系统中。（6）低温场合应该采用耐低温的LCB合金钢阀门或不锈钢的阀门，不可以采用普通WCB的阀门。（7）在合成氨系统，高压部分一般用高压角式截止阀，低压部分用普通截止阀。（8）液氨阀门法兰是凹凸面密封，密封垫片用不锈钢/石墨缠绕垫。（9）每个阀门均应进行单体气密性试验，阀门及其附件安装满足：单向阀门应按照制冷剂流动的方向装设；带手柄的阀门，手柄不得向下，电磁阀、热力膨胀阀、升降式止回阀等阀门阀头均应向上竖直安装；热力膨胀阀的安装位置靠近蒸发器，以便调整和检修。（10）在使用中可用试纸和盐酸气检查阀门法兰及其填料处密封情况；注意阀体变形、鼓包、泄漏、裂纹等异常情况，检查低温阀门的保温层破损情况，严禁用金属撞击阀门，检查阀门静电跨接情况，并测试跨接电阻并满足标准要求。（11）向容器内充灌制冷剂时，阀门的开启速度应缓慢，以免引起容器和阀门的脆性破坏；严禁同时将液态制冷剂的管道和设备两端阀门关闭。以防发生液爆致使阀门处崩裂；开启回汽阀时，也应缓慢进行，并注意倾听制冷剂的流动声音，严禁突然猛开，以防湿气体冲入压缩机，引发事故；开启阀门时，为防止阀芯被阀体卡住，要求转动手轮不应过分用力，当阀门全部开启后将手轮回转1/8圈左右。其他操作事宜执行相关操作规程。（12）使用、安装单位保护好阀门的技术资料，这些资料与压力管道、压力容器、设备相关资料一并存档，便于对阀门检验、检修的管理；相关单位严格贯彻执行国家法律法规、技术规范、技术标准中有关阀门的规定，使用单位建立健全有关阀门的采购、使用、检修、检验、试验、报废相关制度和制定阀门安全操作规程；操作及其检修人员应严格相应的制度和规程作业；使用单位做好定期检查、检修、维护保养，并做好记录。

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