加氫自密封閘閥/Z560Y-2500加氫自密封閘閥根據(jù)原料油的不同，加氫工藝分為汽油加氫、柴油加氫、煤油加氫、渣油加氫等。由于介質的特殊性，加氫工藝一般具有高壓和臨氫狀態(tài)，并且伴隨有硫化氫氣體的產(chǎn)生，不僅操作壓力很高（一般在15～20MPa），而且介質為氫氣，易燃易爆。高壓氫氣具有很大的能量，一旦閥門出現(xiàn)問題，將產(chǎn)生不可挽回的損失，甚至導致重大事故的發(fā)生。
    1 加氫自密封閘閥/Z560Y-2500加氫自密封閘閥使用工況分析
    加氫裝置中使用的高壓加氫閘閥，主要功能為緊急切斷和緊急放空。緊急切斷的介質為原料油、高低分液、高低分氣；緊急放空的介質為高分氣。原料油或高低分液都含有大量的氫氣和硫化氫氣體，壓力為6.2～17.2MPa左右，有時會伴隨著高溫。因為需要緊急處理，所以要求閘閥動作速度非常快，在10s以內，而且要求實現(xiàn)零泄漏。
    目前這類閥門主要依賴進口，一方面是由于位置重要，一般不敢嘗試使用國內產(chǎn)品；另一方面是國內很少有能夠提供與國外產(chǎn)品性能相當?shù)漠a(chǎn)品，包括材料選擇，，結構等。上海耐派閥門高壓加氫閘閥達到了進口產(chǎn)品質量及水平，*可以替代國外進口產(chǎn)品。
    2 閥門結構選擇原則
    該公司參照國外的做法，采用氣動閘閥的結構。國內閘閥大體有兩種結構：楔形和平行閘閥，表1針對每種結構的具體特點進行分析，以選擇的閘閥結構。

表1 楔形和平行閘閥的比較

    根據(jù)這四種閘閥的結構特點和加氫裝置的實際工況，該公司采用雙平行閘閥結構，閥體閥蓋采用自密封結構，可以滿足零泄漏、動作速度快、耐高溫高壓等要求。下面針對以上四種結構特點具體分析選擇平行閘閥的原因。
    3 各種閘閥具體結構特點
    3.1 常壓楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）
    常壓楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）的結構如圖1所示。

圖1 楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）

    執(zhí)行機構的力作用在閥板上與閥座產(chǎn)生密封比壓，從而達到密封效果。閥蓋與閥體靠墊圈密封，密封壓力不大于4.1MPa，可上密封結構。當溫度高于400℃時，由于閥板的膨脹導致閥桿的向上膨脹，此時需要選擇氣動執(zhí)行機構；如果選擇電動執(zhí)行機構，則閥桿很容易出現(xiàn)彎曲或動作不良現(xiàn)象。
    在高溫、長期關閉狀態(tài)下，閥打開時容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，這是由于內外膨脹的不均勻性所致。該閥不可應用于危險性介質，如氫氣等，當快速關閉時閥板對閥座會產(chǎn)生極大的沖擊力，容易產(chǎn)生火花而出現(xiàn)危險狀況。
    3.2 楔形閘閥（自密封型閥蓋）
    楔形閘閥（自密封型閥蓋）的結構如圖2所示。

圖2 楔形閘閥（自密封型閥蓋）

    自密封結構可承受6.2MPa以上的壓力，采用上密封結構，其他特點和楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）相同。
    3.3　平行閘閥（楔形轉平行）
    平行閘閥（楔形轉平行）的結構如圖3所示。
    執(zhí)行機構推動右側閥板通過楔形面，從而使平行閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓，達到密封效果?？勺龀缮厦芊饨Y構和自密封閥蓋結構，以承受更高壓力。但是閘閥在關閉時不能承受高溫，也不能長期在高溫下關閉，這一點與楔形閘閥相同。

圖3 平行閘閥（楔形轉平行）

    3.4　平行閘閥（平行閘閥）
    平行閘閥（平行閘閥）的結構如圖4所示。
    依靠介質壓力推動前閥板，壓縮后閥板，后閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓，達到嚴密關斷效果。閥前壓力越大，密封效果越好，特別適用于高溫高壓場合。因為該閥關閉時閥前與型腔貫通，所以可長期高溫關閉。此外，該閥沒有沖擊密封力，可用于危險介質開關，動作平穩(wěn)。因為閥板可上下自由膨脹，所以可配置電動執(zhí)行機構，不會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；該結構已經(jīng)獲得發(fā)明。

圖4 平行閘閥

    4 閥體及閥內件材料的選擇及
    因為介質基本上為氫氣或含氫介質，同時也伴隨硫化氫氣體，所以所有材料的選擇應特別慎重，必須符合NACE MR0175抗硫化物腐蝕材料標準中的規(guī)定，特別是與介質接觸的零部件。
    對于加氫裝置中介質的特點，公司認為采用鍛造的閥體結構zui合理。鑄造結構的閥體，一方面其鑄造壁厚余量不大，另一方面容易出現(xiàn)鑄造缺陷，如金屬夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，導致氫氣的積聚，誘發(fā)裂紋，同時也容易出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象；在高溫情況下還容易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，從而加速氫腐蝕的進程。另外，大壁厚的鑄造在國內還不成熟，很難避免出現(xiàn)以上問題。因此，公司采用鍛造方式。
    除了采用鍛造結構外，應該對有害的金屬元素S，P進行控制，將其質量分數(shù)控制在0.02%以內，zui大質量分數(shù)只能放寬到0.03%；非金屬夾雜物要求不高于2.5級；晶粒度：碳鋼與合金鋼不低于5級，不銹鋼不低于8級，厚度大于100mm時不低于6級。
    除了對承壓件的材料控制外，對過程中的氯離子也應該嚴格控制，尤其是填料和產(chǎn)品試壓時，氯離子質量分數(shù)應小于5×10-5，應采用氮氫混合氣進行試壓。即使采用水壓進行試驗，也一定要控制水中的氯離子，使其質量分數(shù)合格后方可進行。
    所有的材料及焊接部位，都要嚴格進行UT探傷，探傷合格級別為I級。
    閥門選擇的主要材料有A105碳鋼，304，316，321，347不銹鋼等。其中閥板、閥座、自密封部分選用硬質司太立合金材料，堆焊材料牌號分別為STL12，STL6，STL21，從而確保了不同零件的硬度使用要求，而且所有的堆焊層厚度不得小于2mm。經(jīng)過以上的材料控制和控制，*滿足加氫裝置的要求。
    5 高壓加氫閘閥作用

    加氫裝置使用的緊急切斷和緊急放空閘閥，應根據(jù)不同的工況進行選擇，不可盲目地選擇閘閥結構。如在高溫高壓的情況下，不可選擇楔形閘閥，只能選擇平行閘閥結構。同時，在高溫高壓下選擇執(zhí)行機構時，也需要注意高溫膨脹性，選擇氣動執(zhí)行機構來進行高溫膨脹補償。若一定要選擇電動執(zhí)行機構，則必須選擇平行閘閥結構。