摘 要：通过对典型球阀阀座密封系统结构的研究，分析了注脂嘴的结构和失效原因，得出球阀注脂嘴失效泄漏时不能直接带压更换的结论；探讨了注脂嘴发生泄漏时的两种处理方法，并介绍了一种新型在线带压更换注脂嘴的方法。
注脂维护保养对于减少球阀故障、延长球阀寿命、使球阀方便操作等方面具有重要意义。注脂设备通过注脂嘴向阀球密封系统注入润滑脂（清洗液），实现对球阀的维护和保养。由于注脂嘴下端处于阀球内流体压力环境中，给注脂嘴出现泄漏时的处置和更换造成了一定困难。
1 球阀注脂嘴的结构及泄漏原因分析
1.1 球阀阀座密封系统
典型球阀的阀座密封系统如图1所示，嵌在阀座上的密封环和阀球之间形成密封副，注脂设备通过注脂接头、内置止回阀及阀座内部注脂通道将润滑脂（清洗液）注入至阀座密封环位置，从而实现对密封副的润滑和密封。注脂嘴的下端通过螺纹与阀体直接相连，上端暴露于大气中，注脂嘴上、下端面之间承受的压力即为管线流体的压力。如果注脂嘴结构失效，就会引起流体介质泄漏。
图1 典型球阀的阀座密封系统
多数球阀在外部注脂嘴之后都设计有内置止回阀，内置止回阀被直接旋进阀体，与注脂接头互不影响，目的是为了实现在线条件下可以拆卸更换外部注脂嘴。但是由于内置止回阀尺寸较小、结构简单，因此在实际工作中这种内部止回阀并不完全可靠。
1.2 注脂嘴的结构及失效原因分析
注脂嘴一般由盖帽、钢珠、弹簧和带连接螺纹的本体几部分组成，典型结构，如下页图2所示。从结构可见，注脂接头一般采用底部压边结构将弹簧、钢珠限制在注脂接头本体内。
图2 注脂嘴的结构
如下页图3所示，压边失效和弹簧疲劳失效是导致注脂接头失效的重要原因。如下页图4－1所示是故障前注脂嘴结构；如图4－2所示，则是注脂接头内的止回球由于被污物（沙粒、金属碎屑、固化脂等）卡住或弹簧失效而无法回复到原位，从而失去止回功能导致泄漏发生。此外还有止回球钢珠破损等原因造成注脂嘴产生泄漏。
图3 注脂嘴结构失效形式
图4 注脂嘴结构失效形式
1.3 禁止注脂嘴直接带压更换
阀座注脂接头直接和管输系统相连接。阀腔内压力排空并不意味着带压拆卸注脂嘴是安全的。因为即使是新安装的止回阀也不是安全、不可靠的。如果此时从阀体上拆卸外部注脂接头，管线压力就可能通过注脂通道经失效的内部止回阀将外部注脂接头打飞，从而带来严重后果。如果注脂接头内置止回阀失效，势必导致大量泄漏的发生。如在阀室或建筑物内，有可能引发紧急关断、火灾甚至爆炸。
2 注脂嘴泄漏的处置方法
2.1 注脂嘴泄漏后的注脂处理
在高压天然气管输系统中，大多数内置止回阀无法有效防止阀门小泄漏的发生。可以向阀门密封系统重新注入少量的清洗液（或流动性好的润滑脂），浸泡一段时间后就可以有效防止这类泄漏的发生。阀门注脂嘴注入清洗液后，小球和弹簧四周固化的污物在清洗液的浸泡下，将会很快瓦解或者变软，使止回球和弹簧得到复位，可以有效防止泄漏。如注脂嘴泄漏量大，则会导致注脂操作不易实施。因此在注入清洗液前，需要安装泄漏自锁适配器（如图5）。
图5 泄漏自锁适配器
图6 SO－BV专用压力泄放工具
安装过程中，将金属密封泄漏锁紧接头的顶部卡到注脂接头上，然后顺时针拧金属密封泄漏锁紧接头，就可将金属密封泄漏锁紧接头安装到原注脂嘴上。通过垫圈或金属密封圈可以获得有效的密封性能。金属密封泄漏锁紧接头安装完毕后，可以先向阀门注入少量的清洗液，如VAL－TEX2000型清洗液，当清洗液接触到止回阀界面时，泄漏就可以被有效阻止。在止回阀准确落入阀座前，要进行多次清洗液（或流动性较好的润滑脂）注脂尝试。停止气体泄漏后，维检修操作者仍可向阀门注入润滑脂（或者清洗液）。
2.2 采用专用泄压工具泄压后更换注脂嘴
如果在特殊情况下必须尝试在线拆卸更换外部注脂嘴，那么可以使用一种SO－BV工具（如下页图6）。SO－BV工具底部通过螺纹连接在注脂嘴上，通过顺时针旋转顶部T形手柄使得顶杆向下运行从而推开注脂嘴的内部止回阀，如果阀体上的内部止回阀已经失效，那么管线内的高压流体介质将通过SO－BV工具的外部开口流出，就可以明确判断阀体上的内部止回阀已经失效，无法在线拆卸更换外部注脂嘴。如果SO－BV工具的外部开口没有高压介质流出，就可以尝试在线拆卸更换外部注脂嘴。
将SO－BV工具连接到注脂嘴上之前，首先逆时针旋转SO－BV工具上的T型手柄使顶杆上行至最大位置，然后拆除密封注脂接头上的金属盖帽，将SO－BV工具连接在注脂接头的螺纹上并旋紧。然后顺时针旋转SO－BV工具上的T型手柄，顶杆下行，使得注脂接头内的球形止回阀“离座”，可以使得阀体内的物质通过泄放孔和后端的阀门被释放出（如下页图7）。
图7 SO－BV专用工具泄压操作
反方向旋转SO－BV工具上的T型手柄，抽出顶杆，使得注脂接头的内置止回球在弹簧的弹力下重新“回座”（如图8）。
图8 SO－BV专用工具泄压操作
3 采用带压更换工具进行在线更换注脂嘴
通过采用TDW公司的T101b钻孔机及其附件，对失效注脂嘴进行在线带压拆卸和更换。T101b钻孔机可实现密闭状态下被夹持工件的螺旋式上升和下降（便于螺栓的拧紧和松开），亦可以实现内部夹持工件的垂直上升和下降（便于注脂嘴螺栓拧紧到位后夹持器与工件脱开），T－101b带压更换工具（如图9－1，9－2）。
图9 T－101b带压更换工具结构图
通过在失效的球阀注脂嘴四周表面固定T101b带压更换成套工具，实现注脂嘴的带压拆卸和更换工作。为保证施工过程中的密封效果，需提前加工护板短节和抱箍，并准备高压O型密封圈，还需加工护板短节和抱箍结构（如下页图10、11）。护板短接及底部的O型圈、球阀表面和2英寸阀门在抱箍的作用下，使注脂嘴四周形成一个密封腔。带压更换成套工具装配后如图12所示。
图10 护板短接
图11 抱箍固定形式
图12 在线更换注脂嘴成套工具装配图
取注脂嘴操作时，首先将夹持器底部的内六角扳手头与注脂嘴外六方螺杆固定好，打开2英寸阀门，将钻孔机与夹持器（套筒头及驱柄）连接，逆时针转动钻孔机的棘齿摇把，转动大约12转，可以将注脂嘴移出。注脂嘴移出后继续转动，提升给进管，直到注脂嘴到达2英寸阀门表面。钻杆每转8转的行程约为1英寸，提升距离可以在钻杆上读取。当注脂嘴提升到达2英寸阀门表面时，立即关闭2英寸阀门，对钻孔机进行泄压，拆卸下短接和适配器，将注脂嘴取下。
安装新注脂嘴时，首先在夹持器套筒扳手头内安装新注脂嘴，并将套筒头上的沉头螺栓锁死，使注脂嘴在旋紧过程中不会从套筒内脱出。其余安装过程与取注脂嘴程序相反。为保证操作的气密性，进行上述任何一步操作过程时，都必须进行验漏，保证系统的气密性。
4 结论
通过对典型球阀阀座密封系统的结构进行研究，对注脂嘴的结构和失效原因进行分析，可得出以下结论：
1）球阀注脂嘴在发生失效泄漏时不能直接带压在线更换；
2）注脂嘴发生泄漏时，注入清洗液浸泡是前期较好的处置方法，如果泄漏量大，导致注脂操作不易实施，需要安装泄漏自锁适配器后实施注脂；
3）如果确认阀体上的内部止回阀没有失效，可以尝试采用SO－BV工具对注脂嘴内压力进行泄放，确认无泄漏后对注脂嘴进行更换，但该方法经实践检验不是一种理想的方法；
4）采用T101b钻孔机及成套工具在线更换注脂嘴时，操作过程中的安全性和可靠性需要通过实践提高。
来源：《《机械管理开发》 , 2015 , 30 (6) :38-41
作者：聂宗军 ， 夏建忠
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