西气东输三线西段工程建设中，使用DN400以上国产阀门1 600多台，国内较大阀门厂家均有参与，但各厂家提供的阀门均有不同程度内漏。在最早投产的霍尔果斯-乌鲁木齐段，个别厂家的阀门一次试压内漏率达到了27%（数据统计截止到2014年11月），其他各标段也存在着类似问题，严重影响了工程质量，也给管道安全平稳运行埋下了隐患。

1.   国产阀门内漏原因

1.1   阀门解体观察

对西三线霍尔果斯－乌鲁木齐段在系统试压过程中出现内漏的2个阀门进行了解体，以查找内漏原因。2个阀门分别是乌苏站压力越站电动球阀（DN 900，Class 900）和玛纳斯站站内循环电动球阀（DN450，Class 900）。

解体观察发现：乌苏站压力越站电动球阀球体在4~5点钟位置及7~8点钟位置球体表面有划痕，深0.1~0.2 mm，阀座与阀球相对应的9点钟位置处有严重损伤，软密封缺失约3 mm（图 1a）；玛纳斯站站内循环电动球阀在球体及阀体上有少量焊渣，上下阀座都有严重损伤，上阀座软密封9点钟位置损伤约3 mm，下阀座软密封3点钟位置损伤约5 mm（图 1b），在球体及阀体上有少量焊渣（图 1c）。

图  1  受损阀门解体实物图

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1.2   阀门内漏通道

阀门有2个内漏通道A、B（图 2），其中通道A密封失效较常见，产生原因主要有：①三角圈阀座密封失效，造成阀座密封面擦伤；②球体密封面密封失效，造成球体密封面擦伤。通道B密封失效原因主要是O形圈擦伤。

图  2  受损阀门解体实物图

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造成2个通道泄漏原因主要集中在本体、检验、施工3个方面。

1.2.1   本体原因

（1）解体后发现内漏阀门软密封损伤较严重，突起较高，韧性较差。硬密封和起到刮板作用的软尼龙圈未见任何损伤，可见未发挥其作用。

（2）阀座支撑圈壁厚较薄，接近许用极限，安全裕量不够，易因材料性能个体差异和意外因素出现功能失效。

（3）在投运过程中，部分内漏阀门经保养、调节行程限位后，内漏量减少甚至消除，说明阀门本体存在行程调节不到位、阀球研磨表面精度不够等质量缺陷。

1.2.2   检验原因

（1）主阀密封试验按中国石油CDP文件规定执行API 6D-2014《管线阀门》标准，该标准规定“在工厂试压后，如果现场不具备试压条件，可以不进行试压”^[1]。同时，西三线工程采用的《油气管道站场工程工艺管道与设备安装技术规范》中规定阀门密封试验可以在工厂或现场进行^[2]。阀门厂家在工厂进行阀门密封试验一般都采用低压气0.6~1 MPa，高压水1倍运行压力进行密封试验^[3-5]。高压水密封试验在微渗情况下，试验时间段内阀腔很难排出水，压力表因精度问题也不易产生波动，很难判断阀门内漏情况。如果是高压气体，出现微漏，阀腔将很快充满。在实际阀门内漏排查过程中，也多次验证这个问题，在主阀的阀腔排空后，部分阀门在2~20 min时间段内阀腔就会充满气体，而这些阀门在用水进行系统试压时进行分压力台阶检测均未发现内漏。

（2）导致阀门出现大漏的原因是试压造成阀座软密封大部分损坏。阀门与管道在进行系统试压时，阀门处于半开半关状态。进行系统强度试验时，在管道泄压前，先将阀门关闭，再将管道压力泄放，此时阀门中腔带液压，压力为强度试验压力。阀门中腔的压力未及时排放，当温度略有上升时，阀门中腔的液体由于不可压缩，压力急剧膨胀，同时阀体上安装的泄压阀在系统在试压时，为防止其泄压，是与系统隔离开的。阀门中腔膨胀的压力必须泄放，否则阀门壳体会受到破坏。由于阀门是双活塞，阀座不能自动泄压，中腔的膨胀压力越来越高，此时泄压阀又处于隔离状态，压力只能从阀门内件最薄弱处往管道内泄放，而阀座9:00位置的密封圈是最薄弱处，因此，膨胀的压力通过破坏该处，造成阀门密封损坏形成大漏。

1.2.3   施工原因

从各标段阀门内漏分析数据和阀门解体后阀腔洁净度上分析，施工导致内漏原因有：

（1）施工清管不净是造成阀门内漏的重要原因。硬物（如细碎砂石和焊渣）粘在通道口处，造成球面、软密封划痕等轻微损伤。阀门保养后，球体通道口处有油脂，易粘上硬物^[6]。

（2）在安装、系统试压过程中操作不当、频繁操作，导致杂物划伤球体密封面、阀座软密封，或阀座软密封面上粘有杂物造成阀门内漏^[7]。三标段（连木沁-瓜州段）地处于戈壁石方段的阀门内漏明显高于其他标段，就验证了这点。

（3）管道试压用水经多试压段使用后杂物太多，导致在试压过程中将通道B的O形圈擦伤，发生内漏；在阀门开关过程中，杂物划伤球体球面、阀座软密封，或阀座软密封面粘有杂物，则造成阀门通道A内漏^[8]。

（4）进口驱动器（包括电动驱动器、气液联动驱动器等）交货周期长，满足不了管道施工进度要求，故阀门供应商用手动驱动器代替，先进行施工，待进口驱动器到位后，直接到现场更换手动驱动器。虽然带手动驱动器时阀门已在工厂进行组装调试，并做好全开、全关位置的标识，但更换进口驱动器后，因阀门已投入运行，不能进行有效的行程调试及密封测试，会出现因行程不足造成内漏。

（5）带有电动执行机构的阀门，在不超过扭矩情况下强制关闭阀门，也会出现软密封损坏造成内漏。

2.   预防控制措施

要控制阀门内漏，需要从控制A、B内漏通道的泄漏入手。其中解决通道A密封失效主要是减少管道内残留的硬质异物，管道投产前尽可能少开关阀门；解决通道B密封失效主要是减少管道介质颗粒物含量。

2.1   管道试压过程中阀门内漏控制措施

2.1.1   阀门本体控制措施

（1）结构设计上，阀座密封采用多重密封方式和防磨损措施，提高阀门密封性能。

（2）提高阀门加工、装配质量，加强生产过程质量控制。

（3）加强运输过程中的成品保护，避免在运输过程中对阀门的密封结构造成损坏^[9]。

2.1.2   阀门检验措施

（1）在阀门出厂前增加了高压气体密封试压。

（2）站场、阀室系统试压时，在3 MPa、6 MPa、9 MPa等压力等级时分别稳压，通过排污、放空阀进行检漏。

（3）站场水压强度试验后，在进气前，无论工厂内依据何种标准进行压力试验，在安装前进行高压气体密封试验，其主要作用一是对主阀进一步检漏，二是在主阀出现内漏后，更容易查找问题原因及责任方。

（4）对手动驱动器代替进口驱动器安装的阀门，条件允许情况下，尽可能等进口驱动器回厂，在工厂组装调试合格后再发到现场；若条件不允许，每一种规格的阀门用一台相应进口驱动器安装调试合格，做好标识后再用手动驱动器代替，并按已标识好的位置进行调试合格再发往现场。

（5）阀门系统试压用水应清洁，并应添加合适的防锈剂。试验合格后，管道系统及阀门应该排尽水分。阀门内腔通过排污小球阀与管道同时泄压排水。

2.1.3   施工控制措施

（1）阀门进场后，验收人员严格开箱验收管理，按技术协议核对相关资料及各种参数。

（2）在系统试压前，严格按照施工规范，对管道进行清扫，并达到合格标准，试压用水进行清洁过滤。

（3）加强施工过程中管道清管力度，当天施工的工艺管道需及时进行封堵，避免脏物进入管道。

（4）阀门在安装过程中尽量少操作，在系统试压检漏后及投产前，尽量避免对阀门进行开关操作，减少对阀门密封面损伤，对于部分常开或者长关阀门尽量不进行开关操作^[10]。

（5）系统试压干燥后，按要求由专业队伍进行阀门维护保养，使用合适型号清洗液对阀门进行清洗，适当进行润滑保养，但不允许使用密封脂。

2.2   管道投运过程中阀门内漏处理措施

2.2.1   阀门微漏

一般采用清洗及注脂养护，或调节行程限位来处理。三标段（连木沁－瓜州段）投产后，采取以上处理措施，基本可消除内漏或减少内漏量，处理后无泄漏阀门占总泄漏阀门88.4%。对于处理后还发生微漏的阀门，一般采用的是让步接收，持续关注，待投产一年后再对该阀门进行检漏，如果内漏量达到不可接受范围，应进行更换处理。

2.2.2   主阀大漏

目前发现的大漏阀门，基本都是单侧漏，暂时可以起到截断作用，但阀腔内气体泄放不尽。对于内漏较严重的阀门，可以判断为软密封出现较大损坏，无法修复，必需进行更换。

3.   实例对比

在西三线西段工程霍尔果斯-乌鲁木齐段投产后，对在建或后续投产的管段，采取阀门内漏预防控制措施。现分别在自然环境接近的一二标段（霍尔果斯-连木沁段）和四五标段（瓜州-中卫段）各选取5个站场，对投运过程中发现内漏阀门数据（图 3）进行对比，其中四五标段采取了阀门内漏预防控制措施。

图  3  西三线西段站场内漏阀门数量柱状图

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经统计，未采取阀门内漏预防控制措施的一二标段发生阀门内漏数为28个，采取阀门内漏预防控制措施的四五标段发生阀门内漏数为14个。对比可以看出，采取预防措施后，四五标段比一二标段站场阀门内漏率降低了50%，说明采取的措施有效。

4.   结论

在西三线西段工程建设中，从设计、监造、施工和保养各个环节全方位采取严格的内漏控制措施，内漏改善效果明显。在西三线西段工程线路段投入运行一年多的时间里，通过加大阀门维护保养措施，全线国产内漏阀门除一台因内漏严重而更换外，其余阀门内漏量明显减少或处于可接受水平，没有导致严重的质量安全问题。