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重视影响阀门密封性能的因素减少泄漏

阀门的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。阀门的密封性能主要包括两个方面,即内漏和外漏。内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度,考核内漏的标准我国有两个。一个是国家技术监督局1992年12月发布,1993年6月1日开始实施的国家标准GB/T13927-1992《通用阀门压力试验》。这个标准是参照采用国际标准ISO5208-1982《工业用阀门阀门的压力试验》制订的;另一个是原机械工业部发布的JB/T9092-1999《阀门的试验与检验》,这个标准是参照API598-1986《阀门的检查和试验》制订的。GB/T13927-1992适用于一般工业用阀门的检验;JB/T9092-1999适用于石油工业用阀门的检验。外漏是指阀杆填料部位的泄漏、中法兰垫片部位的泄漏及阀体因铸件缺陷造成的渗漏,外漏是根本不允许的。如果介质不允许排入大气,则外漏的密封比内漏的密封更为重要。因此,阀门的密封性能应引起生产厂家的重视。
  影响阀门密封性能的因素主要有:
  ①密封面质量;
  ②密封面宽度;
  ③阀前和阀后的压力差;
  ④密封面材料及其处理状态;
  ⑤介质性质;
  ⑥表面亲水性;
  ⑦密封油膜的存在;
  ⑧关闭件的刚性和结构特点。
  ⑴密封面质量对阀门密封性能的影响阀门的密封面是指阀座与关闭件互相接触而进行关闭的部分。当密封面上的比压在40MPa以下时,密封面的质量对阀门密封性能起决定性作用。这是因为:当密封面上的比压小、表面粗糙度低时,泄漏量迅速增加。当密封面上的比压大时,表面粗糙度对泄漏量影响显著减小。
  ⑵密封面宽度对阀门密封性能的影响密封面的宽度决定毛细孔的长度。当宽度加大时,流体沿毛细孔的运动行程加长,运动阻力增加。加大密封面宽度可以减小高压阀中的侵蚀磨损。密封面宽度加大后,会引起泄漏行程长度成正比地加大,因而能够按比例地减少泄漏量。但密封面宽度增加,在同样的密封力下,密封比压减小,又会使泄漏的可能性增加。因此,不能无限的增加密封面宽度。
  ⑶阀前和阀后的压力差对阀门密封性能的影响从理论上分析,阀前、阀后压力差和泄漏量既成正比关系。但试验证明:在其他条件相同的情况下,泄漏量的增长是超过压力差的增长的。泄漏量与压力差之间的关系可以近似的以下式表示:G=M(N△P2+S△P)式中:M,N,S——常数系数,这些系数取决于材料、密封表面的加工质量、密封面上的比压和其他条件;△P——压差。
  ⑷密封面材料及其处理状态对阀门密封性能的影响密封面材料及其处理状态对阀门泄漏量有很大影响。由于密封面间的剩余间隙的大小取决于密封表面微观不平度,所以,如果使用钢制材料的密封圈,造成相同的密封程度,就必须有较大的比压,其值必然超过用黄铜制的密封圈的比压值。与密封有关的表面处理状态,诸如波峰的变形、尺寸和密封间隙的改变以及其他现象都发生在金属表层上,很明显,表层的性能与基体材料性能有明显区别。由加工引起的变化可以影响表层厚度50μm。研磨时,基体金属不露出。工作表层组织不同于金属基体组织。材料性能与几何形状及微观几何形状相比影响不大。金属性能的差异,通常小于其他因素的影响。密封面在低压条件下工作时,这种情况更为突出。当比压高于40MPa时,表面粗糙度对密封性能的影响就减小,而材料的影响便增加。
  ⑸介质性质对阀门密封性能的影响液体介质对泄漏量的影响基本上由黏度确定在同一个密封阀中,各种条件相同的情况下,黏度大的介质比黏度小的介质渗漏要小得多。气体介质和液体介质相比差别更为明显(饱和蒸汽除外,饱和蒸汽容易保证密封面)。
  ⑹表面亲水性对阀门密封性能的影响表面亲水性影响泄漏量是因为毛细孔特性的作用。当密封表面上只要有一层很薄的油膜,就需加大通过间隙的水的压力。由于金属表面具有良好的亲水性,煤油能很容易的渗透铸件和密封连接的间隙。所以,在一些最关键性的场合,是采用煤油进行密封性液压试验的。采用腔体内灌煤油的方法进行密封性试验,大约相当于0.3~0.4MPa压力下的水压密封性试验。
  ⑺密封油膜的存在对阀门密封性能的影响密封表面间存在密封油膜对其密封性有显著影响。当表面上有密封油膜时,破坏了接触表面间的亲水性,这样就需要较大的压力差,才能使介质通过毛细孔。另外,表面上有稠密封油膜能堵塞介质的通道行程,提高连接的密封性。在采用油膜密封时应注意:当工作过程中油膜减少时,应能恢复油膜的厚度。阀门中采用的油脂不允许溶于介质之中,也不应该蒸发、硬化或有其他的化学变化。
  ⑻关闭件的刚性和结构特点对阀门密封性能的影响关闭件的刚性和结构的影响是由于零件的弹性作用。由于闭路阀的关闭件不是绝对刚性,而是具有一定弹性的,在与介质有关的压力作用下,尺寸是变化的,这也引起密封面力的相互作用的变化。为补偿这些变化对关闭件密封性能的影响,最好是使密封面具有较小的刚性,即弹性变形尽可能大些。希望阀门生产企业重视影响阀门密封性能的因素,将阀门密封性能引起的泄漏减至最小,杜绝阀门的内漏和外漏。

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