截止閥密封改進(jìn)

                      上海申弘閥門(mén)有限公司
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹截止閥密封改進(jìn)閥門(mén)上密封質(zhì)量的高低是評(píng)判閥門(mén)質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，閥門(mén)必須具備嚴(yán)密的密封性能，以防止閥門(mén)密封部位的內(nèi)漏或外漏，重大安全事故的發(fā)生，這樣才能確保生產(chǎn)或生活安全地進(jìn)行。主要分析如何積極改進(jìn)和應(yīng)用閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)。
閥門(mén)作為機(jī)器中的一個(gè)重要零件，本身的密封程度直接影響生產(chǎn)生活的安全進(jìn)行，只有密封結(jié)構(gòu)好的閥門(mén)才能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境并提高工作效率，所以，閥門(mén)的密封結(jié)構(gòu)一定要引起足夠重視，科學(xué)合理設(shè)計(jì)閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)，并在應(yīng)用中及時(shí)改進(jìn)，使閥門(mén)的密封程度更精密。
1、影響閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)的因素
一般來(lái)說(shuō)，國(guó)家或者企業(yè)根據(jù)閥門(mén)的不同類型，以及他們的不同性質(zhì)，來(lái)規(guī)定閥門(mén)結(jié)構(gòu)的密封程度，閥門(mén)的密封程度與閥門(mén)的材料、工藝制造、設(shè)備工裝、形狀公差以及閥門(mén)各個(gè)零件的加工精度等諸多因素密切相關(guān)，這其中的哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)直接或間接地影響閥門(mén)的密封程度，依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，閥門(mén)上密封結(jié)構(gòu)應(yīng)該被設(shè)計(jì)成圓錐體或者球體，然而，與平面密封結(jié)構(gòu)相對(duì)比，這樣的密封結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)一些不利影響，例如：密封面會(huì)被擦傷，導(dǎo)致維修與加工工作困難重重、舉步維艱，加大了生產(chǎn)成本，在市場(chǎng)上產(chǎn)品的銷量也會(huì)受到很大的沖擊，又由于受技術(shù)水平的限制，閥門(mén)很難達(dá)到規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)歷幾次密封性能試驗(yàn)后，閥門(mén)就無(wú)所謂結(jié)構(gòu)密封。
由于把閥門(mén)密封面設(shè)計(jì)成圓錐體或者球體會(huì)存在一些不利因素，所以對(duì)閥門(mén)采取平面密封設(shè)計(jì)，把閥桿和閥蓋的密封面由原來(lái)的圓錐形變?yōu)槠矫娼佑|樣式，因?yàn)檫@種平面接觸密封所受外界限制比較少，裝置以及設(shè)備的度或者各個(gè)零部件的形位公差不會(huì)對(duì)其造成太大的影響，這種平面密封內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，在閥蓋的密封部位堆焊后只需精車就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而且閥門(mén)密封測(cè)試實(shí)驗(yàn)只需一次就可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的合格率，這種閥門(mén)的使用時(shí)間長(zhǎng)短與閥門(mén)的開(kāi)關(guān)次數(shù)成正比，就算萬(wàn)一出現(xiàn)事故，維修起來(lái)也更容易。截止閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可通過(guò)閥桿既旋轉(zhuǎn)又升降的原理,達(dá)到閥門(mén)的開(kāi)啟或截?cái)?并確保閥門(mén)的密封和上密封功能。由于該結(jié)構(gòu)特殊的運(yùn)動(dòng)原理,也造成對(duì)閥門(mén)上密封副 間受力極為不利的后果(形成既有密封副間必須的垂直壓力,又有密封副間相對(duì)滑移的摩擦)。實(shí)踐證明,閥門(mén)的上密封往往只啟閉幾次,就因?yàn)槊芊飧遍g的擦傷而 引起泄漏。擦傷輕微的需拆開(kāi)修復(fù),擦傷嚴(yán)重的均因損壞而報(bào)廢,這樣的后果不但增加了企業(yè)的制造成本,而且影響閥門(mén)的性能。為解決此類問(wèn)題對(duì)閥門(mén)上密封的結(jié) 構(gòu)和材料做了試驗(yàn)和改進(jìn)。  
 ①將閥桿的上密封部位移動(dòng)到閥瓣上(目的是在受力過(guò)程中,使閥瓣上的上密封面相對(duì)閥蓋上的上密封面處于靜止無(wú)滑移狀態(tài))。此改進(jìn)雖然可提高上密封的壽命,但由于要增加一道閥瓣蓋與閥瓣間的密封使得結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,性價(jià)比較低。  
 ②改變上密封副材料。在閥桿密封錐面上堆焊抗擦傷性能好的司太立硬質(zhì)合金,此方法雖然取得了較好的效果,但一方面因?yàn)樗咎⒑辖鸪杀咎?另一方面由 于閥桿基本材料為13Cr馬氏體不銹鋼,可焊性差,堆焊時(shí)須焊前預(yù)熱,焊后保溫和焊接工藝復(fù)雜。另外,為保證閥桿的尺寸精度,還要增加粗加工工序。綜合分 析,除特殊要求外,此方案其性價(jià)比也不好。  
實(shí)踐證明,提高閥桿錐面硬度是提高截止閥上密封壽命的可行辦法。

    閥門(mén)的密封性能是考核閥門(mén)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要指標(biāo)之一。閥門(mén)的密封性能主要包括兩個(gè)方面，即內(nèi)漏和外漏。
    內(nèi)漏是指閥座與關(guān)閉件之間對(duì)介質(zhì)達(dá)到的密封程度，考核內(nèi)漏的標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)有兩個(gè)。一個(gè)是國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局2008年12月發(fā)布，2009年7月1日開(kāi)始實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13927-2008“工業(yè)閥門(mén)壓力試驗(yàn)”。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是參照采用標(biāo)準(zhǔn)ISO5208-2007“工業(yè)閥門(mén)閥門(mén)的壓力試驗(yàn)”制訂的，另一個(gè)是原機(jī)械工業(yè)部發(fā)布的JB/T9092-1999“閥門(mén)的試驗(yàn)與檢驗(yàn)”，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是參照符合API598-1986“閥門(mén)的檢查和試驗(yàn)”制訂的。GB/T13927-2008適用于一般工業(yè)用閥門(mén)的檢驗(yàn);JB/T9092-1999適用于石油工業(yè)用閥門(mén)的檢驗(yàn)。
    外漏是指閥桿填料部位的泄漏，中法蘭墊片部位的泄漏及閥體因鑄件缺陷造成的滲漏，外漏是根本不允許的。如果介質(zhì)不允許排入大氣，則外漏的密封比內(nèi)漏的密封更為重要。因此，閥門(mén)的密封性能應(yīng)引起生產(chǎn)廠家的重視。
    影響閥門(mén)密封性能的因素主要有：
    上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥（1）、密封面質(zhì)量;（2）、密封面寬度;（3）、閥前和閥后的壓力差;（4）、密封面材料及其處理狀態(tài);（5）、介質(zhì)性質(zhì);（6）表面親水性;（7）密封油膜的存在;（8）、關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。  

下面的表格簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)閥門(mén)的密封技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容
GB/T12234-89
《大眾閥門(mén)法蘭與對(duì)焊連接鋼制閘閥》 閥蓋
閥蓋上面的密封面采用圓錐形或球面形，上密封采用襯套鑲在閥蓋上，下螺紋式和奧氏體不銹鋼閥蓋的密封面也可直接加工形成。
GB/T12235-89
《大眾閥門(mén)法蘭連接鋼制截止閥和升降式止回閥》 閥桿和閥桿螺母
閥桿上面必有一個(gè)圓錐形或球面形的上密封面，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟式與閥蓋的上密封座吻合

2、閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法
如果在工業(yè)生產(chǎn)中，閥門(mén)的密封面有所損壞可以采取以下方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)：
1)研磨法，這種方法適用于閥門(mén)密封面受損程度比較小的情況，采用研磨石或者砂紙?jiān)偬砑舆m量的研磨劑進(jìn)行研磨;
2)深度修復(fù)，用車削加工的方法對(duì)受損的密封件進(jìn)行加工，但是這種方法會(huì)很浪費(fèi)時(shí)間和精力，經(jīng)過(guò)深度修復(fù)加工后，其材料質(zhì)量和硬度，結(jié)構(gòu)組織等都會(huì)發(fā)生或多或少的變化，無(wú)法達(dá)到*的使用效果。
2.1具體的改進(jìn)方法
由于閥門(mén)的密封面是堅(jiān)硬的材質(zhì)結(jié)構(gòu)，不容易修復(fù)，所以，可以把一個(gè)全螺紋狀的小螺栓焊在閥盤(pán)端面中心處，使用聚四氟乙烯板或者橡膠板等制成與閥盤(pán)密封面尺寸相符的密封墊，為了將密封墊定制在閥芯上面，可以調(diào)制墊片和螺母壓緊裝置，這樣密封墊就可以和對(duì)應(yīng)的閥座一同使用。
2.2閥門(mén)改善后的效果
對(duì)改善后的閥門(mén)要多次示范驗(yàn)證其精密度，當(dāng)產(chǎn)生一系列問(wèn)題時(shí)可采取一定的辦法合理解決
1)如果閥門(mén)發(fā)生內(nèi)漏，只需把密封墊子進(jìn)行替換，這樣能有效節(jié)約成本。
2)軟密封墊與硬質(zhì)閥座密封面形成一個(gè)密封接合面，由改進(jìn)前的鋼性硬密封變?yōu)檐浻步雍厦芊猓瑫r(shí)增大了密封面積。
3)當(dāng)閥座的密封面上面受到小規(guī)模損傷時(shí)，可以調(diào)整閥門(mén)絲桿開(kāi)啟度以調(diào)緊軟質(zhì)密封墊作為補(bǔ)充。
4)改善后的閥門(mén)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很容易檢修，成本低廉。
2.3加強(qiáng)防護(hù)措施
首先，焊著在閥盤(pán)上面的螺栓不要過(guò)長(zhǎng)，不然會(huì)堵塞閥體的內(nèi)流道，導(dǎo)致密封面被‘架空’無(wú)法起到密封的功效，裝配時(shí)要認(rèn)真查閱并調(diào)試絲桿的展開(kāi)度，確保密封面可以密切接觸。
其次，科學(xué)合理地選擇尺寸與厚度相當(dāng)?shù)恼{(diào)整墊，襯墊的高度要略矮于閥盤(pán)密封面臺(tái)階的厚度。讓軟密封墊和閥盤(pán)密封面密切接觸，融合在一起，使他們被存放在同一個(gè)平面。.
再次，要把擰緊的螺母進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆潘桑苑缐壕o額螺母脫落。為了防止流體介質(zhì)出現(xiàn)腐蝕或者遇高溫變形的情況發(fā)生，要科學(xué)合理地選擇合適介質(zhì)要求的軟密封墊。
再次，如果閥座的密封面出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，可以放棄對(duì)閥座的使用，因?yàn)榻?jīng)過(guò)改善后的閥芯仍然能與同樣規(guī)格的閥座配套使用。同時(shí)，在調(diào)整閥門(mén)時(shí)要做好標(biāo)志記號(hào)，要輕開(kāi)輕關(guān)，這樣才能延長(zhǎng)密封墊的應(yīng)用周期。在高溫、高壓等特殊環(huán)境下，要更換閥門(mén)去使用新閥門(mén)，不要為了一味地節(jié)約成本繼續(xù)使用改進(jìn)后的閥門(mén)。
zui后，這種改進(jìn)措施僅僅適用于流線式等構(gòu)造比較簡(jiǎn)略單一的截止閥，流體結(jié)構(gòu)形式要求不同類型的閥門(mén)，不宜采取此種方法。
3、閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
首先，不要讓閥門(mén)在開(kāi)度很小的情況下工作，如果閥針啟動(dòng)緩慢，在開(kāi)度很小的情況下工作，這時(shí)的節(jié)流間隔小，要適當(dāng)擴(kuò)大鎖緊機(jī)構(gòu)的螺距，增大閥針開(kāi)啟速度和升程，工作開(kāi)度就會(huì)增大，可有效延長(zhǎng)閥門(mén)的使用周期。
其次，介質(zhì)溫度對(duì)閥門(mén)的使用周期會(huì)產(chǎn)生很大影響，過(guò)高的介質(zhì)溫度會(huì)縮短閥門(mén)的使用周期，所以，要盡量不使閥門(mén)在高溫介質(zhì)下工作，所以，在卸壓閥處添加冷卻裝置，能夠有效延長(zhǎng)閥門(mén)的使用周期。裝配或者替換針閥時(shí)一定要適當(dāng)清洗針閥，以免有雜質(zhì)摻入，會(huì)加快針閥的損壞。
再次，要定期對(duì)高壓介質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾與清潔，加液體要使用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，如果過(guò)濾器使用的次數(shù)過(guò)多，就應(yīng)該適當(dāng)減短使用周期，還要時(shí)常對(duì)油箱進(jìn)行清理，定時(shí)更換新介質(zhì)，依據(jù)裝備的實(shí)際情況要適當(dāng)減短清洗和換油周期。

  1、密封面質(zhì)量對(duì)閥門(mén)密封性能的影響閥門(mén)的密封面是指閥座與關(guān)閉件互相接觸而進(jìn)行關(guān)閉的部分。當(dāng)密封面上的比壓在40MPa以下時(shí)，密封面的質(zhì)量對(duì)閥門(mén)密封性能起決定性作用。這是因?yàn)椋寒?dāng)密封面上的比壓小，表面粗糙度低時(shí)，泄漏量迅速增加。當(dāng)密封面上的比壓大時(shí)，表面粗糙度對(duì)泄漏量影響顯著減小。
    2、密封面寬度對(duì)閥門(mén)密封性能的影響密封面的寬度決定毛細(xì)孔的長(zhǎng)度。當(dāng)寬度加大時(shí)，流體沿毛細(xì)孔的運(yùn)動(dòng)行程加長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)阻力增加。加大密封面寬度可以減小高壓閥中的侵蝕磨損。密封面寬度加大后，會(huì)引起泄漏行程長(zhǎng)度成正比地加大，因而能夠按比例地減少泄漏量。但密封面寬度增加，在同樣的密封力下，密封比壓減小，又會(huì)使泄漏的可能性增加。因此，不能無(wú)限的增加密封面寬度。
    3、閥前和閥后的壓力差對(duì)閥門(mén)密封性能的影響從理論上分析，閥前，閥后壓力差和泄漏量既成正比關(guān)系。但試驗(yàn)證明：在其他條件相同的情況下，泄漏量的增長(zhǎng)是超過(guò)壓力差的增長(zhǎng)的。泄漏量與壓力差之間的關(guān)系可以近似的以下式表示：G=M(N△P2+S△P)式中：M，N，S——常數(shù)系數(shù)，這些系數(shù)取決于材料、密封表面的加工質(zhì)量、密封面上的比壓和其他條件；△P——壓差。
    4、密封面材料及其處理狀態(tài)對(duì)閥門(mén)密封性能的影響密封面材料及其處理狀態(tài)對(duì)閥門(mén)泄漏量有很大影響。由于密封面間的剩余間隙的大小取決于密封表面微觀不平度，所以，如果使用鋼制材料的密封圈，造成相同的密封程度，就必須有較大的比壓，其值必然超過(guò)用黃銅制的密封圈的比壓值。與密封有關(guān)的表面處理狀態(tài)，諸如波峰的變形，尺寸和密封間隙的改變以及其他現(xiàn)象都發(fā)生在金屬表層上，很明顯，表層的性能與基體材料性能有明顯區(qū)別。由加工引起的變化可以影響表層厚度50μm的。研磨時(shí)，基體金屬不露出。工作表層組織不同于金屬基體組織。材料性能與幾何形狀及微觀幾何形狀相比影響不大。金屬性能的差異，通常小于其他因素的影響。密封面在低壓條件下工作時(shí)，這種情況更為突出。當(dāng)比壓高于40MPa時(shí)，表面粗糙度對(duì)密封性能的影響就減小，而材料的影響便增加。
    5、介質(zhì)性質(zhì)對(duì)閥門(mén)密封性能的影響液體介質(zhì)對(duì)泄漏量的影響基本上由黏度確定在同一個(gè)密封閥中，各種條件相同的情況下，黏度大的介質(zhì)比黏度小的介質(zhì)滲漏要小得多。氣體介質(zhì)和液體介質(zhì)相比差別更為明顯（飽和蒸汽除外，飽和蒸汽容易保證密封面）。
    6、表面親水性對(duì)閥門(mén)密封性能的影響表面親水性影響泄漏量是因?yàn)槊?xì)孔特性的作用。當(dāng)密封表面上只要有一層很薄的油膜，就需加大通過(guò)間隙的水的壓力。由于金屬表面具有良好的親水性，煤油能很容易的滲透鑄件和密封連接的間隙。所以，在一些zui關(guān)鍵性的場(chǎng)合，是采用煤油進(jìn)行密封性液壓試驗(yàn)的。采用腔體內(nèi)灌煤油的方法進(jìn)行密封性試驗(yàn)，大約相當(dāng)于0.3?0.4兆帕斯卡壓力下的水壓密封性試驗(yàn)。
    7、密封油膜的存在對(duì)閥門(mén)密封性能的影響密封表面間存在密封油膜對(duì)其密封性有顯著影響。當(dāng)表面上有密封油膜時(shí)，破壞了接觸表面間的親水性，這樣就需要較大的壓力差，才能使介質(zhì)通過(guò)毛細(xì)孔。另外，表面上有稠密封油膜能堵塞介質(zhì)的通道行程，提高連接的密封性。在采用油膜密封時(shí)應(yīng)注意：當(dāng)工作過(guò)程中油膜減少時(shí)，應(yīng)能恢復(fù)油膜的厚度。閥門(mén)中采用的油脂不允許溶于介質(zhì)之中，也不應(yīng)該蒸發(fā)，硬化或有其他的化學(xué)變化。
    8、關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)閥門(mén)密封性能的影響關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)的影響是由于零件的彈性作用。由于閉路閥的關(guān)閉件不是剛性，而是具有一定彈性的，在與介質(zhì)有關(guān)的壓力作用下，尺寸是變化的，這也引起密封面力的相互作用的變化。為補(bǔ)償這些變化對(duì)關(guān)閉件密封性能的影響，是使密封面具有較小的剛性，即彈性變形盡可能大些。

4、總結(jié)
本文針對(duì)閥門(mén)的密封結(jié)構(gòu)展開(kāi)討論，首先分析了影響閥門(mén)密封程度的因素，以及如何排除不利因素，運(yùn)用有利條件確保閥門(mén)的密封，然后，又具體分析了閥門(mén)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法，以及閥門(mén)結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施，又逐步闡述了閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題，閥門(mén)的結(jié)構(gòu)密封程度是影響閥門(mén)質(zhì)量的重要因素，也在一定程度上覺(jué)得了閥門(mén)的使用周期。所以，一定要做好閥門(mén)的結(jié)構(gòu)密封工作，確保閥門(mén)安全工作，為人們的日常生產(chǎn)生活提供便利服務(wù)，節(jié)省能源，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)收益。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有石油化工一體式防泄漏保溫球閥