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技術(shù)文章

重視影響閥門密封性能的因素減少泄漏

 閥門的密封性能是考核閥門質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。閥門的密封性能主要包括兩個方面，即內(nèi)漏和外漏。內(nèi)漏是指閥座與關(guān)閉件之間對介質(zhì)達到的密封程度，考核內(nèi)漏的標(biāo)準(zhǔn)我國有兩個。一個是國家技術(shù)監(jiān)督局1992年12月發(fā)布，1993年6月1日開始實施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13927-1992《通用閥門 壓力試驗》。這個標(biāo)準(zhǔn)是參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5208-1982《工業(yè)用閥門 閥門的壓力試驗》制訂的；另一個是原機械工業(yè)部發(fā)布的JB/T9092-1999《閥門的試驗與檢驗》，這個標(biāo)準(zhǔn)是參照API598-1986《閥門的檢查和試驗》制訂的。GB/T13927-1992適用于一般工業(yè)用閥門的檢驗；JB/T9092-1999適用于石油工業(yè)用閥門的檢驗。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，閥門的密封性能應(yīng)引起生產(chǎn)廠家的重視。

    影響閥門密封性能的因素主要有： 

    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。

    ⑴ 密封面質(zhì)量對閥門密封性能的影響

    閥門的密封面是指閥座與關(guān)閉件互相接觸而進行關(guān)閉的部分。當(dāng)密封面上的比壓在40MPa以下時，密封面的質(zhì)量對閥門密封性能起決定性作用。這是因為：當(dāng)密封面上的比壓小、表面粗糙度低時，泄漏量迅速增加。當(dāng)密封面上的比壓大時，表面粗糙度對泄漏量影響顯著減小。

    ⑵ 密封面寬度對閥門密封性能的影響

    密封面的寬度決定毛細(xì)孔的長度。當(dāng)寬度加大時，流體沿毛細(xì)孔的運動行程加長，運動阻力增加。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，會引起泄漏行程長度成正比地加大，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，又會使泄漏的可能性增加。因此，不能無限的增加密封面寬度。

    ⑶ 閥前和閥后的壓力差對閥門密封性能的影響

    從理論上分析，閥前、閥后壓力差和泄漏量既成正比關(guān)系。但試驗證明：在其他條件相同的情況下，泄漏量的增長是超過壓力差的增長的。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。

    ⑷ 密封面材料及其處理狀態(tài)對閥門密封性能的影響

    密封面材料及其處理狀態(tài)對閥門泄漏量有很大影響。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。研磨時，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，這種情況更為突出。當(dāng)比壓高于40MPa時，表面粗糙度對密封性能的影響就減小，而材料的影響便增加。

    ⑸ 介質(zhì)性質(zhì)對閥門密封性能的影響

    液體介質(zhì)對泄漏量的影響基本上由黏度確定在同一個密封閥中，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）。

    ⑹ 表面親水性對閥門密封性能的影響

    表面親水性影響泄漏量是因為毛細(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*關(guān)鍵性的場合，是采用煤油進行密封性液壓試驗的。采用腔體內(nèi)灌煤油的方法進行密封性試驗，大約相當(dāng)于0.3~0.4MPa壓力下的水壓密封性試驗。

    ⑺ 密封油膜的存在對閥門密封性能的影響

    密封表面間存在密封油膜對其密封性有顯著影響。當(dāng)表面上有密封油膜時，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。在采用油膜密封時應(yīng)注意：當(dāng)工作過程中油膜減少時，應(yīng)能恢復(fù)油膜的厚度。閥門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。

    ⑻ 關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)特點對閥門密封性能的影響

    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。為補償這些變化對關(guān)閉件密封性能的影響，*好是使密封面具有較小的剛性，即彈性變形盡可能大些。

    希望閥門生產(chǎn)企業(yè)重視影響閥門密封性能的因素，將閥門密封性能引起的泄漏減至*小，杜絕閥門的內(nèi)漏和外漏。
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