截止阀密封改进

                      上海申弘阀门有限公司
之前介绍蒸汽截止阀热损失，现在介绍截止阀密封改进阀门上密封质量的高低是评判阀门质量的一个重要标准，阀门必须具备严密的密封性能，以防止阀门密封部位的内漏或外漏，重大安全事故的发生，这样才能确保生产或生活安全地进行。主要分析如何积极改进和应用阀门密封结构。
阀门作为机器中的一个重要零件，本身的密封程度直接影响生产生活的安全进行，只有密封结构好的阀门才能节约能源，保护环境并提高工作效率，所以，阀门的密封结构一定要引起足够重视，科学合理设计阀门密封结构，并在应用中及时改进，使阀门的密封程度更精密。
1、影响阀门密封结构的因素
一般来说，国家或者企业根据阀门的不同类型，以及他们的不同性质，来规定阀门结构的密封程度，阀门的密封程度与阀门的材料、工艺制造、设备工装、形状公差以及阀门各个零件的加工精度等诸多因素密切相关，这其中的哪一个环节出现问题都会直接或间接地影响阀门的密封程度，依据科学的设计标准，阀门上密封结构应该被设计成圆锥体或者球体，然而，与平面密封结构相对比，这样的密封结构会带来一些不利影响，例如：密封面会被擦伤，导致维修与加工工作困难重重、举步维艰，加大了生产成本，在市场上产品的销量也会受到很大的冲击，又由于受技术水平的限制，阀门很难达到规定的要求标准，再经历几次密封性能试验后，阀门就无所谓结构密封。
由于把阀门密封面设计成圆锥体或者球体会存在一些不利因素，所以对阀门采取平面密封设计，把阀杆和阀盖的密封面由原来的圆锥形变为平面接触样式，因为这种平面接触密封所受外界限制比较少，装置以及设备的度或者各个零部件的形位公差不会对其造成太大的影响，这种平面密封内部结构简单，加工容易，在阀盖的密封部位堆焊后只需精车就可以达到设计要求。而且阀门密封测试实验只需一次就可以达到标准的合格率，这种阀门的使用时间长短与阀门的开关次数成正比，就算万一出现事故，维修起来也更容易。截止阀结构简单,可通过阀杆既旋转又升降的原理,达到阀门的开启或截断,并确保阀门的密封和上密封功能。由于该结构特殊的运动原理,也造成对阀门上密封副 间受力极为不利的后果(形成既有密封副间必须的垂直压力,又有密封副间相对滑移的摩擦)。实践证明,阀门的上密封往往只启闭几次,就因为密封副间的擦伤而 引起泄漏。擦伤轻微的需拆开修复,擦伤严重的均因损坏而报废,这样的后果不但增加了企业的制造成本,而且影响阀门的性能。为解决此类问题对阀门上密封的结 构和材料做了试验和改进。  
 ①将阀杆的上密封部位移动到阀瓣上(目的是在受力过程中,使阀瓣上的上密封面相对阀盖上的上密封面处于静止无滑移状态)。此改进虽然可提高上密封的寿命,但由于要增加一道阀瓣盖与阀瓣间的密封使得结构较复杂,性价比较低。  
 ②改变上密封副材料。在阀杆密封锥面上堆焊抗擦伤性能好的司太立硬质合金,此方法虽然取得了较好的效果,但一方面因为司太立合金成本太高,另一方面由 于阀杆基本材料为13Cr马氏体不锈钢,可焊性差,堆焊时须焊前预热,焊后保温和焊接工艺复杂。另外,为保证阀杆的尺寸精度,还要增加粗加工工序。综合分 析,除特殊要求外,此方案其性价比也不好。  
实践证明,提高阀杆锥面硬度是提高截止阀上密封寿命的可行办法。

    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2008年12月发布，2009年7月1日开始实施的国家标准GB/T13927-2008“工业阀门压力试验”。这个标准是参照采用标准ISO5208-2007“工业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”，这个标准是参照符合API598-1986“阀门的检查和试验”制订的。GB/T13927-2008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：
    上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀（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。  

下面的表格简单介绍了相关阀门的密封技术标准：
标准规定内容
GB/T12234-89
《大众阀门法兰与对焊连接钢制闸阀》 阀盖
阀盖上面的密封面采用圆锥形或球面形，上密封采用衬套镶在阀盖上，下螺纹式和奥氏体不锈钢阀盖的密封面也可直接加工形成。
GB/T12235-89
《大众阀门法兰连接钢制截止阀和升降式止回阀》 阀杆和阀杆螺母
阀杆上面必有一个圆锥形或球面形的上密封面，当阀门开启式与阀盖的上密封座吻合

2、阀门密封结构的改进方法
如果在工业生产中，阀门的密封面有所损坏可以采取以下方法对其进行修复：
1)研磨法，这种方法适用于阀门密封面受损程度比较小的情况，采用研磨石或者砂纸再添加适量的研磨剂进行研磨;
2)深度修复，用车削加工的方法对受损的密封件进行加工，但是这种方法会很浪费时间和精力，经过深度修复加工后，其材料质量和硬度，结构组织等都会发生或多或少的变化，无法达到*的使用效果。
2.1具体的改进方法
由于阀门的密封面是坚硬的材质结构，不容易修复，所以，可以把一个全螺纹状的小螺栓焊在阀盘端面中心处，使用聚四氟乙烯板或者橡胶板等制成与阀盘密封面尺寸相符的密封垫，为了将密封垫定制在阀芯上面，可以调制垫片和螺母压紧装置，这样密封垫就可以和对应的阀座一同使用。
2.2阀门改善后的效果
对改善后的阀门要多次示范验证其精密度，当产生一系列问题时可采取一定的办法合理解决
1)如果阀门发生内漏，只需把密封垫子进行替换，这样能有效节约成本。
2)软密封垫与硬质阀座密封面形成一个密封接合面，由改进前的钢性硬密封变为软硬接合密封，同时增大了密封面积。
3)当阀座的密封面上面受到小规模损伤时，可以调整阀门丝杆开启度以调紧软质密封垫作为补充。
4)改善后的阀门一旦出现问题，很容易检修，成本低廉。
2.3加强防护措施
首先，焊着在阀盘上面的螺栓不要过长，不然会堵塞阀体的内流道，导致密封面被‘架空’无法起到密封的功效，装配时要认真查阅并调试丝杆的展开度，确保密封面可以密切接触。
其次，科学合理地选择尺寸与厚度相当的调整垫，衬垫的高度要略矮于阀盘密封面台阶的厚度。让软密封垫和阀盘密封面密切接触，融合在一起，使他们被存放在同一个平面。.
再次，要把拧紧的螺母进行适当的放松，以防压紧额螺母脱落。为了防止流体介质出现腐蚀或者遇高温变形的情况发生，要科学合理地选择合适介质要求的软密封垫。
再次，如果阀座的密封面出现严重损坏时，可以放弃对阀座的使用，因为经过改善后的阀芯仍然能与同样规格的阀座配套使用。同时，在调整阀门时要做好标志记号，要轻开轻关，这样才能延长密封垫的应用周期。在高温、高压等特殊环境下，要更换阀门去使用新阀门，不要为了一味地节约成本继续使用改进后的阀门。
zui后，这种改进措施仅仅适用于流线式等构造比较简略单一的截止阀，流体结构形式要求不同类型的阀门，不宜采取此种方法。
3、阀门密封结构应用时应注意的问题
首先，不要让阀门在开度很小的情况下工作，如果阀针启动缓慢，在开度很小的情况下工作，这时的节流间隔小，要适当扩大锁紧机构的螺距，增大阀针开启速度和升程，工作开度就会增大，可有效延长阀门的使用周期。
其次，介质温度对阀门的使用周期会产生很大影响，过高的介质温度会缩短阀门的使用周期，所以，要尽量不使阀门在高温介质下工作，所以，在卸压阀处添加冷却装置，能够有效延长阀门的使用周期。装配或者替换针阀时一定要适当清洗针阀，以免有杂质掺入，会加快针阀的损坏。
再次，要定期对高压介质进行过滤与清洁，加液体要使用过滤器进行过滤，如果过滤器使用的次数过多，就应该适当减短使用周期，还要时常对油箱进行清理，定时更换新介质，依据装备的实际情况要适当减短清洗和换油周期。

  1、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着减小。
    2、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。
    3、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。
    4、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的。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。
    5、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）。
    6、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zui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?0.4兆帕斯卡压力下的水压密封性试验。
    7、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着影响。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。
    8、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，是使密封面具有较小的刚性，即弹性变形尽可能大些。

4、总结
本文针对阀门的密封结构展开讨论，首先分析了影响阀门密封程度的因素，以及如何排除不利因素，运用有利条件确保阀门的密封，然后，又具体分析了阀门结构的改进方法，以及阀门结构的防护措施，又逐步阐述了阀门密封结构应用时应该注意的问题，阀门的结构密封程度是影响阀门质量的重要因素，也在一定程度上觉得了阀门的使用周期。所以，一定要做好阀门的结构密封工作，确保阀门安全工作，为人们的日常生产生活提供便利服务，节省能源，降低生产成本，提高经济收益。与本文相关的产品有石油化工一体式防泄漏保温球阀