截止閥密封改進

                      上海申弘閥門有限公司
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹截止閥密封改進閥門上密封質量的高低是評判閥門質量的一個重要標準，閥門必須具備嚴密的密封性能，以防止閥門密封部位的內漏或外漏，重大安全事故的發生，這樣才能確保生產或生活安全地進行。主要分析如何積極改進和應用閥門密封結構。
閥門作為機器中的一個重要零件，本身的密封程度直接影響生產生活的安全進行，只有密封結構好的閥門才能節約能源，保護環境并提高工作效率，所以，閥門的密封結構一定要引起足夠重視，科學合理設計閥門密封結構，并在應用中及時改進，使閥門的密封程度更精密。
1、影響閥門密封結構的因素
一般來說，國家或者企業根據閥門的不同類型，以及他們的不同性質，來規定閥門結構的密封程度，閥門的密封程度與閥門的材料、工藝制造、設備工裝、形狀公差以及閥門各個零件的加工精度等諸多因素密切相關，這其中的哪一個環節出現問題都會直接或間接地影響閥門的密封程度，依據科學的設計標準，閥門上密封結構應該被設計成圓錐體或者球體，然而，與平面密封結構相對比，這樣的密封結構會帶來一些不利影響，例如：密封面會被擦傷，導致維修與加工工作困難重重、舉步維艱，加大了生產成本，在市場上產品的銷量也會受到很大的沖擊，又由于受技術水平的限制，閥門很難達到規定的要求標準，再經歷幾次密封性能試驗后，閥門就無所謂結構密封。
由于把閥門密封面設計成圓錐體或者球體會存在一些不利因素，所以對閥門采取平面密封設計，把閥桿和閥蓋的密封面由原來的圓錐形變為平面接觸樣式，因為這種平面接觸密封所受外界限制比較少，裝置以及設備的度或者各個零部件的形位公差不會對其造成太大的影響，這種平面密封內部結構簡單，加工容易，在閥蓋的密封部位堆焊后只需精車就可以達到設計要求。而且閥門密封測試實驗只需一次就可以達到標準的合格率，這種閥門的使用時間長短與閥門的開關次數成正比，就算萬一出現事故，維修起來也更容易。截止閥結構簡單,可通過閥桿既旋轉又升降的原理,達到閥門的開啟或截斷,并確保閥門的密封和上密封功能。由于該結構特殊的運動原理,也造成對閥門上密封副 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,又有密封副間相對滑移的摩擦)。實踐證明,閥門的上密封往往只啟閉幾次,就因為密封副間的擦傷而 引起泄漏。擦傷輕微的需拆開修復,擦傷嚴重的均因損壞而報廢,這樣的后果不但增加了企業的制造成本,而且影響閥門的性能。為解決此類問題對閥門上密封的結 構和材料做了試驗和改進。  
 ①將閥桿的上密封部位移動到閥瓣上(目的是在受力過程中,使閥瓣上的上密封面相對閥蓋上的上密封面處于靜止無滑移狀態)。此改進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構較復雜,性價比較低。  
 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合金,此方法雖然取得了較好的效果,但一方面因為司太立合金成本太高,另一方面由 于閥桿基本材料為13Cr馬氏體不銹鋼,可焊性差,堆焊時須焊前預熱,焊后保溫和焊接工藝復雜。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,此方案其性價比也不好。  
實踐證明,提高閥桿錐面硬度是提高截止閥上密封壽命的可行辦法。

    閥門的密封性能是考核閥門質量優劣的主要指標之一。閥門的密封性能主要包括兩個方面，即內漏和外漏。
    內漏是指閥座與關閉件之間對介質達到的密封程度，考核內漏的標準我國有兩個。一個是國家技術監督局2008年12月發布，2009年7月1日開始實施的國家標準GB/T13927-2008“工業閥門壓力試驗”。這個標準是參照采用標準ISO5208-2007“工業閥門閥門的壓力試驗”制訂的，另一個是原機械工業部發布的JB/T9092-1999“閥門的試驗與檢驗”，這個標準是參照符合API598-1986“閥門的檢查和試驗”制訂的。GB/T13927-2008適用于一般工業用閥門的檢驗;JB/T9092-1999適用于石油工業用閥門的檢驗。
    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。如果介質不允許排入大氣，則外漏的密封比內漏的密封更為重要。因此，閥門的密封性能應引起生產廠家的重視。
    影響閥門密封性能的因素主要有：
    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥（1）、密封面質量;（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;（5）、介質性質;（6）表面親水性;（7）密封油膜的存在;（8）、關閉件的剛性和結構特點。  

下面的表格簡單介紹了相關閥門的密封技術標準：
標準規定內容
GB/T12234-89
《大眾閥門法蘭與對焊連接鋼制閘閥》 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
閥桿上面必有一個圓錐形或球面形的上密封面，當閥門開啟式與閥蓋的上密封座吻合

2、閥門密封結構的改進方法
如果在工業生產中，閥門的密封面有所損壞可以采取以下方法對其進行修復：
1)研磨法，這種方法適用于閥門密封面受損程度比較小的情況，采用研磨石或者砂紙再添加適量的研磨劑進行研磨;
2)深度修復，用車削加工的方法對受損的密封件進行加工，但是這種方法會很浪費時間和精力，經過深度修復加工后，其材料質量和硬度，結構組織等都會發生或多或少的變化，無法達到*的使用效果。
2.1具體的改進方法
由于閥門的密封面是堅硬的材質結構，不容易修復，所以，可以把一個全螺紋狀的小螺栓焊在閥盤端面中心處，使用聚四氟乙烯板或者橡膠板等制成與閥盤密封面尺寸相符的密封墊，為了將密封墊定制在閥芯上面，可以調制墊片和螺母壓緊裝置，這樣密封墊就可以和對應的閥座一同使用。
2.2閥門改善后的效果
對改善后的閥門要多次示范驗證其精密度，當產生一系列問題時可采取一定的辦法合理解決
1)如果閥門發生內漏，只需把密封墊子進行替換，這樣能有效節約成本。
2)軟密封墊與硬質閥座密封面形成一個密封接合面，由改進前的鋼性硬密封變為軟硬接合密封，同時增大了密封面積。
3)當閥座的密封面上面受到小規模損傷時，可以調整閥門絲桿開啟度以調緊軟質密封墊作為補充。
4)改善后的閥門一旦出現問題，很容易檢修，成本低廉。
2.3加強防護措施
首先，焊著在閥盤上面的螺栓不要過長，不然會堵塞閥體的內流道，導致密封面被‘架空’無法起到密封的功效，裝配時要認真查閱并調試絲桿的展開度，確保密封面可以密切接觸。
其次，科學合理地選擇尺寸與厚度相當的調整墊，襯墊的高度要略矮于閥盤密封面臺階的厚度。讓軟密封墊和閥盤密封面密切接觸，融合在一起，使他們被存放在同一個平面。.
再次，要把擰緊的螺母進行適當的放松，以防壓緊額螺母脫落。為了防止流體介質出現腐蝕或者遇高溫變形的情況發生，要科學合理地選擇合適介質要求的軟密封墊。
再次，如果閥座的密封面出現嚴重損壞時，可以放棄對閥座的使用，因為經過改善后的閥芯仍然能與同樣規格的閥座配套使用。同時，在調整閥門時要做好標志記號，要輕開輕關，這樣才能延長密封墊的應用周期。在高溫、高壓等特殊環境下，要更換閥門去使用新閥門，不要為了一味地節約成本繼續使用改進后的閥門。
zui后，這種改進措施僅僅適用于流線式等構造比較簡略單一的截止閥，流體結構形式要求不同類型的閥門，不宜采取此種方法。
3、閥門密封結構應用時應注意的問題
首先，不要讓閥門在開度很小的情況下工作，如果閥針啟動緩慢，在開度很小的情況下工作，這時的節流間隔小，要適當擴大鎖緊機構的螺距，增大閥針開啟速度和升程，工作開度就會增大，可有效延長閥門的使用周期。
其次，介質溫度對閥門的使用周期會產生很大影響，過高的介質溫度會縮短閥門的使用周期，所以，要盡量不使閥門在高溫介質下工作，所以，在卸壓閥處添加冷卻裝置，能夠有效延長閥門的使用周期。裝配或者替換針閥時一定要適當清洗針閥，以免有雜質摻入，會加快針閥的損壞。
再次，要定期對高壓介質進行過濾與清潔，加液體要使用過濾器進行過濾，如果過濾器使用的次數過多，就應該適當減短使用周期，還要時常對油箱進行清理，定時更換新介質，依據裝備的實際情況要適當減短清洗和換油周期。

  1、密封面質量對閥門密封性能的影響閥門的密封面是指閥座與關閉件互相接觸而進行關閉的部分。當密封面上的比壓在40MPa以下時，密封面的質量對閥門密封性能起決定性作用。這是因為：當密封面上的比壓小，表面粗糙度低時，泄漏量迅速增加。當密封面上的比壓大時，表面粗糙度對泄漏量影響顯著減小。
    2、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孔的長度。當寬度加大時，流體沿毛細孔的運動行程加長，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。
    3、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系可以近似的以下式表示：G=M(N△P2+S△P)式中：M，N，S——常數系數，這些系數取決于材料、密封表面的加工質量、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對閥門密封性能的影響密封面材料及其處理狀態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。與密封有關的表面處理狀態，諸如波峰的變形，尺寸和密封間隙的改變以及其他現象都發生在金屬表層上，很明顯，表層的性能與基體材料性能有明顯區別。由加工引起的變化可以影響表層厚度50μm的。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。
    5、介質性質對閥門密封性能的影響液體介質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，黏度大的介質比黏度小的介質滲漏要小得多。氣體介質和液體介質相比差別更為明顯（飽和蒸汽除外，飽和蒸汽容易保證密封面）。
    6、表面親水性對閥門密封性能的影響表面親水性影響泄漏量是因為毛細孔特性的作用。當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zui關鍵性的場合，是采用煤油進行密封性液壓試驗的。采用腔體內灌煤油的方法進行密封性試驗，大約相當于0.3?0.4兆帕斯卡壓力下的水壓密封性試驗。
    7、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，才能使介質通過毛細孔。另外，表面上有稠密封油膜能堵塞介質的通道行程，提高連接的密封性。在采用油膜密封時應注意：當工作過程中油膜減少時，應能恢復油膜的厚度。閥門中采用的油脂不允許溶于介質之中，也不應該蒸發，硬化或有其他的化學變化。
    8、關閉件的剛性和結構特點對閥門密封性能的影響關閉件的剛性和結構的影響是由于零件的彈性作用。由于閉路閥的關閉件不是剛性，而是具有一定彈性的，在與介質有關的壓力作用下，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
本文針對閥門的密封結構展開討論，首先分析了影響閥門密封程度的因素，以及如何排除不利因素，運用有利條件確保閥門的密封，然后，又具體分析了閥門結構的改進方法，以及閥門結構的防護措施，又逐步闡述了閥門密封結構應用時應該注意的問題，閥門的結構密封程度是影響閥門質量的重要因素，也在一定程度上覺得了閥門的使用周期。所以，一定要做好閥門的結構密封工作，確保閥門安全工作，為人們的日常生產生活提供便利服務，節省能源，降低生產成本，提高經濟收益。與本文相關的產品有石油化工一體式防泄漏保溫球閥