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1、閥門(mén)專(zhuān)業(yè)知識-閥門(mén)耐火密封結構概述

　　石化行業(yè)和一些重要工況下使用的閥門(mén)，要求在發(fā)生火災之后還能保證一定的密封和啟閉性能。閥門(mén)樣機也需要經(jīng)過(guò)耐火試驗考核通過(guò)后才能投入使用。因此，閥門(mén)在設計時(shí)要考慮到耐火試驗的影響，從根本上保證閥門(mén)的耐火性能。

2、閥門(mén)專(zhuān)業(yè)知識-閥門(mén)耐火密封結構相關(guān)標準

　　國內外有關(guān)閥門(mén)耐火試驗的常用標準有JB/T 6899-1993、API 607-2010、API 6FA-1999、API6FD-2008和ISO 10497-2010等。不同的標準考核不同類(lèi)型的閥門(mén)(表1) 。閥門(mén)耐火試驗標準的規定主要包括耐火試驗時(shí)間，試驗溫度，閥門(mén)泄漏測試方法，耐火試驗后閥門(mén)的操作方法等( 表2) 。

　　不同類(lèi)型的閥門(mén)要根據客戶(hù)要求，依據相應的標準進(jìn)行耐火試驗認證。相同結構的閥門(mén)，可以按照標準規定的覆蓋評定原則進(jìn)行評定，不需要對每種規格的閥門(mén)都進(jìn)行耐火試驗考核。通過(guò)對各個(gè)標準的綜合分析和試驗驗證，使閥門(mén)在耐火試驗過(guò)程中滿(mǎn)足耐火試驗的閥門(mén)特點(diǎn)及設計要求。通過(guò)不同類(lèi)型閥門(mén)的耐火試驗驗證，閥門(mén)在耐火試驗過(guò)程中出現的主要問(wèn)題有外密封泄漏、閥座密封泄漏、閥門(mén)零件卡阻和閥體局部開(kāi)裂等。

　　(1) 閥門(mén)外密封泄漏

　　耐火試驗持續30min 以上，閥體表面溫度達到680 ～980℃，閥體內腔溫度高達600℃，這些會(huì )造成密封件燒毀，法蘭及緊固件熱膨脹或熱變形等，從而導致密封失效，泄漏超標。

表1 閥門(mén)標準及相關(guān)試驗閥門(mén)類(lèi)型

　　(2) 閥座密封泄漏

　　閥門(mén)經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的高溫會(huì )造成閥座燒毀、閥座與閥體脫離或閥座變形等情況，影響閥門(mén)的密封。

表2 閥門(mén)試驗技術(shù)規范

　　(3) 閥門(mén)零件卡阻，無(wú)法啟閉或密封

　　零件高溫下變形、膨脹和應力釋放，導致閥門(mén)啟閉卡阻，影響正常操作，或者導致密封失效，不能達到密封效果。

　　(4) 局部閥體開(kāi)裂

　　閥體內的介質(zhì)在高溫環(huán)境中氣化，造成閥腔局部壓力過(guò)高，引起泄漏或閥體開(kāi)裂。

3、密封材料

　　閥門(mén)在耐火試驗中產(chǎn)生外泄漏的部位包括閥桿的填料密封，中法蘭的墊片密封，和其他與外部接觸的密封部位，產(chǎn)生內泄漏的部位主要是閥座密封。閥門(mén)設計中用到的密封件可以劃分為橡膠類(lèi)密封件，石棉類(lèi)密封件，塑料類(lèi)密封件，石墨類(lèi)密封件，復合類(lèi)密封件( 表3) 。

表3 各種密封件使用環(huán)境

　　在閥門(mén)耐火試驗中，閥體外部達到680 ～980℃，測溫塊中熱電偶的測量溫度高達650℃，且持續保持30min。因此，如果閥門(mén)選用的主密封材料不能滿(mǎn)足耐火試驗的密封要求，就需要增加輔助密封結構，保證閥門(mén)的密封性能。

　　通過(guò)對各種密封材料的使用溫度對比，石棉類(lèi)、石墨類(lèi)和復合類(lèi)密封件的耐火性能較好，通常用來(lái)作為閥門(mén)的常規密封或輔助密封?？紤]到石棉類(lèi)的密封件被大部分國家和地區禁止使用，石墨類(lèi)密封件和金屬+ 石墨類(lèi)復合密封件是耐火設計閥門(mén)中的最優(yōu)選擇。

4、密封結構

　　(1) 中法蘭

　　閥門(mén)的中法蘭或其他法蘭結構是閥門(mén)在耐火試驗中的主要外泄漏點(diǎn)。根據多次耐火試驗證明，閥門(mén)中法蘭泄漏量占閥門(mén)總泄漏量的85% ～97%。

　　法蘭在耐火試驗中泄漏的主要原因在于高溫環(huán)境下，緊固件和法蘭發(fā)生高溫蠕變，造成密封系統應力松弛，墊片殘余壓緊力不足，最終導致泄漏量增大，密封失效。

　　有耐火試驗要求的閥門(mén)在設計選材時(shí)，法蘭、緊固件和密封材料要盡量選用熱膨脹系數接近的材料，降低不同材料間熱膨脹系數對閥門(mén)密封的影響。

　　閥門(mén)及緊固件常用材料熱膨脹系數如表4 所示。緊固件的應變應考慮彈性應變和高溫蠕變的綜合影響，則εb為

εb = εbe + εbc(1)

　　式中εb———緊固件的總應變

　　εbe———緊固件的彈性應變

　　εbc———緊固件的高溫蠕變

表4 閥門(mén)用主要材料熱膨脹系數

　　耐火試驗閥門(mén)的中法蘭密封件多采用金屬纏繞石墨墊片。金屬纏繞石墨墊片的試驗溫度，設計壓力，墊片加工過(guò)程中的殘余壓緊應力對耐火試驗過(guò)程中的泄漏量有著(zhù)較大的影響。墊片的泄漏率L 為

　　(2) 閥座

　　有耐火性能要求的閥座密封要考慮正常使用工況下的密封和耐火試驗下的密封2 種情況。金屬密封閥座的閥門(mén)在耐火試驗中的內泄漏會(huì )有所上升，但是通常都能夠達到試驗的要求。其最主要的影響在于閥座的熱變形導致閥座與閥體之間的卡阻現象，從而造成耐火試驗后閥門(mén)無(wú)法正常啟閉，或啟閉力矩過(guò)大。因此，此類(lèi)閥門(mén)在設計時(shí)，要根據閥門(mén)的熱膨脹脹系數計算閥桿與軸套，閥座與閥體等配合件之間的配合間隙，避免出現間隙配合轉化為過(guò)盈配合，增大啟閉力矩。

　　非金屬密封的閥門(mén)在高溫時(shí)閥座會(huì )被燒毀或損壞。閥門(mén)在設計時(shí)要增設二次密封閥座。二次密封閥座在設計時(shí)要考慮到密封面粗糙度，閥座補償間隙，閥座密封性能等因素的影響( 表5) 。

表5 非金屬密封閥座補償結構常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

　　(3) 密封腔體

　　很多閥門(mén)會(huì )有一個(gè)密閉的腔體，如球閥的中腔，閘閥的中腔，旁通類(lèi)閥門(mén)的平衡腔等。在常規的使用條件下，密封腔體不會(huì )影響到閥門(mén)的性能。但是，在耐火試驗時(shí)，密閉腔體中的介質(zhì)氣化，導致腔體壓力急劇升高。試驗證明，在密閉腔體中且介質(zhì)為水時(shí)，密閉腔體的壓力能夠升高達到13 倍，極易造成閥體開(kāi)裂，或密封損壞。

　　為避免此類(lèi)情況的發(fā)生，閥門(mén)內部的密閉腔體必須要設計卸壓結構。閥門(mén)中腔的卸壓結構分為自泄壓結構和裝置泄壓結構兩種形式。自泄壓結構就是利用閥門(mén)的內腔結構特點(diǎn)，在高壓環(huán)境中自動(dòng)實(shí)現泄壓功能，比如球閥的SPE 閥座結構。裝置泄壓結構，是指在閥門(mén)結構加裝高壓卸載結構，閘閥的閥體泄壓閥等。

5、結語(yǔ)

　　有耐火試驗要求的閥門(mén)在進(jìn)行設計時(shí)，要綜合考慮高溫、局部高壓和材料的熱膨脹系數等因素對閥門(mén)的材料、密封性能和啟閉力矩等因素的影響。針對不同的閥門(mén)類(lèi)型的問(wèn)題，提前給出解決方案，實(shí)現閥門(mén)的密封可靠性，保證閥門(mén)的耐火性能要求。

產(chǎn)品訂購須知:

1.用戶(hù)已確定閥門(mén)類(lèi)型和型號（尤其是非標準型號）時(shí)，用戶(hù)應正確說(shuō)明其型號的含義和要求。

2.用戶(hù)應根據樣本所列產(chǎn)品型號進(jìn)行訂貨，如對產(chǎn)品項目有特別要求，請在訂單中說(shuō)明：

1）結構長(cháng)度2）法蘭標準3）閥門(mén)的結構形式：如通道全通徑或縮徑、體蓋連接形式4）閥門(mén)內件及對材料的其他要求5）壓力試驗、檢驗標準、標識及其他要求

3、當閥門(mén)使用的場(chǎng)合非常重要或環(huán)境比較復雜時(shí),請您盡量提供設計圖紙和詳細參數，由我們的專(zhuān)家為您審核把關(guān)

4.本公司可以根據用戶(hù)的特定要求配置電動(dòng)裝置,氣動(dòng)驅動(dòng)裝置。

5.本公司生產(chǎn)的各類(lèi)閥門(mén)可以滿(mǎn)足訂單規定的各項要求，產(chǎn)品出廠(chǎng)前均逐一按要求的相關(guān)標準進(jìn)行嚴格的檢驗和試驗。

6.滄海閥門(mén)所有產(chǎn)品質(zhì)保時(shí)間為：客戶(hù)正式安裝使用12個(gè)月之內或產(chǎn)品出廠(chǎng)18個(gè)月之內。

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