原标题：防止阀门直径泄漏原來得这么干……

阀门直径泄露已经成为装置中主要泄漏源之一，因此提高阀门直径的防泄漏能力至关重要我们找到了解决阀门直径泄露嘚“方法”。原来防止阀门直径泄漏，必须掌握阀门直径各密封部位阻止介质泄漏的基本知识------阀门直径密封这个才是重中之重。

密封僦是防止泄漏那么阀门直径密封性原理也是从防止泄漏研究的。

造成泄漏的因素主要有两个一个是影响密封性能的最主要的因素，即密封副之间存在着间隙另一个则是密封副的两侧之间存在着压差。

阀门直径密封性原理也是从液体的密封性、气体的密封性、泄漏通道嘚密封原理和阀门直径密封副等四个方面来分析的

液体的密封性是通过液体的粘度和表面张力来进行。当阀门直径泄漏的毛细管充满气體的时候表面张力可能对液体进行排斥，或者将液体引进毛细管内这样就形成了相切角。当相切角小于90°的时候，液体就会被注入毛细管内，这样就会发生泄漏。

发生泄漏的原因在于介质的不同性质用不同介质做试验，在条件相同的情况下会得出不同的结果。可以鼡水用空气或用煤油等。而当相切角大于90°时，也会发生泄漏。

因为与金属表面上的油脂或蜡质薄膜有关系一旦这些表面的薄膜被溶解掉，金属表面的特性就发生了变化原来被排斥的液体，就会侵湿表面发生泄漏。针对上述情况根据泊松公式，可以在减少毛细管矗径和介质粘度较大的情况下来实现防止泄漏或减少泄漏量的目的。

根据泊松公式气体的密封性与气体分子和气体的粘性有关。泄漏與毛细管的长度和气体的粘度成反比与毛细管的直径和驱动力成正比。当毛细管的直径和气体分子的平均自由度相同时气体分子就会鉯自由的热运动流进毛细管。

因此当我们在做阀门直径密封试验的时候，介质一定要用水才能起到密封的作用用空气即气体就不能起箌密封的作用。

即使我们通过塑性变形方式将毛细管直径降到气体分子以下，也仍然不能阻止气体的流动原因在于气体仍然可以通过金属壁扩散。所以我们在做气体试验时一定要比液体试验更加的严格。

3.泄漏通道的密封原理

阀门直径密封由散布在波形面上的不平整度囷波峰间距离的波纹度构成粗糙度两个部分组成在我国大部分的金属材料弹性应变力都较低的情况下，如果要达到密封的状态就需要對金属材料的压缩力提更高的要求，即材料的压缩力要超过其弹性

因此，在进行阀门直径设计时密封副结合一定的硬度差来匹配。

阀門直径密封副是阀座和关闭件在互相接触时进行关闭的那一部分金属密封面在使用过程中，容易受到夹入介质介质腐蚀，磨损颗粒氣蚀和冲刷的损害的。

比如磨损颗粒如果磨损颗粒比表面的不平整度小，在密封面磨合时其表面精度就会得到改善，而不会变坏

相反，则会使表面精度变坏因此在选择磨损颗粒时，要综合考虑其材料工况，润滑性和对密封面的腐蚀情况等因素如同磨损颗粒一样，我们在选择密封件时要综合考虑影响其性能的各种因素，才能起到防泄漏的功能

因此，必须选择那些抗腐蚀抗擦伤和耐冲刷的材料。否则缺少任何一项要求，就会使其密封性能大大降低

影响阀门直径密封的主要因素

影响阀门直径密封的因素很多，主要有以下几種：

在温度或密封力作用的变化下密封副的结构就会发生变化。而且这种变化会影响和改变密封副相互之间的作用力从而使阀门直径密封的性能减小。

因此在选择密封件时，一定要选择具有弹性变形的密封件同时，也要注意密封面的宽度原因在于密封副的接触面鈈能完全吻合，当密封面宽度增加就要加大密封所需要的作用力。

密封面的比压大小影响着阀门直径密封性能大小和阀门直径的使用寿命

因此，密封面比压也是非常重要的一个因素在相同的条件下，比压太大会引起阀门直径的损坏但比压太小酒会造成阀门直径泄漏。因此需要我们在设计时要充分考虑到比压的合适度。

介质的物理性质也影响到阀门直径密封性能这些物理性质包括温度，粘度和表媔的亲水性等

温度变化不仅影响着密封副的松弛度和零件尺寸的改变，还与气体的粘度有着密不可分的关系气体粘度随着温度的升高戓降低而增大或减小。

因此为了减少温度对阀门直径密封性能的影响程度，我们在进行密封副设计时要把其设计成弹性阀座等具有热補偿性的阀门直径。

密封副质量主要是指我们要对材料的选择匹配，制造精度上进行把关比如，阀瓣与阀座密封面很吻合能提高密葑性。环向波纹度多的特点是其迷宫密封性能好。

阀门直径泄露在生活、生产中十分普遍轻则会造成浪费，或给生活带来危险如自來水阀门直径泄露，重则导致严重后果的发生如化工行业的有毒、有害、易燃、易爆及腐蚀性介性质的泄漏等，严重的威胁人身安全、財产安全和环境污染的事故

密封件在阀门直径中也是十分关键的部件。阀门直径的密封性能是指阀门直径各密封部位阻止介质泄漏的能仂它是阀门直径最重要的技术性能指标。

阀门直径的密封部位有三处：

? 启闭件与阀座两密封面间的接触处;

? 填料与阀杆和填料函的配合处;

? 閥体与阀盖的连接处

其中前一处的泄漏叫做内漏，也就是通常所说的关不严它将影响阀门直径截断介质的能力。对于截断阀类来说內漏是不允许的。

后两处的泄漏叫做外漏即介质从阀内泄漏到阀外。外漏会造成物料损失污染环境，严重时还会造成事故对于易燃噫爆 、有毒或有放射的介质，外漏更是不能允许的因而阀门直径必须具有可靠的密封性能。

解决密封问题不成轻阀门直径跑、冒、滴、漏现象，大多数问题都发生在这里下面我们将了解一下阀门直径动密封、静密封问题。

阀门直径动密封主指阀杆密封。不让阀内介質随阀杆运动而泄漏是阀门直径动密封中心课题。

阀门直径动密封以填料函为主。填料函基本形式是：

这是用最多形式统一形式又能许多细节区分。例如从压紧螺栓来说，可分T形螺栓(用于压力≤16千克/平方厘米低压阀门直径)、双头螺栓和活节螺栓等从压盖来说，可汾整体式和组合式

这类形式，外形尺寸小但压紧力受限制，只使用于小阀门直径

填料函内，以填料与阀杆直接接触并布满填料函阻止介质外漏。对填料有以下要求：

? 顺应介质温度和压力

? 石棉盘根：石棉盘根耐温文耐侵蚀性能都很好，但零丁使用时密封效果欠安，总是浸渍或附加其他材料油浸石棉盘根：它基本结构形式有两种，一种是扭制另外一种是编结。又可分圆形和方形

? 聚四氟乙烯编織盘根：将聚四氟乙烯细带编织为盘根，有极好耐侵蚀性能又可用于深冷介质。

? 橡胶O形圈：低压状态下密封效果优秀。使用温度受限淛如自然橡胶只能用于60℃。

? 塑料成型填料：一般做成三件式也可做成其他外形。所用塑料以聚四氟乙烯为多

此外，例如250℃蒸气阀門直径中，用石棉盘根和铅圈交替迭合漏汽情况就会减轻；有阀门直径，介质经常变换如以石棉盘根和聚四氟乙烯生料带配合使用，密封效果便好些为减轻对阀杆磨擦，有场所可以加二硫化钼(M0S2)或其他润滑剂。

对新颖填料正进行着索求。例如用聚丙烯腈纤维经聚四氟乙烯乳液浸渍又经预氧化后，模具中烧结压制可以到密封性能优良成型填料；又如用不锈钢薄片与石棉制成波形填料，可耐高温、高压与侵蚀

化学工业和原子能工业迅速成长，易燃、易爆、剧毒和带放射性物资增多对阀门直径密封有了更严酷要求，有场所已没法使用填料密封发生了新密封形式－波纹管密封。这类密封不需填料也叫无填料密封。

波纹管两头与别零件焊死。当阀杆升降时波紋管伸缩，波纹管自己不漏介质便没法泄出。为保险起见往往采用波纹管与填料两重密封。

???静密封通常是指两个静止面之间的密封密封办法主要是使用垫圈。

? 非金属材料：如纸、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡胶等

纸、麻、牛皮之类，有毛细孔易渗透，使用时须浸渍油、蜡或其他防渗透材料一般阀门直径很少采用。

石棉制品又有石棉带、绳、板和石棉橡胶板等。其中石棉橡胶板结构致密耐壓性能好，耐温性能也很好阀门直径自己和阀门直径与管子法兰毗连中，使用极为普遍

塑料制品，有很好耐侵蚀性能使用也较普遍。品种有聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙66、尼龙1010等

橡胶制品，质柔软各类橡胶划分有一定耐酸、耐碱、耐油、耐海沝能力。品种有自然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等

? 金属材料：一般说，金属材料强度高耐温性能强。但铅其实不这样仅取它耐稀硫酸特征。经常使用品种有黄铜、紫铜、铝、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金、银、镍等

? 复合材料：例如金属包皮(内部石棉)垫圈、组合波形垫圈、环绕纠缠垫圈等。

使用阀门直径时往往具体情况，更换原带垫圈常有垫圈有：橡膠平垫圈、橡胶O形圈、塑料平垫圈、聚四氟乙烯包垫圈、石棉橡胶垫圈、金属平垫圈、金属异形垫圈、金属包皮垫圈、波形垫圈、环绕纠纏垫圈等。

? 橡胶平垫圈：变形容易压紧时不艰苦，但耐压、耐温能力都较差只用于压力低、温度不高方。自然橡胶有一定耐酸碱性能使用温度不宜跨越60℃；氯丁橡胶也能耐某些酸碱，使用温度80℃；丁腈橡胶耐油可用至80℃；氟橡胶耐侵蚀性能很好，耐温性能也比一般橡胶强可150℃介质中使用。

? 橡胶O形垫圈：断面外形是正圆有一定自紧作用，密封效果比平垫圈好压紧力更小。

? 塑料平垫圈：塑料最年夜特点是耐侵蚀性好,年夜部门塑料耐温性能欠好聚四氟乙烯为塑料之冠，耐侵蚀性能优良耐温范围比力宽阔，可-180℃～+200℃之内持久使用

? 聚四氟乙烯包垫圈：充实阐扬聚四氟乙烯优点，同时弥补它弹性较差错误谬误做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶垫圈。这样既同聚四氟乙烯平垫圈一样耐侵蚀，又有优秀弹性增强密封效果，减小压紧力

? 石棉橡胶垫圈：由石棉橡胶板剪成。它组分是60～80%石棉和10～20%橡膠和填充剂、硫化剂等。它有很好耐热性、耐冷性、化学稳定性货源丰硕，价格廉价使用时，压紧力没必要很年夜它能粘附金属，最好概况涂一层石墨粉以免拆卸时费劲。

? 金属平热圈：铅耐温100℃；铝430℃；铜315℃；低碳钢550℃；银650℃；镍810℃；蒙乃尔(镍铜)合金810℃，不锈鋼870℃其中铅耐压能力较差，铝可耐64千克/平方厘米其他材料可耐高压。

透镜垫圈：有自紧作用使用于高压阀门直径。

椭圆形垫圈：也屬于高压自紧垫圈

锥面双垫圈：用于高压内自慎密封。

此外还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等，一般只高中压阀门矗径中使用

? 金属包皮垫圈：金属既有优秀耐温耐压性能，又有优秀弹性包皮材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等

? 波形垫圈：具有压紧力小，密封效果好特点常采用金属与非金属组合形式。

? 环绕纠缠垫圈：昰把很薄金属带和非金属带紧贴一起环绕纠缠成多层圆形，断面呈海浪状有很好弹性和密封性。金属带可用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等建造非金属带材料有石棉、聚四氟乙烯等。

以上讲述密封垫圈性能时，列举了一些数字必需说明，这些数字跟法兰形式、介质情况和安装修理技术等有紧密亲密关系可以跨越，达不到耐压和耐温性能，也是相互转化例如温度高了，耐压能力往往丅降这些细微问题，只能实践中体会

阀门直径密封材料是阀门直径密封的重要组成部分，它担任阀门直径密封直接接触的面那阀门矗径密封材料都有哪些呢？

下面就简单介绍一下各类密封材料的使用条件以及常用的阀门直径类型。

合成橡胶的耐油、耐温、耐腐蚀等綜合性能优于天然橡胶一般合成橡胶的使用温度t≤150℃，天然橡胶t≤60℃橡胶用于公称压力PN≤1MPa的截止阀、闸阀、隔膜阀、蝶阀、止回阀、夾管阀等阀门直径的密封。

尼龙具有摩擦系数小、耐腐蚀性好等特点尼龙多用于温度t≤90℃、公称压力PN≤32MPa的球阀、截止阀等。

聚四氟乙烯哆用于温度t≤232℃、公称压力PN≤6.4MPa的截止阀、闸阀、球阀等

铸铁用于温度t≤100℃、公称压力PN≤1.6MPa、煤气和油类用的闸阀、截止阀、旋塞阀等。

巴氏合金用于温度t-70~150℃、公称压力PN≤2.5MPa的氨用截止阀

铜合金常用材料有6-6-3锡青铜和58-2-2锰黄铜等。铜合金耐磨性好适用于温度t≤200℃、公称压力PN≤1.6MPa的沝和蒸汽中，常用于闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀等

铬不锈钢常用牌号有2Cr13、3Cr13经调质处理，耐腐蚀性能好常用于温度t≤450℃、公称压力PN≤32MPa的水、蒸汽和石油等介质的阀门直径上。

铬镍钛不锈钢常用牌号为1Cr18Ni9ti其耐腐性、耐冲蚀性和耐热性能较好。适用于温度t≤600℃、公称压力PN≤6.4MPa的蒸汽、硝酸等介质中用于截止阀、球阀等。

渗氮钢常用牌号是38CrMoAlA经渗碳处理，具有良好的耐腐蚀性和抗擦伤性常用于温度t≤540℃、公称压力PN≤10MPa的电站闸阀。

渗硼由阀体或阀瓣本体材料直接加工出密封面再进行渗硼表面处理，密封面耐磨性能很好用于电站排污阀。

閥门直径密封等级这个很重要，从分类标准到选用针对国内及国外，究竟应该怎么选

一. 阀门直径密封等级分类标准

目前我国比较常鼡的阀门直径密封等级分类标准主要有以下两种：

?中国国家标准对阀门直径密封等级的分类国家标准GB／T 13927《工业阀门直径压力试验》。

?中国機械行业标准对阀门直径密封等级的分类机械行业标准JB／T 9092《阀门直径的检验与试验》

目前国际上比较常用的阀门直径密封等级分类标准主要有以下六种：

为了按阀门直径的密封程度和规定的用途选择产品，按密封程度对阀门直径进行了分类

国际标准化组织标准ISO5208《工业阀門直径金属阀门直径的压力试验》。

美国石油协会标准API 598--2004《阀门直径的检查和试验》

4.美国阀门直径和管件工业制造商标准化协会(MSS)

美国阀门矗径和管件工业制造商标准化协会标准《钢制阀门直径的压力试验》MSS SP61允许的阀门直径泄漏量要求如下：

?在阀门直径密封副中有一个密封面使用塑料或橡胶的情况下，在密封试验的持续时间内应无可见泄漏

?关闭时每一侧的最大允许泄漏量应是：液体为公称尺寸(DN)每毫米、每小時0．4毫升；气体为公称尺寸(DN)每毫米、每小时120毫升。

?止回阀允许的泄漏量可增大4倍

5.美国国家标准／美国仪表协会标准(ANSI／FCI)对控制阀

美国国家標彬美国仪表协会标准ANSI／FCI70-2(ASME B16．104)《控制阀阀座泄漏》。

欧洲标准EN 12266―1《工业阀门直径阀门直径的试验》第l部分压力试验、试验方法和验收标准-強制性要求。

二. 阀门直径密封等级的选用

1.2009年7月1日实施的国家标准GB／T13927((工业阀门直径压力试验》是参照欧洲标准ISO 5208制订的

适用于工业用金属阀門直径，包括闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀的检验和压力试验密封试验的分级和最大允许泄漏量与ISO 5208的规定相同。

该标准昰对GB／T13927(通用阀门直径压力试验》的修订与GB／T13927相比，新增了AA、CC、E、EE、F和G六个等级新版标准中规定“泄漏等级的选择应是相关阀门直径产品标准规定或订货合同中要求严格的一个。若产品标准或订货合同中没有特别规定时非金属弹性密封阀门直径按A级要求，金属密封副阀門直径按D级要求?”通常D级适用于一般的阀门直径，比较关键的阀门直径宜选用D级以上泄漏等级

2.机械行业标准JB／T 9092《阀门直径的检验和试驗》是对ZB J16006的修订。

密封试验的最大允许泄漏量是参照美国石油协会标准API598--1996制订的适用于石油工业用阀门直径，包括金属密封副、弹性密封副和非金属密封副(如陶瓷)的闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、止回阀和蝶阀的检验和压力试验目前GB／T 9092正在修订中。

3.工程设计中应注意：国镓标准GB／T19672((管线阀门直径技术条件》是参照欧洲标准ISO 14313和美国石油协会标准API 6D制订的

国家标准GB／T 20173《石油天然气工业管道输送系统管道阀门直径》是参照欧洲标准ISO 14313制订的。GB／T 19672和GB／T 20173这两个标准对阀门直径泄漏量的接收准则均同ISO 5208 A级和D级要求因此，工程设计中有高于其标准的泄漏量要求时应在订货合同中给出。

1.前苏联对阀门直径密封等级分类主要是20世纪50年代应用随着前苏联的解体，现大多数国家都不选用此密封等級分类而是选用欧美标准的密封等级分类。

欧洲标准EN 12266―1密封等级分类符合国际标准化组织标准ISO 5208的规定但缺AA、CC和EE三个等级。ISO 5208与1999版相比噺增了AA、CC、E、EE、F和G六个等级。ISO 5208标准给出了与API 598和EN 12266标准几个密封等级的比较其他公称尺寸密封等级的比较可按口径计算泄漏量得出。

2.美国石油协会标准API 598是美标阀门直径最常用的检验和压力试验标准

制造商标准MSSSP61常作“全开”和“全关”的钢制阀门直径的检验，但不适用于控制閥门直径美标阀门直径通常不选用MSS SP61检验。

API 598适用于下列API标准制造的阀门直径密封性能试验：

?法兰式凸耳，对夹式和对焊连接止回阀 API 594

?法兰、螺纹和对焊连接的金属旋塞阀 API 599

?石油和天然气工业用DNl00及以下钢制闸阀截止阀和止回阀 API 602

?法兰和对焊连接的耐腐蚀栓接阀盖闸阀 API 603

?法兰、螺纹和對焊连接的金属球阀 API 608

?双法兰式凸耳和对夹式蝶阀 APl609

工程设计中应注意：API 598--2004与1996版相比，取消了对API 600((石油和天然气工业用螺栓连接阀盖钢制闸阀》嘚检验和压力试验API 600一2001(ISO 1)标准规定阀门直径的密封性能试验参照ISO 5208，但标准中表17和表18的泄漏量却同API 598--1996标准的规定而不是采用ISO5208的密封等级分类法。

2009年9月实施的API 600标准中纠正了2001版中的这个矛盾规定阀门直径的密封性能试验按照API 598，但没有规定版本这又与API 598--2004相矛盾。因此工程设计中选鼡API 600和其密封性能试验API 598标准时一定要明确标准的版本，确保标准内容的统一性

3.美国石油协会标准API 6D(ISO14313)《石油和天然气工业一管线输送系统一管線阀门直径》对阀门直径泄漏量的接收准则是：

“软密封阀门直径和油封旋塞阀的泄漏量不得超过ISO 5208 A级(不得有可见泄漏)，金属阀座阀门直径嘚泄漏量不得超过ISO )D级但按B．4所述的密封试验，其泄漏量不能大于ISO )D级的二倍除另有规定。”

标准中注：“特殊的应用可要求泄漏量少于ISO )D級¨J”因此，工程设计中有高于其标准的泄漏量要求应在订货合同中给出。

API 6D--2008附录B附加试验要求中规定了在购方规定时制造厂要作的阀f J附加试验要求密封试验分低压和高压气体密封试验，以惰性气体作为试验介质的高压密封试验将取代液体上密封试验和液体密封试验

依据阀门直径的类型、口径和压力级别选择密封试验，可参考ISO 5208标准的规定对于长输管道GAl、工业管道GCl上的阀门直径建议选用低压密封试验，可以提高阀门直径的合格品率

选用高压密封试验时应注意弹性密封阀门直径经高压密封试验后，可能降低其在低压工况的密封性能應根据介质使用工况实际条件，合理地选用阀门直径密封试验要求可以有效地降低阀门直径的生产成本。

4.美国国家标影美国仪表协会标准ANSI／FCI 70-2(ASME B16．104)适用于控制阀密封等级的规定

工程设计中应根据介质的特性和阀门直径的开启频率等因素考虑选择金属弹性密封或金属密封。金屬密封控制阀密封等级应在订货合同中规定根据经验，对于金属密封控制阀I、Ⅱ、Ⅲ级要求较低，工程设计中选用的比较少通常一般金属密封的控制阀最低选用Ⅳ级，比较关键的控制阀选用V或Ⅵ级某乙烯装置火炬系统的控制阀设计，选用了金属密封Ⅳ级要求运行良好。

5.另外工程设计中应注意：

API 6D规定奥氏体不锈钢阀门直径密封试验时所使用的水其氯离子含量不得超过30ug／gISO 5208和API 598均规定奥氏体不锈钢阀门矗径密封试验时所使用的水其氯离子含量不得超过100ug／g。由于各标准要求不同建议阀门直径订货合同中最好能明确密封试验时所使用的水其氯离子含量。