▲閥門泄漏事故

閥門泄露已經(jīng)成為裝置中主要泄漏源之一，因此提高閥門的防泄漏能力至關(guān)重要。防止閥門泄漏，必須掌握閥門各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的基本知識------閥門密封，這個才是重中之重。

閥門密封性原理

4 大 要 點

造成泄漏的因素主要有兩個，一個是影響密封性能的主要的因素，即密封副之間存在著間隙，另一個則是密封副的兩側(cè)之間存在著壓差。

閥門密封性原理也是從液體的密封性、氣體的密封性、泄漏通道的密封原理和閥門密封副等四個方面來分析的。

液體的密封性是通過液體的粘度和表面張力來進行。當閥門泄漏的毛細管充滿氣體的時候，表面張力可能對液體進行排斥，或者將液體引進毛細管內(nèi)。這樣就形成了相切角。當相切角小于90°的時候，液體就會被注入毛細管內(nèi)，這樣就會發(fā)生泄漏。

發(fā)生泄漏的原因在于介質(zhì)的不同性質(zhì)。用不同介質(zhì)做試驗，在條件相同的情況下，會得出不同的結(jié)果?？梢杂盟每諝饣蛴妹河偷?。而當相切角大于90°時，也會發(fā)生泄漏。

因為與金屬表面上的油脂或蠟質(zhì)薄膜有關(guān)系。一旦這些表面的薄膜被溶解掉，金屬表面的特性就發(fā)生了變化，原來被排斥的液體，就會侵濕表面，發(fā)生泄漏。針對上述情況，根據(jù)泊松公式，可以在減少毛細管直徑和介質(zhì)粘度較大的情況下，來實現(xiàn)防止泄漏或減少泄漏量的目的。

根據(jù)泊松公式，氣體的密封性與氣體分子和氣體的粘性有關(guān)。泄漏與毛細管的長度和氣體的粘度成反比，與毛細管的直徑和驅(qū)動力成正比。當毛細管的直徑和氣體分子的平均自由度相同時，氣體分子就會以自由的熱運動流進毛細管。

因此，當我們在做閥門密封試驗的時候，介質(zhì)一定要用水才能起到密封的作用，用空氣即氣體就不能起到密封的作用。

即使我們通過塑性變形方式，將毛細管直徑降到氣體分子以下，也仍然不能阻止氣體的流動。原因在于氣體仍然可以通過金屬壁擴散。所以我們在做氣體試驗時，一定要比液體試驗更加的嚴格。

閥門密封由散布在波形面上的不平整度和波峰間距離的波紋度構(gòu)成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性應(yīng)變力都較低的情況下，如果要達到密封的狀態(tài)，就需要對金屬材料的壓縮力提更高的要求，即材料的壓縮力要超過其彈性。

因此，在進行閥門設(shè)計時，密封副結(jié)合一定的硬度差來匹配。

閥門密封副是閥座和關(guān)閉件在互相接觸時進行關(guān)閉的那一部分。金屬密封面在使用過程中，容易受到夾入介質(zhì)，介質(zhì)腐蝕，磨損顆粒，氣蝕和沖刷的損害的。

比如磨損顆粒，如果磨損顆粒比表面的不平整度小，在密封面磨合時，其表面精度就會得到改善，而不會變壞。

相反，則會使表面精度變壞。因此在選擇磨損顆粒時，要綜合考慮其材料，工況，潤滑性和對密封面的腐蝕情況等因素。如同磨損顆粒一樣，我們在選擇密封件時，要綜合考慮影響其性能的各種因素，才能起到防泄漏的功能。

因此，必須選擇那些抗腐蝕，抗擦傷和耐沖刷的材料。否則，缺少任何一項要求，就會使其密封性能大大降低。

影響閥門密封的主要因素

4 種 要 素

在溫度或密封力作用的變化下，密封副的結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變化。而且這種變化會影響和改變密封副相互之間的作用力，從而使閥門密封的性能減小。

密封面的比壓大小影響著閥門密封性能大小和閥門的使用壽命。

因此，密封面比壓也是非常重要的一個因素。在相同的條件下，比壓太大會引起閥門的損壞，但比壓太小酒會造成閥門泄漏。因此，需要我們在設(shè)計時要充分考慮到比壓的合適度。

介質(zhì)的物理性質(zhì)也影響到閥門密封性能。這些物理性質(zhì)包括溫度，粘度和表面的親水性等。

溫度變化不僅影響著密封副的松弛度和零件尺寸的改變，還與氣體的粘度有著密不可分的關(guān)系。氣體粘度隨著溫度的升高或降低而增大或減小。

因此，為了減少溫度對閥門密封性能的影響程度，我們在進行密封副設(shè)計時，要把其設(shè)計成彈性閥座等具有熱補償性的閥門。

密封副質(zhì)量主要是指我們要對材料的選擇，匹配，制造精度上進行把關(guān)。比如，閥瓣與閥座密封面很吻合，能提高密封性。環(huán)向波紋度多的特點，是其迷宮密封性能好。

閥門泄露在生活、生產(chǎn)中十分普遍，輕則會造成浪費，或給生活帶來危險，如自來水閥門泄露，重則導(dǎo)致嚴重后果的發(fā)生，如化工行業(yè)的有毒、有害、易燃、易爆及腐蝕性介性質(zhì)的泄漏等，嚴重的威脅人身安全、財產(chǎn)安全和環(huán)境污染的事故。

閥門密封形式

^{2 大 形 式}

^{密封件在閥門中也是十分關(guān)鍵的部件。閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的能力，它是閥門很重要的技術(shù)性能指標。}

閥門的密封部位有三處：

1.啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處;

2.填料與閥桿和填料函的配合處;

3.閥體與閥蓋的連接處。

其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏，也就是通常所說的關(guān)不嚴，它將影響閥門截斷介質(zhì)的能力。對于截斷閥類來說，內(nèi)漏是不允許的。

后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外。外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，嚴重時還會造成事故。對于易燃易爆 、有毒或有放射的介質(zhì)，外漏更是不能允許的，因而閥門必須具有可靠的密封性能。

解決密封問題不成輕，閥門跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，大多數(shù)問題都發(fā)生在這里。下面我們將了解一下閥門動密封、靜密封問題。

閥門動密封，主指閥桿密封。不讓閥內(nèi)介質(zhì)隨閥桿運動而泄漏，是閥門動密封中心課題。

閥門動密封，以填料函為主。填料函基本形式是：

1.壓蓋式

這是用更多形式。統(tǒng)一形式又能許多細節(jié)區(qū)分。例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓(用于壓力≤16千克/平方厘米低壓閥門)、雙頭螺栓和活節(jié)螺栓等。從壓蓋來說，可分整體式和組合式。

2.壓緊螺母式

這類形式，外形尺寸小，但壓緊力受限制，只使用于小閥門。

填料函內(nèi)，以填料與閥桿直接接觸并布滿填料函，阻止介質(zhì)外漏。對填料有以下要求：

1.密封性好

2.耐侵蝕

3.磨擦系數(shù)小

4.順應(yīng)介質(zhì)溫度和壓力

經(jīng)常使用填料有：

石棉盤根：石棉盤根，耐溫文耐侵蝕性能都很好，但零丁使用時，密封效果欠安，總是浸漬或附加其他材料。油浸石棉盤根：它基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是扭制，另外一種是編結(jié)。又可分圓形和方形。

聚四氟乙烯編織盤根：將聚四氟乙烯細帶編織為盤根，有很好耐侵蝕性能，又可用于深冷介質(zhì)。

橡膠O形圈：低壓狀態(tài)下，密封效果優(yōu)秀。使用溫度受限制，如自然橡膠只能用于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為多。

此外，例如，250℃蒸氣閥門中，用石棉盤根和鉛圈交替迭合，漏汽情況就會減輕；有閥門，介質(zhì)經(jīng)常變換，如以石棉盤根和聚四氟乙烯生料帶配合使用，密封效果便好些。為減輕對閥桿磨擦，有場所，可以加二硫化鉬(M0S2)或其他潤滑劑。

▲發(fā)生泄漏時

對新穎填料，正進行著索求。例如用聚丙烯腈纖維經(jīng)聚四氟乙烯乳液浸漬，又經(jīng)預(yù)氧化后，模具中燒結(jié)壓制，可以到密封性能優(yōu)良成型填料；又如用不銹鋼薄片與石棉制成波形填料，可耐高溫、高壓與侵蝕。

化學工業(yè)和原子能工業(yè)迅速成長，易燃、易爆、劇毒和帶放射性物資增多，對閥門密封有了更嚴酷要求，有場所已沒法使用填料密封，發(fā)生了新密封形式－波紋管密封。這類密封不需填料，也叫無填料密封。

波紋管兩頭，與別零件焊死。當閥桿升降時，波紋管伸縮，波紋管自己不漏，介質(zhì)便沒法泄出。為保險起見，往往采用波紋管與填料兩重密封。

什么是靜密封呢? 

靜密封通常是指兩個靜止面之間的密封。密封辦法主要是使用墊圈。

非金屬材料：如紙、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡膠等。

紙、麻、牛皮之類，有毛細孔，易滲透，使用時須浸漬油、蠟或其他防滲透材料。一般閥門很少采用。

石棉制品，又有石棉帶、繩、板和石棉橡膠板等。其中石棉橡膠板結(jié)構(gòu)致密，耐壓性能好，耐溫性能也很好，閥門自己和閥門與管子法蘭毗連中，使用更為普遍。

塑料制品，有很好耐侵蝕性能，使用也較普遍。品種有聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍66、尼龍1010等。

橡膠制品，質(zhì)柔軟，各類橡膠劃分有一定耐酸、耐堿、耐油、耐海水能力。品種有自然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。

金屬材料：一般說，金屬材料強度高，耐溫性能強。但鉛其實不這樣，僅取它耐稀硫酸特征。經(jīng)常使用品種有黃銅、紫銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、銀、鎳等。

復(fù)合材料：例如金屬包皮(內(nèi)部石棉)墊圈、組合波形墊圈、環(huán)繞糾纏墊圈等。

使用閥門時，往往具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、環(huán)繞糾纏墊圈等。

橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不艱苦，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高方。自然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜跨越60℃；氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃；丁腈橡膠耐油，可用至80℃；氟橡膠耐侵蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強，可150℃介質(zhì)中使用。

橡膠O形墊圈：斷面外形是正圓，有一定自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。

塑料平墊圈：塑料特點是耐侵蝕性好,年夜部門塑料耐溫性能欠好。聚四氟乙烯為塑料之冠，耐侵蝕性能優(yōu)良，耐溫范圍比力寬闊，可-180℃～+200℃之內(nèi)持久使用。

聚四氟乙烯包墊圈：充實闡揚聚四氟乙烯優(yōu)點，同時彌補它彈性較差錯誤謬誤，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐侵蝕，又有優(yōu)良彈性，增強密封效果，減小壓緊力。

? 石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它組分是60～80%石棉和10～20%橡膠，和填充劑、硫化劑等。它有很好耐熱性、耐冷性、化學穩(wěn)定性，貨源豐碩，價格廉價。使用時，壓緊力沒必要。它能粘附金屬，概況涂一層石墨粉，以免拆卸時費勁。

? 金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃；鋁430℃；銅315℃；低碳鋼550℃；銀650℃；鎳810℃；蒙乃爾(鎳銅)合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64千克/平方厘米，其他材料可耐高壓。

金屬異性墊圈?

透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門。

橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。

錐面雙墊圈：用于高壓內(nèi)自慎密封。

此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只高中壓閥門中使用。

金屬包皮墊圈：金屬既有優(yōu)秀耐溫耐壓性能，又有優(yōu)良彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。

波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好特點。常采用金屬與非金屬組合形式。

環(huán)繞糾纏墊圈：是把很薄金屬帶和非金屬帶緊貼一起，環(huán)繞糾纏成多層圓形，斷面呈海浪狀，有很好彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等建造。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。

以上，講述密封墊圈性能時，列舉了一些數(shù)字。必需說明，這些數(shù)字跟法蘭形式、介質(zhì)情況和安裝修理技術(shù)等有緊密親密關(guān)系，可以跨越，達不到，耐壓和耐溫性能，也是相互轉(zhuǎn)化，例如溫度高了，耐壓能力往往下降，這些細微問題，只能實踐中體會。