阀用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效分析及改进(2)

2013-06-08 刘洁 华东理工大学

3、改进方案与实施

  通过失效原因分析,提出了垫片制造技术改进方案。

3.1、柔性石墨材料复合层厚度的优选

  柔性石墨层复合工艺过程中,应注意以下2个方面: 一方面在柔性石墨材料复合承压后,金属波齿尖不应突出石墨层而外露,以避免由此降低或破坏柔性石墨层的密封作用。另一方面在柔性石墨材料复合时应注意填实金属波齿结构的波谷,以防止形成波谷的空隙,而影响垫片的压缩和回弹性。基于以上考虑,选择了不同厚度的柔性石墨板材复合后进行压缩回弹性能试验,试验结果如表3。

表3 不同厚度柔性石墨复合层的金属波齿复合垫片压缩回弹性能试验结果

不同厚度柔性石墨复合层的金属波齿复合垫片压缩回弹性能试验结果

  根据GB/T19066.3-2003《柔性石墨金属波齿复合垫片技术条件》的要求,综合考虑,垫片加工工艺最终选定垫片石墨复合层厚度为1.5mm。

3.2、高温粘结与预压复合

  为了提高柔性石墨材料层与金属波齿在高条件下的粘结牢度,改用高温粘结剂。在柔性石墨层粘贴后,为促使柔性石墨材料充分地填实波谷空隙,提高垫片复合效果,增强垫片承载能力和回弹性能,垫片加工工艺过程增加了一道预压工序,预压应力为10MPa。

3.3、改进后的波齿复合垫片力学密封性能试验

  依据原垫片进行压缩回弹和密封性能测试试验标准和条件,对改进后工艺生产的垫片产品进行了力学密封性能测试,结果见表4。压力循环密封试验按照现场工况条件,垫片预紧压力35MPa,介质压力:1.0MPa→4.5MPa→1.0MPa→4.5MPa→1.0MPa→4.5MPa→1.0MPa,试验结果见表5 、图2。

表4 改进后垫片力学密封性能测试结果

改进后垫片力学密封性能测试结果

表5 改进后垫片最大密封泄漏率试验结果(ml/s)

改进后垫片最大密封泄漏率试验结果

 压力循环对密封泄漏率的影响

图2 压力循环对密封泄漏率的影响

  表4 表明,工艺改进后生产的柔性石墨金属波齿复合垫片产品具有良好的压缩回弹和密封性能,达到并超过了GB /T19066. 3-2003《柔性石墨金属波齿复合垫片技术条件》的要求。表5、图2 压力循环密封试验结果表明,生产工艺在保证垫片金属波齿结构的基础上[3],改进了石墨层的复合技术,进一步发挥了柔性石墨材料在波齿垫片结构中的密封功能,增强了波齿垫片的组合密封性能,从而提高了柔性石墨金属波齿复合垫片产品在压力波动条件下的密封可靠性。

4、结语

  通过3.5MPa 边界阀法兰用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效的分析,对复合垫片制造加工工艺技术进行了改进,新工艺生产的垫片产品已用于加氢裂化装置蒸汽管道系统,密封效果良好,解决了3.5MPa 边界阀法兰密封短期失效问题。