内压自封式阀门泄漏原因探讨和设计参数的选择(3)

4、分析

4.1、首次泄漏原因

　　(1) 密封环毛虫状痕迹泄漏处疑似材料的内部缺陷, 可能是材质锻造内部缺陷。在交变压力、交变高温高压及最高工作压力和温度作用下, 导致密封环泄漏处材质锻造内部缺陷不断扩展, 在锻造内部缺陷处产生介质泄漏。

　　(2) 阀体中法兰密封面直径尺寸不一致, 在轴线方向尺寸限制了密封环的上浮, 导致了在横轴方向的密封比压小。由其在交变压力、交变高温高压及最高工作压力和温度作用时, 轴线方向尺寸更加限制了密封环的上浮, 并可能使横轴方向密封比压下降, 不能保证密封的要求, 发生介质泄漏, 冲刷扩展了密封环的锻造内部缺陷, 随着时间发展泄漏量将不断扩大。

4.2、第2次泄漏原因

　　(1) 阀体中法兰密封面在横轴方向和轴线方向存在的尺寸误差没有进行修复。密封环外密封面在阀体中法兰密封面的密封中两个方向的间隙不一致, 阀体中法兰密封面在沿通道轴线方向与密封环外密封面的间隙小, 阀体中法兰密封面在横轴线方向与密封环外密封面的间隙大。介质压力(阀门检修后提供的最高试验压力15.0M Pa ) 提供给中法兰的密封力, 在阀体中法兰密封副中沿着阀体通道轴线和横轴线方向的密封比压不一致。阀体中法兰密封副在横轴线方向密封比压小, 且不能像产品出厂试验压力(42.0M Pa) 那样提供足够的密封力来增加阀体中法兰密封副在横轴线方向密封比压,满足高温高压及交变压力温度条件下介质的密封。

　　(2) 密封环外密封面在阀体中法兰密封面的密封中两个方向的间隙不一致。在交变压力和温度作用下时, 阀体通道轴线方向的间隙和阀体通道横轴线方向的间隙随着交变压力和温度作用, 发生阀体通道横轴线方向的密封副密封比压降低不能保证密封, 导致介质泄漏。

4.3、中法兰密封副误差原因

　　从零件的加工尺寸检测, 阀体中法兰密封面在沿着阀体通道轴线方向和横轴线方向尺寸一致。密封环外密封面垂直方向测量尺寸基本一致, 相差0.002mm (薄壁件属正常) , 密封环外密封面的圆度不影响密封(密封环内密封面与阀盖密封接解触时会将密封环外密封面校圆) 。经分析和验证,阀体中法兰密封面沿轴线方向和横轴线方向尺寸不一致的原因是由于阀门整机进行42.0M Pa 强度及中法兰密封副密封试验所致。

5、参数选择

　　内压自封旋启式止回阀是按专用试验台架实际使用工况进行的设计。试验台架的技术参数引入有关阀门压力等级的非标准压力级和所规定的试验压力, 即公称压力为28.0M Pa, 试验压力为42.0M Pa。

　　阀体中法兰密封面在沿轴线方向和横轴线方向变形不一致和超过允许的变形值, 从计算的角度分析是由于阀体中法兰密封面的强度不够, 在试验压力的作用下, 超过允许的变形量。

　　相同的旋启式止回阀按专用阀门设计。设计参数为设计压力17.16M Pa, 设计温度≤350℃, 工作压力13.73M Pa, 水压试验压力21.45M Pa。该产品应用在相同工况的其他试验台架上, 工作几十年无一发生泄漏。

　　实际应用说明, 阀门设计中应认真分析其工况参数, 不能盲目的引入标准规定的参数。此阀的泄漏是由于引入标准中的非压力等级, 并按标准的水压试验压力(42.0M Pa) 试验, 又没有按此参数设计中法兰强度, 出现阀体中法兰密封面在2个方向的变形不一致和过量变形。这种现象尤其不适应反复交变的高温高压运行工况。

6、结语

　　分析和使用结果证明, 若依据台架的试验压力进行设计和试验, 阀门就不会发生问题, 即节省了材料又满足了台架工况需要。因此为某些特殊工程所设计的阀门产品, 不能盲目的使用标准或引用标准中的高参数。如果阀门产品是专门为某个工程和台架专门设计(不是工程和台架选用标准阀门产品) , 一定要考虑满足工况参数和特殊工况条件,盲目引用标准中的高于台架和工程上的技术参数是不可取的。如果一定要选用标准中的高参数(这些参数在专用台架和工程的工况和试验上永远不使用的) , 则必须认真校核各部分的强度, 这样做将会导致阀门结构增大, 造成浪费, 也不适合专用试验台架和工程上的特殊需要, 一旦应用也可能给试验台架和工程上带来该产品发生泄漏的隐患。

参考文献：

〔1)杨源泉. 阀门设计手册〔M 〕. 北京: 机械工业出版社,1992.

〔2〕GB150 - 1998, 钢制压力容器〔S〕.