論述了低溫閥的啟閉密封特點(diǎn)，密封件的配伍與選擇以及各種密封副的工作特性。

1、概述

　　低溫閥門(mén)是石油化工、空氣分離和天然氣等工業(yè)不可缺少的重要設(shè)備之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定著能否安全、經(jīng)濟(jì)和持續(xù)生產(chǎn)。低溫閥的啟閉密封質(zhì)量影響閥門(mén)的質(zhì)量。

2、特點(diǎn)及參數(shù)

　　2.1、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)

　　低溫閥輸送的介質(zhì)可以是液態(tài)、氣態(tài)或二者混合介質(zhì)，其啟閉密封件有金屬- 金屬、金屬- 鑲嵌非金屬環(huán)或金屬- 特殊材料等( 圖1) 。聚合材料制成的啟閉密封件其材料性能在低溫下有很大變化，尤其是其變形大大超過(guò)金屬材料。

(a) 金屬- 金屬(b) 金屬- 鑲嵌氟塑料環(huán)(c) 金屬- 特殊聚合物

圖1 低溫閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)的主要類(lèi)型

　　2.2、主要參數(shù)

　　啟閉密封件的密封性指標(biāo)取決于密閉比壓。當(dāng)介質(zhì)壓力作用在閥瓣下面和閥瓣上面時(shí)，密封比壓q下和q上為

　　式中q0———傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用在密封面上產(chǎn)生的壓力，MPa

q0 = Q/πDb

　　p———介質(zhì)壓力，MPa

　　D———閥門(mén)密封面上的平均直徑，mm

　　b———閥座寬度，mm

　　Q———傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的作用力，N

　　d———密封閥桿用的波紋管或填料函的直徑，mm

3、密封副

　　3.1、金屬- 金屬

　　低溫閥密封副常用的材料為硅黃銅Hsi80 - 3( 閥座) - 鐵黃銅Hfe59 - 1 - 1( 閥瓣) ，或是不銹鋼1Cr18Ni9Ti - 青銅( 黃銅) 。在低溫下( - 193 ～- 253°C) 對(duì)各類(lèi)型密封副進(jìn)行多次試驗(yàn)表明，為了使氣態(tài)介質(zhì)在此溫度下保持密封性，需要相當(dāng)大的比壓。以閥瓣直徑DY = 100mm，材料為1Cr18Ni9Ti 與Hfe59 - 1 - 1 的密封副為例。圖3 為- 196 ～ 20℃的平均滲漏量，圖4 為密封副試驗(yàn)所得的關(guān)系式qmin = f( p) ，滲漏量大約為0. 1 cm3 /min。在p≤1. 1MPa 和T≥ - 196℃時(shí)，qmin = 30. 5 + 36.6p 的近似關(guān)系。在試驗(yàn)密封副的工作壽命時(shí)，密封副在前2 000 次循環(huán)期間能令人滿意的工作。以后滲漏量增加，密封對(duì)介質(zhì)的純度十分敏感。

圖3 滲漏量與比壓的關(guān)系

圖4 密封所需的最小壓力q 與工作介質(zhì)壓力的關(guān)系

　　3.2、金屬- 氟塑料

　　閥門(mén)采用氟塑料( PCTEE) 圓環(huán)嵌入閥瓣的燕尾槽結(jié)構(gòu)，在常溫下閥門(mén)具有很好的密封性。但是這類(lèi)閥門(mén)在溫度為- 196℃時(shí)，密封穩(wěn)定性差。通常在100 次循環(huán)以后滲漏量增加。在液氫中做5 000次循環(huán)壽命試驗(yàn)，最大滲漏量在兩個(gè)DY = 100 mm的閥門(mén)中達(dá)2 L /min，在兩個(gè)DY = 50mm 的閥門(mén)中達(dá)114 cm3 /min。對(duì)5 例用中心圓盤(pán)壓緊的密封面進(jìn)行試驗(yàn)，密封效果也不好。因此，在溫度為- 196℃的工況下，采用氟塑料的密封面不能保持穩(wěn)定的密封性。

　　3.3、金屬- 聚碳酸酯

　　試驗(yàn)表明，金屬- 聚碳酸酯( Polycarbonate -PC) 密封副與其他聚合材料制成的密封副相比，在使用壽命期間，具有較高的、較穩(wěn)定的密封性。為了使聚碳酸酯密封件達(dá)到密封，一般需要很高的壓力，所以截止閥的啟閉密封副使用聚碳酸酯效果較好。聚碳酸酯密封件可以在壓力為6. 4MPa，溫度低于323K 的閥門(mén)中使用。倒圓角閥座的密封效果較好。

4、結(jié)語(yǔ)

　　啟閉密封件的工作壓力、工作介質(zhì)及幾何形狀等，對(duì)啟閉密封件的性能有一定的影響。為保證低溫閥門(mén)可靠的工作，必須綜合的考慮這些因素。