閥門丨閥門密封知識大全

《現代煤化工產業系列研究報告》2019版——煤制烯烴+煤制乙二醇+煤制乙醇+煤制油+煤制天然氣，《現代煤化工政策彙編及解讀》，《內蒙古煤化工戰略規劃報告》，《陝西煤化工戰略規劃報告》，諮詢微信：2303823240，加時請註明報告 。

對閥門密封性能的要求，要防止洩漏角度出發。根據其洩漏的不同部位和程度，導致閥門的洩漏情況不同，因此，需要提出不同的防漏措施。

閥門密封性原理

密封就是防止洩漏，那麼閥門密封性原理也是從防止洩漏研究的。造成洩漏的因素主要有兩個，一個是影響密封性能的最主要的因素，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、洩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

液體的密封性是通過液體的粘度和表面張力來進行。當閥門洩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。

這樣就形成了相切角。當相切角小於90°的時候，液體就會被注入毛細管內，這樣就會發生洩漏。發生洩漏的原因在於介質的不同性質。用不同介質做試驗，在條件相同的情況下，會得出不同的結果。

可以用水，用空氣或用煤油等。而當相切角大於90°時，也會發生洩漏。因為與金屬表面上的油脂或蠟質薄膜有關係。

一旦這些表面的薄膜被溶解掉，金屬表面的特性就發生了變化，原來被排斥的液體，就會侵溼表面，發生洩漏。針對上述情況，根據泊松公式，可以在減少毛細管直徑和介質粘度較大的情況下，來實現防止洩漏或減少洩漏量的目的。

氣體的密封性

根據泊松公式，氣體的密封性與氣體分子和氣體的粘性有關。洩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。原因在於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。

洩漏通道的密封原理

閥門密封由散佈在波形面上的不平整度和波峰間距離的波紋度構成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性應變力都較低的情況下，如果要達到密封的狀態，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，在進行閥門設計時，密封副結合一定的硬度差來匹配，在壓力的作用下，就會產生一定程度的塑性變形密封的效果。

如果密封表面都是金屬材料，那麼表面不平整的凸出點就會最早的出現，在最初只需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點產生塑性變形。當接觸面增大時，表面的不平整就會變成塑性-彈性變形。這時處在凹處的兩面粗糙度就會存在。

需要施加能使底層材料產生嚴重塑性變形的載荷時，並且使得兩表面接觸緊密，沿著連續線和環向方向才能使這些尚存的通徑密合。

閥門密封副

閥門密封副是閥座和關閉件在互相接觸時進行關閉的那一部分。金屬密封面在使用過程中，容易受到夾入介質，介質腐蝕，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，才能起到防洩漏的功能。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

影響閥門密封的因素很多，主要有以下幾種：

密封副結構

在溫度或密封力作用的變化下，密封副的結構就會發生變化。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。

因此，在選擇密封件時，一定要選擇具有彈性變形的密封件。同時，也要注意密封面的寬度。原因在於密封副的接觸面不能完全吻合，當密封面寬度增加，就要加大密封所需要的作用力。

密封面比壓

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，但比壓太小就會造成閥門洩漏。因此，需要我們在設計時要充分考慮到比壓的合適度。

介質的物理性質

介質的物理性質也影響到閥門密封性能。這些物理性質包括溫度，粘度和表面的親水性等。溫度變化不僅影響著密封副的鬆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係。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計時，要把其設計成彈性閥座等具有熱補償性的閥門。粘度與流體的滲透能力有關。

當在相同條件下時，粘度越大，流體的滲透能力就越小。表面的親水性是指在金屬表面有一層薄膜時，要去掉這層薄膜。因為這層很薄的油膜，會破壞表面的親水性，導致堵塞流體的通道。

密封副的質量

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

閥門洩露在生活、生產中十分普遍，輕則會造成浪費，或給生活帶來危險，如自來水閥門洩露，重則導致嚴重後果的發生，如化工行業的有毒、有害、易燃、易爆及腐蝕性介性質的洩漏等，嚴重的威脅人身安全、財產安全和環境汙染的事故。

一臺依靠外力旋轉傳動開及關閉的閥門都設計有一個密封裝置既用在填料涵中裝上一定數量的填料密封圈，以至達到密封效果，但密封情況有如何呢？

閥門的填料處洩漏是閥門中最容易出現洩漏故障的部位其一，但究其原因大致有二個方面的原因。

閥門密封形式

密封件在閥門中也是十分關鍵的部件。閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質洩漏的能力，它是閥門最重要的技術性能指標。

閥門的密封部位有三處：

啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處;填料與閥杆和填料函的配合處;閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的洩漏叫做內漏，也就是通常所說的關不嚴，它將影響閥門截斷介質的能力。對於截斷閥類來說，內漏是不允許的。後兩處的洩漏叫做外漏，即介質從閥內洩漏到閥外。

外漏會造成物料損失，汙染環境，嚴重時還會造成事故。對於易燃易爆 、有毒或有放射的介質，外漏更是不能允許的，因而閥門必須具有可靠的密封性能。

如何解決密封問題不成輕忽，閥門跑、冒、滴、漏現象，盡年夜部門發生這裡。下面我們將計議閥門動密封、靜密封問題。

動密封

閥門動密封，主指閥杆密封。不讓閥內介質隨閥杆運動而洩漏，是閥門動密封中心課題。

填料函形式：閥門動密封，以填料函為主。填料函基本形式是：

1、壓蓋式：這是用最多形式。

統一形式又能許多細節區分。例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓(用於壓力≤16千克/平方釐米低壓閥門)、雙頭螺栓和活節螺栓等。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，只使用於小閥門。

填料：填料函內，以填料與閥杆直接接觸並佈滿填料函，阻止介質外漏。對填料有以下要求：

• 密封性好；
• 耐侵蝕；
• 磨擦係數小；
• 順應介質溫度和壓力。

波紋管密封：

化學工業和原子能工業迅速成長，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。當閥杆升降時，波紋管伸縮，波紋管自己不漏，介質便沒法洩出。為保險起見，往往採用波紋管與填料兩重密封。

靜密封

什麼是靜密封呢?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。

經常使用墊圈性能：

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、環繞糾纏墊圈等。

1、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，只用於壓力低、溫度不高方。自然橡膠有一定耐酸鹼性能，使用溫度不宜跨越60℃；氯丁橡膠也能耐某些酸鹼，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℃介質中使用。

2、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。

3、塑料平墊圈：塑料最年夜特點是耐侵蝕性好,年夜部門塑料耐溫性能欠好。聚四氟乙烯為塑料之冠，耐侵蝕性能優良，耐溫範圍比力寬闊，可-180℃～+200℃之內持久使用。

4、聚四氟乙烯包墊圈：充實闡揚聚四氟乙烯優點，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，又有優秀彈性，增強密封效果，減小壓緊力。

5、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、化學穩定性，貨源豐碩，價格廉價。使用時，壓緊力沒必要很年夜。它能粘附金屬，最好概況塗一層石墨粉，以免拆卸時費勁。

6、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℃，不鏽鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64千克/平方釐米，其他材料可耐高壓。

7、金屬異性墊圈：

• 透鏡墊圈：有自緊作用，使用於高壓閥門。
• 橢圓形墊圈：也屬於高壓自緊墊圈。
• 錐面雙墊圈：用於高壓內自慎密封。

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。

8、金屬包皮墊圈：金屬既有優秀耐溫耐壓性能，又有優秀彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不鏽鋼、蒙乃爾合金等。裡面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。

9、波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好特點。常採用金屬與非金屬組合形式。

10、環繞糾纏墊圈：是把很薄金屬帶和非金屬帶緊貼一起，環繞糾纏成多層圓形，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，列舉了一些數字。必需說明，這些數字跟法蘭形式、介質情況和安裝修理技術等有緊密親密關係，可以跨越，達不到，耐壓和耐溫性能，也是相互轉化，例如溫度高了，耐壓能力往往下降，這些細微問題，只能實踐中體味。

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