如何解决阀门内漏

如何解决阀门内漏

众所周知，填料是动密封的密封材料，用来填充阀门填料箱的空间，以防止介质经由阀杆和填料箱空间泄漏。阀门的寿命在很多时候都取决于阀门密封面和填料系统的寿命。阀门对填料有四点主要的要求：①耐腐蚀；②密封性好；③摩擦系数小；④腐蚀性小（石墨石棉绳填料一定要加缓蚀剂进行防腐）。阀门的填料处泄漏是各种装置中最常见的，也是最难克服的一个故障。填料处泄漏严重的阀门，拆开后阀杆的磨损几乎都相当厉害，其主要原因是填料尺寸不规则、粗糙、硬度高；同时也存在：①填料箱内壁加工粗糙，介质向外泄漏；②阀杆刚度不够，用力关阀易高御产生弯曲，导致泄漏；③阀杆精度不高、表面粗糙度太高，材质不耐介质腐蚀；④拆装填料方法不正确⑤填料品种单调，不能满足工况要求；⑥阀杆、填料函、压盖不同轴，至使填料压偏等。这些问题集中的反映了填料选材、选型、加工、装配等设计和制造质量问题。　　目前，我国使用的密封填料，由于本身材料及结构的局限，存在着自身无法克服的弱点，例如：1）棉、麻填料：虽具有良好的柔软性和弹性，对轴杆的径向跳动阻力小。但它不耐腐蚀，又不能在高温、高压下工作，装配后须重复多次埋敏压紧。它的应用范围小，用途正在渐减; 2）石棉橡胶填料：虽能耐一定温度，具有一定的压力回弹性，但高温时易失去结晶水；橡胶受热产生蠕变，应力松弛；不耐化学腐蚀；制品表面粗糙，摩擦系数大；另外，石棉含有致癌物质，危害人体健康，国家已全面禁用；3）橡胶及其它高分子填料：易于高温粘流，易被酸碱腐蚀，又受温度限制，使用面窄；4）聚四氟乙烯填料：具有良好的化学惰性，但存在冷流和热应力松弛的缺点；5）柔性石墨填料环：较上述填料有许多优点，但强度低，单件环状结构无通用性，供需手续麻烦；制造无法连续自动化作业，质量波动大；6）碳素纤维填料：虽然有较高的强度和耐温、耐蚀性能，但其压缩回弹性较差，其纤维结构无法避免材料自身的渗漏。若浸渍其它有机物弥补上述缺陷，则耐温、耐腐蚀性能便显著下降，而其加工成本高，制品价格昂贵，应用受到限制；7）柔性石墨盘根：综合和保留了上述各类填料的优点，克服了传统密封填料所存在的弊端。具有耐高低温、良好的化学惰性、导热性、不老化、自润滑性、良好的压缩回弹性和优异的柔性。 了解上述填料的性质，视介质、温度、压力和口径以及填料的形状、规格、数量和各种填料的装配方法，合理、科学的设计、选用、装配填料，不仅能节省大量材料费用，而且能保证阀门的密封性能，提高阀门的质量。其中填料的设计是不容忽视的至关重要的问题，在长期的研究和演变过程中，人们总结出填料设计的四个主要原则1）在填料的两端采用不易弯曲的保持环，防止填料被挤出填料区域。 注意，保持环必须满足两个关键的要求：一是它必须与阀杆有配合精度要求，但不能损伤阀杆；二是它必须比填料本身更不易弯曲，以便把负载从压圈转移到填料上，而足够的易塑性能保持填料物质达到密封的形状。（特殊设计需要的保持环取决于阀门和填料的类型）2）在靠近填料处用阀杆衬套装置来保持阀杆定位。一个塑性等级材料构成的填料系统，能协助阀杆保持对中，多数填料材料是塑性的，由不易弯曲的抗压环夹持，抗压环再由非常硬的衬套夹持，这个衬套可以用来保持阀杆的同轴度，并且防止填料系统内部零件的挤压。3）采用最少数量的填料来达到密弯念枝封的要求，使热循环的不利作用减到最小；如果填料物质的损失是阀门泄漏的主要原因，将会出现使用过多填料的情况。事实上，性能实验显示出使用过多的填料，会增大摩擦力，继而增大填料物质的磨损，减少填料的寿命、增加阀杆处的泄漏。4）采用弹性工作负载施加一个恒定的和正确的填料压力（这个正确的力取决于阀门和填料的类型）。在恶劣的工况下，要求泄漏很低时用工作负载在填料上维持一个适当的力是必不可少的。填料与正确的抗压系统一起使用，或根据填料系统来修正使用的负载（填料的类型，阀门的类型和保持环的类型），这个工作负载对填料的快速挤压损失和寿命长短没有影响。工作负载也能稍微缓和热循环的负作用，如果负载弹簧尚有压缩的余地，它能减轻一些填料（但不是全部）由于热膨胀产生多余的力，并且减少挤压损失。针对目前石油、化工、天然气系统用阀普遍采用的聚四氟乙烯填料来说，以上四点：其一，由于聚四氟乙烯具有冷变形的趋向，它比多数常用的填料材质更易于挤压，因此在填料的两端必须要安装保持环，以防止填料从填料区域挤出。在采用各种保持环系统进行性能试验后证明，用双保持环组成的系统来限制聚四氟乙烯填料是非常有效的。（保持环由聚四氟乙烯填充石墨制成。）其二，聚四氟乙烯衬里的填料压圈也能代替衬套协助保持阀杆同轴度其三，由于填料在工作中常常出现松缩，填料环越大越容易出现松缩。而较深的填料函和较小的填料圈结构却能提供较好的密封能力。同时，经研究表明，容装6个填料环的内腔是最佳选择，（而在顶端的两个环对密封起着主要作用。）因此，使用狭窄的内腔放入6个填料环对阀杆密封是最有效的结构。其四，聚四氟乙烯有一个比钢铁大10倍的热膨胀系数，在热循环期间它大大的增加了填料的摩擦力和挤压损失。而采用弹性工作负载施加一个恒定的和正确的填料压力能缓和热循环的负作用。此外，填料的形状设计也较关键。就聚四氟乙烯填料而言，形状多为V形和U形，美国还有用蝶形的。（但无论用那种形状的填料，其装配时阀杆、填料函、填料压盖之间都应该保持一致的同轴度。）在填料的设计上如果能满足其上述填料设计的主要原则，即使在恶劣的工况下，所设计的填料也能满足泄漏标准而其它填料将失效。此外，填料压盖对保证填料不泄漏也具有同样的重要性。填料系统的心脏是填料函和填料压盖。其中较小、较深的填料函结构能提供较好的密封能力；而填料压盖，某些厂用于中、高压阀门的结构形式为开口式压盖活节螺栓压紧。这种开口式压盖，根据石化用阀检修现场了解的结果：在高温、高压的情况下，密封不可靠。阀门在运行中，填料压盖一方面被作用于螺栓上的预紧力所压紧，另一方面也受到阀体内介质的冲击（通过填料传递的）。在这两种正反压力及高温的影响下填料压盖会产生变形（填料压盖的边缘，即开口部位被拉斜，螺栓脱离压盖，造成泄漏）。为了消除这个泄漏，我建议阀门企业将开口式填料压盖改为封闭式填料压盖。即采用加垫的方法枣在填料压盖上另加一个不开口的垫片或采用焊接的方法封闭开口的两端，这样，即使压盖变形，螺栓也不至于滑脱。从而，消除因填料压盖变形造成的填料部位泄漏。 填料除了设计、选用之外，加工制造和填充装配也是十分重要的。填料在阀门中是最容易出现故障的部位，但在对大多数损坏的填料进行分析中得出的结论却是：大约70%的填料损坏在于人为的原因。例如，填料材质选用不适当；错误的填充方法；忽略装配的正确程序等。要消除这70%的隐患，正确的安装填料及了解填料在安装中容易出现的问题就成了必须要掌握的技能之一。阀门中使用最多的是压缩填料枣一种按使用条件不同，把各种材料组合起来制成绳状、盘状及环状的密封件；其次是柔性石墨填料。填料是安装在阀杆与阀盖填料函之间，防止介质向外渗漏的一种动密封结构。它的正确安装，应在填料装置各部件完好、填料预制成形、阀杆完好并处在开启位置（现场维修除外）的条件下进行。①安装前，无石墨的石棉填料应涂上一层片状石墨粉，填料应保持干净，石墨、密封脂不能混入杂物；②凡能在阀杆上端套入填料的阀门，都应尽量采用直接套入的方法。套入前，首先卸下支架、手轮、手柄及其它传动装置，用高于阀杆的管子作压具，压紧填料。对不能采用直接套入的，填料应切成搭接形式（这种形式对柔性石墨盘根可采用，但对人字形填料却要禁止，对O形圈却要避免）并将搭口上下错开。斜着把盘根套在阀杆上，然后上下复原，使切口吻合，轻轻地嵌入填料函中；③向填料函内装填料应一圈一圈的安放，并一圈一圈地用压具压紧压均匀。填料各圈的切口搭接位置应相互错开120°；在安装第一圈填料时应仔细检查填料底部是否平整，填料垫是否装上填料在安装过程中，相隔1~2圈应旋转一下阀杆，以免阀杆与填料咬死，影响阀门的启、闭。④填料函基本填满后，应用填料压盖压紧填料。使用压盖时用力要均匀，两边螺栓应对称的拧紧，不得把填料压盖压歪，以免填料受力不均与阀杆产生摩擦。填料压盖的压套压入填料函的深度为其高度的1/4~1/3，也可用填料一圈高度作为填料压盖压入填料函的深度，一般留有不得小于5mm预紧间隙，然后检查阀杆与填料压盖、填料压盖与填料函三者的间隙四点一致。还要旋转阀杆，阀杆应操作灵活，用力正常，无卡阻现象。如果用力过大，应适当放松一点填料压盖，减少填料对阀杆的抱紧力⑤V形填料和模压成形的填料圈应从阀杆上端慢慢地套入，套入时要防止内圈被阀杆的螺纹划伤。V形填料的下填料垫凸角向上，安放在底面；中填料的凹角向下，凸角向上，安放在填料函的中部；上填料的凹角向下，平面向上，安放在填料函上层；) ⑥有分流环的填料函应事先测量好填料函深度和分流环的位置；分流环要对准分流管口，允许稍微偏上，不允许偏下；⑦用在阀杆上的O形圈为内O形圈槽；用在气动装置活塞上的为外O形圈槽，它们都属动密封形式。动密封O形圈的安装，对无安装倒角、有螺纹和沟槽的部位应用专用工具；对O形圈拉伸安装的，轴上滑行面应光滑并涂润滑剂，O形圈应迅速滑至槽内。不得用滚动方法、手拉伸方法将O形圈套入槽内。O形圈装入槽内应无扭曲、松弛、划痕等缺陷，一般装后停一段时间，让伸张的O形圈恢复原形后，方可上盖。有档圈的O形圈结构，安装时不得去掉档圈。（O形圈的压缩变形率为16%~30%。）在填料的安装中，严禁以小代大。在填料宽度不合适的情况下，允许用比填料函槽宽大1~2mm的填料代替；不允许用锤子打扁，应用平板或碾子均匀的压扁。安装中，填料的压紧力应根据介质的压力和填料性能等因素来确定。一般情况下，同等条件的橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨填料用较小的压紧力就可密封，而石棉填料要用较大的压紧力。（填料压紧力应在保证密封的前提下，尽量减小。）在填料的安装中，容易出现的问题是：①清洁工作不彻底，操作粗心，滥用工具，即阀杆、压盖、填料函不用油清洗，甚至函内有杂物；操作不按顺序、孔用填料不用专用工具、随便用錾子切制填料、用起子安装填料等。②填料选用不当，以低代高，以窄代宽；将一般低压填料用在高温和强腐蚀介质中。③填料搭角不对，长短不一；安装在填料函中不平整、不严密。④多层填放，多层缠绕填料，一次压紧，使填料函内填料不均匀，有空隙，压紧后是外紧内松，增加了填料的泄漏。⑤填料安装太多，使填料压盖处在填料函上面，产生位移，擦伤阀杆。⑥填料压盖和填料函的预紧间隙过小，如遇填料在使用中泄漏，便无法再拧紧填料压盖。⑦填料压盖对填料压得太紧，增加了阀杆的磨损，使阀杆开闭力增大。⑧填料压盖歪斜，松紧不匀。⑨阀杆与填料压盖间隙过小，相互摩擦，磨损阀杆。⑩O形圈安装产生扭曲、划痕、拉变形等缺陷。密封填料在安装中容易出现的上述问题，其主要原因是操作者对填料密封的重要性认识不足，求快、怕麻烦、违反操作规程所引起的。　　总之，在设计、选用、加工制造和填充装配填料中，只要重视各个环节遵守规章、程序的要求，填料的一系列涉及到泄漏的问题是可以避免的，从而阀门的泄漏也是可以减少的。