低溫閥門(mén)產(chǎn)生泄漏的原因分析

　　隨著工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)閥門(mén)行業(yè)提出了更嚴(yán)格的要求，尤其對(duì)低溫介質(zhì)中所使用的蝶閥，除了能滿(mǎn)足一般閥門(mén)所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門(mén)密封的可靠性，動(dòng)作的靈活性以及對(duì)低溫閥門(mén)的一些其它特殊要求。

　　眾所周知，蝶閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕(與相同壓力，相同通徑的閘閥相比可減輕40%～50%)流體阻力小、啟閉迅速等一系列優(yōu)點(diǎn)。但我國(guó)一些低溫裝置如天燃液化設(shè)備、空氣分離設(shè)備以及變壓吸附設(shè)備等化工行業(yè)所采用的閥門(mén)有80%以上是截止閥或閘閥，采用蝶閥的數(shù)量很少。分析其原因主要是過(guò)的金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能不良，以及其它一些因結(jié)構(gòu)不合理等原因造成介質(zhì)內(nèi)漏和外漏，嚴(yán)重的影響這些低溫設(shè)備的安全和正常運(yùn)行，不能滿(mǎn)足低溫設(shè)備的要求。

　　根據(jù)我國(guó)低溫裝置的不斷發(fā)展，對(duì)低溫閥門(mén)的要求日益增大，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對(duì)金屬密封蝶閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，研制出一種三偏心純金屬高密封性能的蝶閥無(wú)論介質(zhì)是高溫還是低溫均能滿(mǎn)足其需要。

　　低溫閥門(mén)產(chǎn)生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內(nèi)漏;二是外漏。

　　1)閥門(mén)產(chǎn)生內(nèi)漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當(dāng)介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們?cè)鴮?duì)DN250閥門(mén)進(jìn)行低溫試驗(yàn)，介質(zhì)為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒(méi)經(jīng)過(guò)低溫處理)發(fā)現(xiàn)密封面翹曲變形量達(dá)0.12mm左右，這是造成內(nèi)漏的主要原因。

　　新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個(gè)斜圓錐橢圓密封面，與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環(huán)組成密封副。密封環(huán)可在蝶板槽內(nèi)徑向浮動(dòng)。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，彈性密封環(huán)首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸將密封環(huán)向內(nèi)推，迫使彈性環(huán)再和斜圓錐面的長(zhǎng)軸接觸，最終導(dǎo)致彈性密封環(huán)與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環(huán)產(chǎn)生變形而達(dá)到的。因此當(dāng)閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時(shí)，都會(huì)被彈性密封環(huán)來(lái)吸收補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生泄漏和卡死現(xiàn)象。當(dāng)閥門(mén)打開(kāi)時(shí)這一彈性變形立即消失，在啟閉過(guò)程中基本沒(méi)有相對(duì)磨擦，故使用壽命長(zhǎng)。

　　2)閥門(mén)的外漏：其一是閥門(mén)與管路采用法蘭連接方式時(shí)，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結(jié)構(gòu)，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數(shù)閥門(mén)的填料采用F4，因?yàn)樗�的自滑性能好、摩擦系�?shù)小(對(duì)鋼的摩擦系數(shù)f=0.05～0.1)，又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，因此得到廣泛應(yīng)用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大;二是線(xiàn)膨脹系數(shù)大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏，造成閥桿處大量結(jié)冰，至使閥門(mén)開(kāi)啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結(jié)構(gòu)即利用F4膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，通過(guò)予留的間隙達(dá)到常溫、低溫都可以密封的目的。

　　二、閥體、閥桿軸襯的設(shè)計(jì)要求

　　1)低溫閥門(mén)殼體結(jié)構(gòu)形狀。材料選擇的正確與否對(duì)閥門(mén)的正�？煽抗ぷ饔兄鴺O其重要的意義。蝶閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與截止閥、閘閥相比，不但避免了因形狀不規(guī)則，殼體壁厚不均勻，在低溫下產(chǎn)生的冷縮，溫差應(yīng)力所引起的變形，而且由于蝶閥體積小，閥體形狀左右基本是的稱(chēng)的，因而熱容量小;予冷量消耗也小;形狀規(guī)則又便于對(duì)閥門(mén)的保冷措施。如新研制的DD363H型碟閥為保證閥門(mén)在低溫下的可靠使用，完全按照低溫閥的特殊性進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，如：殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼等。

　　2)閥桿襯套的選擇：根據(jù)用戶(hù)反映，有些低溫閥門(mén)在運(yùn)行當(dāng)中，閥門(mén)的轉(zhuǎn)動(dòng)部位發(fā)生粘滯，咬合現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，主要原因是：配對(duì)材料選擇不合理，予留冷間隙過(guò)小，以及加工精度等原因所致。在研制低溫閥門(mén)時(shí)，采取了一系列措施，防止出現(xiàn)以上現(xiàn)象。例如：我們對(duì)閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數(shù)小及自潤(rùn)滑性能的 SF-1型復(fù)合軸承，這樣可以適用于低溫閥門(mén)的一些特殊需要。