阀门密封技术研究现状及发展趋势分析

发表时间:2021/1/7   来源:《工程管理前沿》2020年10月第29期   作者:史乃川
[导读] 不断变化的市场上有许多不同的阀门,但本质上是连接或缩短媒体流
        史乃川
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        摘要:不断变化的市场上有许多不同的阀门,但本质上是连接或缩短媒体流。为此,高质量的阀门必须确保媒体流能够有效地截断。设备上有缺陷的阀门导致泄漏、泄漏和难以想象的后果,因此我们知道阀门密封对生产的重要性。这可能会造成重大的经济损害和污染,从而造成巨大的生命损失。同时,安全意识越来越深,遏制安全问题的重要性是不可否认的。我国的封闭技术迄今取得了深远的发展,但只有继续研究如何扩大其生计,才能确保国有财产的安全。
        关键词:阀门密封技术;现状;发展趋势;
引言
        在对高压截止阀,止回阀,低压闸阀等设备进行设计和生产的过程中,由于一些客观因素的影响,会对生产质量造成一定的影响。阀门作为生产过程中主要内容之一,要想提高高压截止阀,止回阀,低压闸阀的生产质量,就要对其中的密封问题进行全面分析,加强对流量的控制,不断地提高生产质量和高压截止阀,止回阀,低压闸阀的性能,进而为我国工业在社会中的稳定发展提供一定的保障。
1概述
        作为广泛应用于电力、石油、化工、环保等行业的机械零件,近年来阀门逐渐向大型化、自动化、高性能化、高参数化发展。随着阀门的使用工况越来越复杂,其密封性能作为重要技术性能指标,也受到广泛关注。阀门的种类多,结构多样,为达到截断介质流动,不发生泄漏的目的,阀门需要在各种复杂工况下都能保证长时间、高质量的密封。阀门密封失效的原因有很多,如阀体与阀盖间的配合紧密程度不足、阀门结构设计的不合理、阀门密封面存在缺陷、紧固件发生松动、密封填料在高温情况下失效等等。这些问题都可能导致阀门出现密封效果问题,从而引起介质的泄漏,随着工业技术的发展,阀门对密封性能的要求也越来越高,不仅要求阀门具有高耐磨性、较强的抗腐蚀性能,还要求阀门在高温、高压及低温等复杂工况下仍可长时间的保证高密封性。
2阀门的分类与结构
        1 .截止阀。截止阀关闭,通常用于设备的进出和冷通道密封。2 .止回阀。对于水泵和冲水水等出口,需要止回阀来停止介质回流。原理是反转流体阀门。另外还有三个回流阀。3 .控制阀。要调节流量,必须使用控制阀。优点是阀门组集线器根据指定的尺寸和方向变化,然后可以改变阀门组电阻器的数量,而不会突然改变流量,从而提高性能。4 .真空类。真空管改变方向,调节气流进入真空类。例如真空阀、真空球阀等。5 .特殊用途类别。排气阀、排气阀等是特殊的装配类。例如,排气阀是一种排气阀,通常用于空调和锅炉,以降低能耗并提高效率。
3阀门密封面性能要求
        阀门密封面失效意味着阀门的密封功能丧失,严重影响了正常的产品生产。一般情况下,阀门密封面失效的原因可分为几个方面:(1)由于人为因素或加工过程导致密封面的擦伤、划伤、垫伤等缺陷位置的产生。(2)固体颗粒、气泡等非均相介质对阀门密封面的冲蚀导致密封面失效。(3)输送介质对阀门密封面具有腐蚀作用,尤其是高温条件下,腐蚀现象更加明显。为了防止阀门密封面失效,阀门的密封面应具有抗腐蚀、抗擦伤、抗冲蚀和抗气蚀等性能。
        3.1抗腐蚀
        阀门的腐蚀体现在腐蚀介质在阀门底部流动或沉积,与阀门内壁金属表面发生氧化还原反应。当阀门内壁的保护层结构被破坏就会形成腐蚀层,腐蚀层脱落,并在局部区域形成腐蚀坑,而且随着初始腐蚀坑的形成,腐蚀性介质更容易聚集在此处。腐蚀坑越来越向深处发展,导致阀门密封面的密封性能下降,甚至发生严重泄漏,因此阀门密封面材料必须具有抗腐蚀性能。以某高炉煤气管道阀门为例,煤气生产过程中产生大量的氯化氢和硫化氢等酸性气体,其与阀门内介质反应引起酸腐蚀。为防止阀门腐蚀,采用含有Cr、Ni、Mo等元素的合金作为阀门密封面的材料,在实际生产中,使用该种防腐蚀合金的烟道阀、煤燃阀、燃烧阀表现出优异的密封性能。


        3.2抗冲蚀和气蚀能力
        阀门密封面冲蚀是指流体介质对阀门密封面高速的冲刷作用,尤其是当介质中含有固体颗粒,这种现象会更加明显。当介质中的气泡粒子在阀门密封面附近破裂瞬间会产生巨大的振动波使得阀门密封面受损,即阀门密封面的气蚀现象。在高压差和高流速下,具有极高速度的介质,会对密封面产生巨大的冲击作用,使其表面形成一道道沟痕。固体微小颗粒高速冲击密封表面也会在密封表面刮出痕迹。高速流体造成的侵蚀和固体颗粒造成的侵蚀形状上基本相同,都是一条条拉长的沟槽,其方向与介质的流动方向一致。冲蚀最严重的地方一般是在阀芯的中心,因为此处流速最高。随着开度减小,冲蚀现象就会更加严重,当密封面采用硬度较高的材料时,可有效提高其抗冲蚀的能力。密封面材料的力学性能对阀门密封面的抗气蚀能力具有极大影响,抗气蚀能力与材料硬度大致成指数关系。由于气蚀现象是由于气泡不断破裂,对阀门密封面产生重复性的冲击,气蚀对阀门密封性能的影响程度与材料的疲劳强度有关。另外,水中氧气的含量、密封面的形状、出口背压等对气蚀都有影响。与冲蚀现象不同的是,气蚀侵蚀密封面产生的是大大小小的坑,并且在流速最高部位的下游气蚀现象最严重.
4提高阀门密封性能的措施
        4.1合理地选择的材料
        阀门密封是阀门工作过程中的主要内容之一,它主要的作用就是避免泄露等问题的发生,它与管路的介质会直接的接触。在对阀门使用的过程中,要想提高其质量,技术人员加强对材料的控制,对管道中的不同介质进行分析。在将预紧力施加给填料组的时候,技术人员要对填料两端的承压力方向进行控制。如果阀门在运动的时候,没有形成充足的磨耗,这个时候为了防止密封问题的出现,技术人员可以使用填料组对其进行合理的控制,为高压截止阀,止回阀,低压闸阀的安全使用提供基础。
        4.2进行科学地设计
        在对高压截止阀,止回阀,低压闸阀进行设计的过程中,除了要合理地选择材质,还要对其设计形式进行分析,主要就是阀门的填料径向移位进行有选择控制,这样才能确保每个环在填料组中都能得到有效应用。由于在对阀门进行设计的时候,在预紧力的作用下,每个单环都要具有一致的径向变形量,所以设计人员一定要保证阀杆设计的合理性,这样才能够避免介质向外穿透,从而不断提高阀门的密封性能。在对阀门进行安装的过程中,为了防止密封等问题的出现,通常会让石墨填料组的凸面正对着介质,这样不仅可以对阀门在使用过程中的压力进行合理地控制,还能有效避免阀门密封问题的产生。根据研究发现,如果阀门的内压越大,就会产生越大的填料变形,这个时候阀门的密封会具有更高的可靠性,从而进一步提高了阀门的质量。
5阀门密封技术的发展趋势分析
        (1)微型化阀门。随着极端制造技术的发展,以航天行业等高端阀门需要向微型化、精密化方向发展,但是需要解决配合部分内表面测量和微小尺寸阀门密封件测量的问题。另外在微小尺寸阀门密封件表面形貌评价方面,国内外缺乏相关的理论研究,且表面粗糙度Ra值实际评价效果较差,需集中力量进行研发。(2)特殊密封形式。如高分子化合物等生料密封材料的研发,生料在使用时可以自由成形,只要一有压力,就会形成一个均匀的环形膜,起到密封作用。另外,可以利用液态密封胶来实现阀门密封。在液体密封中,主要利用了液态密封胶的单分子膜效应,使其在适当压力下如垫圈一样地起到密封的作用。
结束语
        由此可见,随着我国经济和科学技术不断发展,我国工业生产技术也得到了一定的创新。阀门作为工业生产过程中主要内容之一,要想提高其生产质量,就要对几种常见阀门的密封问题进行全面的研究,不断提高阀门的密封性能,从而为阀门的安全使用提供保障。
参考文献
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