李志伟
中韩（武汉）石油化工有限公司 湖北 武汉 430000
摘要：阀门在现代生产和现代生活中的重要性是显而易见的。分析阀门密封的现状，提出阀门密封的研究方法，为进一步的见解奠定基础。
关键词：阀门；密封技术；泄漏；材料
由于机器部件被用于电力、石油、化学、环境等许多行业，近年来阀门越来越成为大型化、自动化的、功能强大的、高度参数化的发展。由于阀门操作条件越来越复杂，阀门密封作为重要的技术性能指标尤其受到影响。阀门多种多样，结构各异。为了截断介质流量并防止泄漏，阀门必须能够在所有复杂情况下提供高质量的长时间密封。随着工业的发展，阀门密封性能要求提高，这不仅需要较强的耐磨性，而且需要更高的密封性能和抗腐蚀性，在复杂的操作条件下，例如高温、高压下要求阀门高密封性得以保证。
一、概述
阀门是广泛使用的机械部件，在现代生产和生活中变得越来越重要。它在高端和日常生活中都是必不可少的，因为阀门经常使用，而且有许多不同种类的阀门。这会导致维护问题。虽然阀存在于不同的选项中，但其基本功能相同，即连通或者截断介质流。因此阀门密封问题非常重要。为了保证阀门能很好地截断介质流，防止泄漏，并且阀门密封完好。阀门泄漏可能由于各种原因，例如由于结构不当、有缺陷的闭密封接触面、松动的紧固零件、阀本体与阀盖之间缺乏协调等。所有这些问题都可能导致阀门密封不好，从而可能导致泄漏。为此阀门密封对性能和质量至关重要，需要系统的研究。
二、密封研究现状
对于当前阀门的失效因素，相应的密封性研究不应局限于问题本身，而应面向多个方向。在研究当前阀门工业密封性研究时，最近的研究主要侧重于阀门密封材料(特别是工业专用阀门)的开发、设计和性能。
1.密封材料的开发。随着阀门应用的不断进步，阀门正朝着标准化、专业和特殊的方向发展。越来越困难的阀门需要新的和更高的要求。作为工业产品的物质基础，主要阀门部件材料选择的物质要求见表1。
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密封材料的开发是一种新材料，旨在满足现有密封材料的限制。采用塑料改性技术，为程控气动截止阀密封研制了PA改性的新型高分子材料。提供了一系列基于新材料及其复合材料的材料配方，形成KT系列复合材料。介绍了阀门区域中新材质的应用程序要求。对于现有的核电阀门，已经研制出了一种由堆焊材料含钴元素的密封表面。不锈钢基本体上使用激光熔覆方法改变了现状，即无钴材料不能用于核电阀门密封面上的激光堆焊。二是现有密封材料的新应用和各种密封材料的混合使用试验也是开发密封材料的研究对象。例如，使用阀门用动密封的结构、材料和特性，作为改进和优化通过阀门用动密封结构以及开发新的用动密封结构的参考。对控制风机降水的三种阀阀座软密封聚合物材料进行了阀座密封泄漏与压力的关系研究。结果表明，PCTFE材料的密封性优于PTFE和PEEK材料，入口压力稳定。对球阀有限固体接触的分析表明，聚四氟乙烯被用作球阀的基础材料，满足强度和密封强度极限的要求。对弹性连接的设计进行了改进，同时考虑了不均匀材料的特性。采用有限元法研究密封面接触压力对密封性能的影响。
2.设计密封结构。密封结构的作用是创造相当封闭的空间，保证阀门的可靠运行，实现阀门的设计功能和效率。通常，密封结构会根据其运动状态分为静态接合和动态接合。阀门密封的结构形式也影响其密封性能。在设计和改进阀门密封结构的过程中，充分利用了高压刚性密封、补偿性橡胶柔性密封和严格密封的优点，设计了软件结合的密封结构。双密封面是通过分析和了解发电厂污水排放系统和锅炉排水系统截止阀泄漏而研制的，泄漏主要是由于冲刷和压伤，阀门采用倒流结构，不仅解决了内部泄漏问题，而且总体上提高了排污疏水阀的寿命。对硬密封零泄漏双向密封污水排放节能阀整体结构进行有限元分析，从理论上确定阀门结构的薄弱环节，改进优化阀门结构设计，实现节能阀的节能效果产品密封性能通过倒装密封、碟形弹片补偿密封和双向静态密封阀座的设计得到提高，闸阀寿命得到有效延长，根据使用环境和波纹管阀门的要求，内外密封结构有使用门平面内连接结构梯形刀口。阀门的外密封结构由无泄漏点的波纹管密封，通过优化，阀门的氦泄漏率低于≤1×1０-９Pａ·ｍ３/ｓ。对于深海特殊情况，设计了一种阀杆填料密封结构，以满足深海内外的压力情况，主密封和副密封三种密封性组成。密封性试验表明，当内压达到55MPa时填料部分没有泄漏。设计了一种新型膜片式密封试验压力溢流阀，以解决主阀芯与套筒之间的密封和润滑问题。此外，还设计了动态和静态密封结构，特别是用于控制阀。例如，真空阀的外部密封结构使用置于阀座顶部和阀体之间的含氟树脂环形接头，以防止气体泄漏。
２.密封性能特性。对阀门密封性能的研究主要集中在密封结构的原理以及密封结构与泄漏率的关系等方面。阀门密封性能的研究与阀门密封结构密切相关。根据阀门密封原理，分析了阀门的密封性能。在研究钢管水压试验机锥面密封阀水路阀门原理的基础上，根据泄漏位置和泄漏程度，提出了不同的泄漏防护措施。给出了密封阀锥形密封面设计参数的计算方法，研究了比密封压力与泄漏率的关系，得出了试验条件下比密封压力修正系数。为低温密封结构的设计提供了依据，从力学角度建立了阀门泄漏率的计算公式，并用有限元法建立了阀门泄漏率的计算模型。除了泄漏率外，还利用不同位移压力下密封界面的接触压应力来评价密封性能。此外，还使用有限元分析模型获得了密封联接的载荷和卸载特性，该模型表明接触应力的分布影响密封联接的密封特性。对低温蝶阀用固体金属密封性弹性材料的密封性特性进行了研究。为了提高阀门密封性检测精度，提出了一种基于气体传感器的密封检测方法。利用检测装置测量的气体浓度差计算阀门泄漏率。
三、阀门密封技术的展望
随着科技的发展，阀门需求增加，密封技术发展，新的密封材料和技术应运而生。主要体现在以下几个方面:原材料密封，首先了解原材料的含义。原料是烧结前高度分子有机化合物。原材料是软的、易于使用的、易于更换的，可以根据需要随意制造。具有单分子膜效果和较强的密封性能。使用原材料时，可以用少量的压力制作均匀膜。液体密封。该密封阀密封技术主要采用液体密封胶实现密封效果。液体密封胶具有单层分子膜效果，可在一定压力下起到密封胶的作用。波纹管密封。该液阀密封技术的主要方法是采用波纹管实现密封效果。通常用于充填材料无法密封的情况，例如化学工业和核工业。阀门移动时，固定在其他部件上的波纹管拉伸，如果波纹管保持完好，则可用作无泄漏密封。此外，波纹管也称为未充电密封。有时，为了安全起见，使用波纹管密封和包装密封。
随着我国工业的发展，阀门运行状况日益复杂，有利于阀门密封技术的迅速发展，密封材料和结构将越来越多地得到广泛应用，对阀门密封技术的研究现状进行了需求分析。
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