探討閥門密封填料性能試驗(yàn)的校準(zhǔn)方法

郁勇

【摘 要】隨著我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)保局和國家環(huán)保部已要求煉化和石化廠啟動LDAR設(shè)備泄漏檢查程序，極大地促進(jìn)了閥門制造商逐步選擇應(yīng)用高性能填料，進(jìn)而促動填料制造商不斷提升填料的制造水平，使填料密封技術(shù)呈現(xiàn)不斷提升的趨勢。但國內(nèi)專門針對不同性能等級填料的試驗(yàn)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)不完善，導(dǎo)致閥門制造商缺少選擇合適的不同性能等級填料的指導(dǎo)依據(jù)。本文通過對我國閥門和填料試驗(yàn)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹了填料試驗(yàn)裝置、逸散性試驗(yàn)的程序、腐蝕試驗(yàn)、填料材料試驗(yàn)的程序和建議，為我國閥門密封填料性能試驗(yàn)校準(zhǔn)方法的完善提供一些切實(shí)可行的建議。

【關(guān)鍵詞】閥門；密封填料；校準(zhǔn)方法

0 前言

在工業(yè)生產(chǎn)中，閥門泄漏作為檢驗(yàn)、衡量所生產(chǎn)閥門質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，一直是大家關(guān)注的重點(diǎn)，也是眾多研究人員盡力攻克的難點(diǎn)。通常而言，閥門泄漏大致分為外漏和內(nèi)漏兩類，是分別從兩個不同方面對閥門的質(zhì)量進(jìn)行評估。內(nèi)漏是介質(zhì)在閥門內(nèi)部截斷位置的泄漏，指閥座與啟閉件之間的泄漏；外漏則是介質(zhì)泄漏到環(huán)境的泄漏，主要是閥桿與填料函、法蘭、填料函與閥體、固定軸與閥體、旁通連接件與閥體之間所發(fā)生的泄漏。一般情況下，外漏會直接導(dǎo)致環(huán)境污染、介質(zhì)損耗甚至重大安全事故，而閥門填料處是閥門外漏的主要泄漏源，因此必須對閥門填料的性能給予足夠的關(guān)注。

1 國內(nèi)閥門和填料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)閥門和填料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國發(fā)布的關(guān)于閥門試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T13927-2008《工業(yè)閥門壓力試驗(yàn)》、GB/T12224-2015《鋼制閥門一般要求》、GB/T26480-2011《閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)》、GB/T26481-2011《閥門的逸散性試驗(yàn)》等，這些標(biāo)準(zhǔn)針對各類閥門的性能都提出了明確且嚴(yán)格的規(guī)定，詳細(xì)且明確地對閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)的項(xiàng)目、程序、壓力、持續(xù)時間、測試介質(zhì)、泄漏接收等進(jìn)行規(guī)定。對于填料方面，我國發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T23262-2009《非金屬密封填料試驗(yàn)方法》、JB/T6620-2008《柔性石墨編織填料 試驗(yàn)方法》、JB/T7760-2008《閥門填料密封 試驗(yàn)規(guī)范》、JB/T7760-2008《閥門填料密封 試驗(yàn)規(guī)范》、JB/T 6617-1993《閥門用柔性石墨填料環(huán) 技術(shù)條件》。這些標(biāo)準(zhǔn)對填料的成分、密度、機(jī)械性能、耐溫?zé)У确矫娼o出的明確的規(guī)定。

這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為閥門制造商和用戶對閥門進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)收提供了指導(dǎo)依據(jù)，為國內(nèi)閥門制造商選擇和驗(yàn)收填料提供的有力的指導(dǎo)依據(jù)，對促進(jìn)我國閥門密封性的提高做出了極大的貢獻(xiàn)，為我國的工業(yè)安全提供了相對完善的保證，將我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展推向一個新的高度。

1.2 閥門和填料試驗(yàn)的現(xiàn)狀

盡管我國已經(jīng)制定了相對完善的閥門試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過程中卻存在者或多或少的問題。例如GB/T26481-2011《閥門的逸散性試驗(yàn)》僅對閥門逸散性的產(chǎn)品試驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)定，未對閥門逸散性的型式試驗(yàn)進(jìn)行規(guī)定，從而導(dǎo)致閥門制造商在閥門制造過程中，無法按照閥門不同使用工況選擇不同性能等級的填料進(jìn)行分檔生產(chǎn)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的目的；GB/T 24925-2010《低溫閥門 技術(shù)條件》中對應(yīng)軟密封閥門的泄漏要求為目視無可見泄漏，此要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國際上的標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)制造的閥門基本達(dá)不到這樣的要求。對于填料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面，已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)未能對適合不同工況的填料制造和驗(yàn)收要求給出明確的規(guī)定、未能對逸散性排放的填料、盤根的制造和驗(yàn)收要求給出明確規(guī)定，這使得國內(nèi)閥門制造商在選擇高性能填料時，只能參照國外標(biāo)準(zhǔn)，而這些國外標(biāo)準(zhǔn)也都是統(tǒng)一的高標(biāo)準(zhǔn)要求，未能考慮不同工況應(yīng)用條件對填料等級的不同要求。

我國目前制定的閥門密封和填料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)較之前已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，但這些標(biāo)準(zhǔn)依舊無法滿足我國現(xiàn)有的閥門工業(yè)發(fā)展需求，使得我國工業(yè)的較快發(fā)展、中國制造和中國創(chuàng)造的進(jìn)程受到影響。

2 閥門填料試驗(yàn)

2.1 填料試驗(yàn)裝置簡介

填料試驗(yàn)的具體裝置由填料密封測試臺架和填料本身特性測試部分組成。其中填料密封試驗(yàn)臺架是用于模擬一個使用填料作為閥桿密封的閥門，具有探測閥門填料處泄漏的功能。試驗(yàn)時閥桿處于水平位置，考慮閥門實(shí)際使用時閥桿朝向的不同，在試驗(yàn)過程中考慮能夠隨時改變閥桿的位置，并不會對閥門測試的結(jié)果產(chǎn)生干擾。另外，試驗(yàn)裝置應(yīng)配置驅(qū)動裝置以便模擬閥桿的升降或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動裝置應(yīng)確保不向閥桿施加側(cè)向荷載和橫向應(yīng)力。該裝置應(yīng)配備熱電偶和溫度監(jiān)測儀，確保提供并連續(xù)監(jiān)測填料函和流體管道在整個的熱循環(huán)過程中的溫度穩(wěn)定，避免對閥門密封填料性能試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生干擾。用于泄漏測量的裝置在應(yīng)是經(jīng)認(rèn)證的電離火焰式蒸汽分析儀，對試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集和記錄。

2.2 逸散性試驗(yàn)的程序

逸散性試驗(yàn)中的試驗(yàn)介質(zhì)一般為純度為不低于97%的甲烷氣，試驗(yàn)溫度為室溫至260℃試驗(yàn)壓力為0-4137kpa。試驗(yàn)需要1510機(jī)械循環(huán)和5次熱循環(huán)。測試持續(xù)時間為5天x最大8小時/天，機(jī)械循環(huán)最多2小時/天，每天1次溫度循環(huán)、150次環(huán)境溫度下的機(jī)械循環(huán)和150次高溫下的機(jī)械循環(huán)。試驗(yàn)人員應(yīng)記錄試驗(yàn)開始時和每50次循環(huán)時的泄漏，并進(jìn)行有效的分析和計(jì)算。允許閥門填料進(jìn)行1次調(diào)整，若調(diào)整后閥門的泄漏率超過規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)終止，避免帶來不必要的安全事故和浪費(fèi)，同時對該批閥門進(jìn)行重點(diǎn)檢查，必要時進(jìn)行重新制作。逸散性泄漏較為嚴(yán)重的閥門在生產(chǎn)過程中發(fā)生安全事故的幾率將會大大提升，會對企業(yè)生產(chǎn)的效益造成不良影響，甚至威脅到人員生命安全。對于以上程序要求，我國可以根據(jù)不同工況介質(zhì)的特點(diǎn)做適當(dāng)調(diào)整，以使該試驗(yàn)更具合理性和經(jīng)濟(jì)性。

2.3 腐蝕試驗(yàn)

腐蝕試驗(yàn)是對應(yīng)填料導(dǎo)致的相關(guān)腐蝕進(jìn)行測試，以評估填料抑制劑及閥桿冶金成分對腐蝕速率和重量損失的影響。該試驗(yàn)應(yīng)測量和記錄填料的成分、抑制劑的類型和含量、抑制劑在填料中的應(yīng)用和配置。通過將裝有填料的壓縮測試夾具放置在環(huán)境腐蝕試驗(yàn)容器內(nèi)進(jìn)行28天的環(huán)境腐蝕測試，及將裝有填料的壓縮測試夾具放置在高溫加熱室內(nèi)進(jìn)行35天的高溫腐蝕測試，獲取有效數(shù)據(jù)，以有效評估填料抑制劑及閥桿組成成分對腐蝕速率和重量損失的影響的效果。在試驗(yàn)過程中應(yīng)確保溫度和壓力持續(xù)穩(wěn)定并得到有效的監(jiān)測，以免參數(shù)的變化導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的失真。

2.4 填料材料試驗(yàn)的程序

填料材料試驗(yàn)是對填料重量損失、密度、可濾物分析以及潤滑劑含量的檢測。測試的樣品填料應(yīng)隨機(jī)抽選，從而有效地對制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行可靠的測試。為避免試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)過程中溫度變化的影響，保證整個試驗(yàn)過程中持續(xù)合理穩(wěn)定的溫度條件有著重要的意義。填料重量損失測試根據(jù)接觸環(huán)境和作用的不同對片層石墨（柔性石墨）和編織石墨分開試驗(yàn)，潤滑劑含量測試包括PTFE和濕潤滑劑的含量的測量。可跟不同工況介質(zhì)對填料成分元素的差異要求，設(shè)定專門的元素或成分檢測要求。

3 結(jié)語

閥門填料在我國工業(yè)生產(chǎn)過程極為重要，涉及到工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，對我國工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展有著重要的意義。閥門填料在使用過程中一旦發(fā)生泄漏，會帶來極大的浪費(fèi)，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。所以，我國可以針對閥門密封填料的試驗(yàn)校準(zhǔn)方法需要結(jié)合節(jié)能、環(huán)保和國際上的相關(guān)要求，同時根據(jù)實(shí)際國情和不同工況的要求分檔制定合理完善的標(biāo)準(zhǔn)，使各企業(yè)在生產(chǎn)過程中可以得到更加有效的指導(dǎo)，從而為我國工業(yè)的發(fā)展帶來更加有效的動力。

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