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閥門的動(dòng)密封、靜密封問題如何解決
點(diǎn)擊次數(shù)：383 發(fā)布時(shí)間：2013-5-30
閥門的動(dòng)密封、靜密封問題如何解決？上海明保下面簡析
如何解決的密封問題不可忽視，因?yàn)殚y門的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，絕大部分發(fā)生在這里。
動(dòng)密封
閥門的動(dòng)密封，主要是指閥桿密封。不讓閥內(nèi)介質(zhì)隨閥桿運(yùn)動(dòng)而泄漏，是閥門動(dòng)密封的中心課題。
填料函形式
目前，閥門動(dòng)密封，以填料函為主。填料函的基本形式是：
（1）壓蓋式
這是用得zui多的形式。
同一形式又能許多細(xì)節(jié)區(qū)別。例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓（用于壓力≤16公斤/平方厘米的低壓閥門）、雙頭螺栓和活節(jié)螺栓等。從壓蓋來說，可分整體式和組合式。
?。?）壓緊螺母式
這種形式，外形尺寸小，但壓緊力受限制，只使用于小閥門。
填料
填料函內(nèi)，以填料與閥桿直接接觸并充滿填料函，阻止介質(zhì)外漏。對(duì)填料有以下要求：
?。?）密封性好;
（2）耐腐蝕;
?。?）磨擦系數(shù)小;
（4）適應(yīng)介質(zhì)溫度和壓力。
常用填料有：
（1）石棉盤根：石棉盤根，耐溫和耐腐蝕性能都很好，但單獨(dú)使用時(shí)，密封效果不佳，所以總是浸漬或附加其他材料。油浸石棉盤根：它的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是扭制，另一種是編結(jié)。又可分圓形和方形。
?。?）聚四氟乙烯編織盤根：將聚四氟乙烯細(xì)帶編織為盤根，有*的耐腐蝕性能，又可用于深冷介質(zhì)。
?。?）橡膠O形圈：在低壓狀態(tài)下，密封效果良好。使用溫度受限制，如天然橡膠只能用于60℃。
?。?）塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形狀。所用塑料以聚四氟乙烯為多，也有采用尼龍66和尼龍1010的。
此外，使用單位根據(jù)自己的需要，常常探索各種有效的填料形式。例如，在250℃蒸氣閥門中，用石棉盤根和鉛圈交替迭合，漏汽情況就會(huì)減輕;有的閥門，介質(zhì)經(jīng)常變換，如以石棉盤根和聚四氟乙烯生料帶共同使用，密封效果便好些。為減輕對(duì)閥桿的磨擦，有的場(chǎng)合，可以加二硫化鉬（M0S2）或其他潤滑劑。
目前，對(duì)新穎填料，正進(jìn)行著探索。例如用聚丙烯腈纖維經(jīng)聚四氟乙烯乳液浸漬，又經(jīng)預(yù)氧化后，在模具中燒結(jié)壓制，可以得到密封性能優(yōu)異的成型填料;又如用不銹鋼薄片與石棉制成波形填料，可耐高溫、高壓與腐蝕。
波紋管密封
隨著化學(xué)工業(yè)和原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆、劇毒和帶放射性的物質(zhì)增多，對(duì)閥門密封有了更嚴(yán)格的要求，有的場(chǎng)合已無法使用填料密封，因此產(chǎn)生了新的密封形式-波紋管密封。這種密封不需填料，所以也叫無填料密封。
波紋管的兩端，與別的零件焊死的。當(dāng)閥桿升降時(shí)，波紋管伸縮，只要波紋管本身不漏，介質(zhì)便無法泄出。為保險(xiǎn)起見，往往采用波紋管與填料的雙重密封。
靜密封
靜密封通常是指兩個(gè)靜止面之間的密封。密封辦法主要是使用墊圈。
墊圈材料
?。?）非金屬材料：如紙、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡膠等
紙、麻、牛皮之類，有毛細(xì)孔，易滲透，使用時(shí)須浸漬油、蠟或其他防滲透材料。一般閥門很少采用。
石棉制品，又有石棉帶、繩、板和石棉橡膠板等。其中石棉橡膠板結(jié)構(gòu)致密，耐壓性能好，耐溫性能也很好，在閥門本身和閥門與管子的法蘭連接中，使用極為廣泛。
塑料制品，有很好的耐腐蝕性能，使用也較普遍。品種有聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍66、尼龍1010等。
橡膠制品，質(zhì)地柔軟，各種橡膠分別有一定耐、耐堿、耐油、耐海水的能力。品種有天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。
?。?）金屬材料：一般地說，金屬材料強(qiáng)度高，耐溫性能強(qiáng)。但鉛并不這樣，僅取的特性。常用品種有黃銅、紫銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、銀、鎳等。
?。?）復(fù)合材料：例如金屬包皮（內(nèi)部石棉）墊圈、組合波形墊圈、纏繞墊圈等。
常用墊圈性能
使用閥門時(shí)，往往根據(jù)具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
（1）橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時(shí)不費(fèi)力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃;氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃;丁腈橡膠耐油，可用至80℃;氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強(qiáng)，可在150℃介質(zhì)中使用。
?。?）橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
?。?）塑料平墊圈：塑料的zui大特點(diǎn)是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料，不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內(nèi)長期使用。
?。?）聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發(fā)揮聚四氟乙烯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)它彈性較差的缺點(diǎn)，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強(qiáng)密封效果，減小壓緊力。
?。?）石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且貨源豐富，價(jià)格便宜。使用時(shí)，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以表面涂一層石墨粉，以免拆卸時(shí)費(fèi)勁。
石棉橡膠板有四種顏色：灰色，用于低壓（牌號(hào)XB-200，耐壓≤16公斤/平方厘米，耐溫200℃）;紅色，用于中壓（牌號(hào)XB-350，耐壓可達(dá)40公斤/平方厘米，耐溫350℃）;紫紅色，用于高壓（牌號(hào)XB-450，耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃）;綠色，用于油類，耐壓性能也很好。
?。?）金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃;鋁430℃;銅315℃;低碳鋼550℃;銀650℃;鎳810℃;蒙乃爾（鎳銅）合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高壓。
?。?）金屬異性墊圈：
透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門。
橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。
錐面雙墊圈：用于高壓內(nèi)自緊密封。
此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中壓閥門中使用。
?。?）金屬包皮墊圈：金屬既有良好的耐溫耐壓性能，又有良好的彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。
?。?）波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好的特點(diǎn)。常采用金屬與非金屬組合的形式。
（10）纏繞墊圈：是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起，纏繞成多層的圓形，斷面呈波浪狀，有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上，講述密封墊圈性能時(shí)，列舉了一些數(shù)字。必須說明，這些數(shù)字跟法蘭形式、介質(zhì)情況和安裝修理技術(shù)等有密切的關(guān)系，有時(shí)可以超過，有時(shí)達(dá)不到，而且耐壓和耐溫性能，也是互相轉(zhuǎn)化的，例如溫度高了，耐壓能力往往降低，這些細(xì)微的問題，只能在實(shí)踐中體會(huì)。
新材料和新技術(shù)
以上介紹的密封墊圈還很不全面，況且密封技術(shù)正處于迅猛發(fā)展中。下面舉例介紹幾項(xiàng)新材料和新技術(shù)。
?。?）液體密封：隨著高分子有機(jī)合成工業(yè)的迅猛發(fā)展，近年出現(xiàn)了液態(tài)密封膠，使用于靜密封;這項(xiàng)新技術(shù)，通常叫做液體密封。液體密封的原理，是利用液態(tài)密封膠的粘附性、流動(dòng)性和單分子膜效應(yīng)（越薄的膜自然回復(fù)傾向越大），在適當(dāng)壓力下，使它象墊圈一樣地起作用。所以對(duì)使用著的密封膠，也叫做液體墊圈。
（2）聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有機(jī)化合物，它在燒結(jié)成制品之前，叫做生料，質(zhì)地柔軟，也有單分子膜效應(yīng)。用生料做成的帶叫生料帶，可以卷成盤長期保存。使用時(shí)能自由成形，任意接頭，只要一有壓力，便形成一個(gè)均勻地起著密封作用的環(huán)形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈，可在不取出閥瓣或閘板的情況下，撬開一縫隙，塞進(jìn)生料帶去就行了。壓緊力小，不粘手，也不粘法蘭面，更換十分方便。對(duì)于榫槽法蘭zui適宜。聚四氟乙烯生料，還可做成管形和棒狀，作密封用。
?。?）金屬空心O形圈：彈性好，壓緊力小，有自緊作用，可選用多種金屬材料，從而在低溫、高溫和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中都能適應(yīng)。
?。?）石墨板密封圈：在人們印象中，石墨是脆性物質(zhì)，缺乏彈性和韌性，但經(jīng)過特殊處理的石墨，卻是質(zhì)地柔軟，彈性良好。這樣，石墨的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，便可以在墊圈材料中得以顯示;而且這種墊圈壓緊力小，密封效果異常*。這種石墨還能做成帶，跟金屬帶配合，組成性能優(yōu)異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現(xiàn)，是高溫抗腐蝕密封的重大突破。
如何解決的密封問題不可忽視，因?yàn)殚y門的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，絕大部分發(fā)生在這里。
動(dòng)密封
閥門的動(dòng)密封，主要是指閥桿密封。不讓閥內(nèi)介質(zhì)隨閥桿運(yùn)動(dòng)而泄漏，是閥門動(dòng)密封的中心課題。
填料函形式
目前，閥門動(dòng)密封，以填料函為主。填料函的基本形式是：
（1）壓蓋式
這是用得zui多的形式。
同一形式又能許多細(xì)節(jié)區(qū)別。例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓（用于壓力≤16公斤/平方厘米的低壓閥門）、雙頭螺栓和活節(jié)螺栓等。從壓蓋來說，可分整體式和組合式。
?。?）壓緊螺母式
這種形式，外形尺寸小，但壓緊力受限制，只使用于小閥門。
填料
填料函內(nèi)，以填料與閥桿直接接觸并充滿填料函，阻止介質(zhì)外漏。對(duì)填料有以下要求：
?。?）密封性好;
（2）耐腐蝕;
?。?）磨擦系數(shù)小;
（4）適應(yīng)介質(zhì)溫度和壓力。
常用填料有：
（1）石棉盤根：石棉盤根，耐溫和耐腐蝕性能都很好，但單獨(dú)使用時(shí)，密封效果不佳，所以總是浸漬或附加其他材料。油浸石棉盤根：它的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是扭制，另一種是編結(jié)。又可分圓形和方形。
?。?）聚四氟乙烯編織盤根：將聚四氟乙烯細(xì)帶編織為盤根，有*的耐腐蝕性能，又可用于深冷介質(zhì)。
?。?）橡膠O形圈：在低壓狀態(tài)下，密封效果良好。使用溫度受限制，如天然橡膠只能用于60℃。
?。?）塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形狀。所用塑料以聚四氟乙烯為多，也有采用尼龍66和尼龍1010的。
此外，使用單位根據(jù)自己的需要，常常探索各種有效的填料形式。例如，在250℃蒸氣閥門中，用石棉盤根和鉛圈交替迭合，漏汽情況就會(huì)減輕;有的閥門，介質(zhì)經(jīng)常變換，如以石棉盤根和聚四氟乙烯生料帶共同使用，密封效果便好些。為減輕對(duì)閥桿的磨擦，有的場(chǎng)合，可以加二硫化鉬（M0S2）或其他潤滑劑。
目前，對(duì)新穎填料，正進(jìn)行著探索。例如用聚丙烯腈纖維經(jīng)聚四氟乙烯乳液浸漬，又經(jīng)預(yù)氧化后，在模具中燒結(jié)壓制，可以得到密封性能優(yōu)異的成型填料;又如用不銹鋼薄片與石棉制成波形填料，可耐高溫、高壓與腐蝕。
波紋管密封
隨著化學(xué)工業(yè)和原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆、劇毒和帶放射性的物質(zhì)增多，對(duì)閥門密封有了更嚴(yán)格的要求，有的場(chǎng)合已無法使用填料密封，因此產(chǎn)生了新的密封形式-波紋管密封。這種密封不需填料，所以也叫無填料密封。
波紋管的兩端，與別的零件焊死的。當(dāng)閥桿升降時(shí)，波紋管伸縮，只要波紋管本身不漏，介質(zhì)便無法泄出。為保險(xiǎn)起見，往往采用波紋管與填料的雙重密封。
靜密封
靜密封通常是指兩個(gè)靜止面之間的密封。密封辦法主要是使用墊圈。
墊圈材料
?。?）非金屬材料：如紙、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡膠等
紙、麻、牛皮之類，有毛細(xì)孔，易滲透，使用時(shí)須浸漬油、蠟或其他防滲透材料。一般閥門很少采用。
石棉制品，又有石棉帶、繩、板和石棉橡膠板等。其中石棉橡膠板結(jié)構(gòu)致密，耐壓性能好，耐溫性能也很好，在閥門本身和閥門與管子的法蘭連接中，使用極為廣泛。
塑料制品，有很好的耐腐蝕性能，使用也較普遍。品種有聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍66、尼龍1010等。
橡膠制品，質(zhì)地柔軟，各種橡膠分別有一定耐、耐堿、耐油、耐海水的能力。品種有天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。
?。?）金屬材料：一般地說，金屬材料強(qiáng)度高，耐溫性能強(qiáng)。但鉛并不這樣，僅取的特性。常用品種有黃銅、紫銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、銀、鎳等。
?。?）復(fù)合材料：例如金屬包皮（內(nèi)部石棉）墊圈、組合波形墊圈、纏繞墊圈等。
常用墊圈性能
使用閥門時(shí)，往往根據(jù)具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
（1）橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時(shí)不費(fèi)力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃;氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃;丁腈橡膠耐油，可用至80℃;氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強(qiáng)，可在150℃介質(zhì)中使用。
?。?）橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
?。?）塑料平墊圈：塑料的zui大特點(diǎn)是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料，不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內(nèi)長期使用。
?。?）聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發(fā)揮聚四氟乙烯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)它彈性較差的缺點(diǎn)，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強(qiáng)密封效果，減小壓緊力。
?。?）石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且貨源豐富，價(jià)格便宜。使用時(shí)，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以表面涂一層石墨粉，以免拆卸時(shí)費(fèi)勁。
石棉橡膠板有四種顏色：灰色，用于低壓（牌號(hào)XB-200，耐壓≤16公斤/平方厘米，耐溫200℃）;紅色，用于中壓（牌號(hào)XB-350，耐壓可達(dá)40公斤/平方厘米，耐溫350℃）;紫紅色，用于高壓（牌號(hào)XB-450，耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃）;綠色，用于油類，耐壓性能也很好。
?。?）金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃;鋁430℃;銅315℃;低碳鋼550℃;銀650℃;鎳810℃;蒙乃爾（鎳銅）合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高壓。
?。?）金屬異性墊圈：
透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門。
橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。
錐面雙墊圈：用于高壓內(nèi)自緊密封。
此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中壓閥門中使用。
?。?）金屬包皮墊圈：金屬既有良好的耐溫耐壓性能，又有良好的彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。
?。?）波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好的特點(diǎn)。常采用金屬與非金屬組合的形式。
（10）纏繞墊圈：是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起，纏繞成多層的圓形，斷面呈波浪狀，有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上，講述密封墊圈性能時(shí)，列舉了一些數(shù)字。必須說明，這些數(shù)字跟法蘭形式、介質(zhì)情況和安裝修理技術(shù)等有密切的關(guān)系，有時(shí)可以超過，有時(shí)達(dá)不到，而且耐壓和耐溫性能，也是互相轉(zhuǎn)化的，例如溫度高了，耐壓能力往往降低，這些細(xì)微的問題，只能在實(shí)踐中體會(huì)。
新材料和新技術(shù)
以上介紹的密封墊圈還很不全面，況且密封技術(shù)正處于迅猛發(fā)展中。下面舉例介紹幾項(xiàng)新材料和新技術(shù)。
?。?）液體密封：隨著高分子有機(jī)合成工業(yè)的迅猛發(fā)展，近年出現(xiàn)了液態(tài)密封膠，使用于靜密封;這項(xiàng)新技術(shù)，通常叫做液體密封。液體密封的原理，是利用液態(tài)密封膠的粘附性、流動(dòng)性和單分子膜效應(yīng)（越薄的膜自然回復(fù)傾向越大），在適當(dāng)壓力下，使它象墊圈一樣地起作用。所以對(duì)使用著的密封膠，也叫做液體墊圈。
（2）聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有機(jī)化合物，它在燒結(jié)成制品之前，叫做生料，質(zhì)地柔軟，也有單分子膜效應(yīng)。用生料做成的帶叫生料帶，可以卷成盤長期保存。使用時(shí)能自由成形，任意接頭，只要一有壓力，便形成一個(gè)均勻地起著密封作用的環(huán)形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈，可在不取出閥瓣或閘板的情況下，撬開一縫隙，塞進(jìn)生料帶去就行了。壓緊力小，不粘手，也不粘法蘭面，更換十分方便。對(duì)于榫槽法蘭zui適宜。聚四氟乙烯生料，還可做成管形和棒狀，作密封用。
?。?）金屬空心O形圈：彈性好，壓緊力小，有自緊作用，可選用多種金屬材料，從而在低溫、高溫和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中都能適應(yīng)。
?。?）石墨板密封圈：在人們印象中，石墨是脆性物質(zhì)，缺乏彈性和韌性，但經(jīng)過特殊處理的石墨，卻是質(zhì)地柔軟，彈性良好。這樣，石墨的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，便可以在墊圈材料中得以顯示;而且這種墊圈壓緊力小，密封效果異常*。這種石墨還能做成帶，跟金屬帶配合，組成性能優(yōu)異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現(xiàn)，是高溫抗腐蝕密封的重大突破。