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阀门密封等级的分类?如何选用?

来源:中国泵阀网 日期:2018-10-11 15:54

阀门 密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力。阀门 的主要密封部位有:启闭 件与阀座间的吻合面、填料 与阀杆和填料函的配合、阀体与阀盖的连接处。第一处的泄漏叫内漏,它直 接影响阀门截断介质的能力和设备的正常运行。后两处的泄漏叫外漏,即介 质从阀内泄漏到阀外,它直接影响安全生产,造成 工作介质损失和企业经济损失、环境污染,严重 时会造成生产事故。特别对于高温高压、易燃易爆、有毒或腐蚀性的介质,阀门 的外漏根本是不允许的,因其 所造成的后果比内漏更为严重,因此 阀门必须具有可靠的密封性能,满足 其使用工况对泄漏量的要求。

  阀门密封等级的分类?如何选用?

  1、我国 阀门密封等级分类标准

  目前 我国比较常用的阀门密封等级分类标准主要有以下两种。

  1.1中国 国家标准对阀门密封等级的分类国家标准GB/T 13927--2008《工业阀门压力试验》。

  1.2中国 机械行业标准对阀门密封等级的分类机械行业标准JB/T 9092--1999《阀门的检验与试验》。

  2、国际 上阀门密封等级分类标准

  目前 围际上比较常用的阀门密封等级分类标准主要有以下五种。

  2.1前苏 联对阀门密封等级的分类

  为了 按阀门的密封程度和规定的用途选择产品,按密 封程度对阀门进行了分类,该分 类的基本原则见表3和表4。

  2.2国际 标准化组织对阀门密封等级的分类

  国际标准化组织标准ISO5208--2008《工业 阀门金属阀门的压力试验》。

  2.3美国石油协会(APl)对阀 门密封等级的分类美国石油协会标准API 598--2004《阀门的检查和试验》。

  2.4美国 阀门和管件工业制造商标准化协会(MSS)对阀门密封等级的分类美国 阀门和管件工业制造商标准化协会标准《钢制阀门的压力试验》MSS SP61---2003允许 的阀门泄漏量要求如下:

  在阀 门密封副中有一个密封面使用塑料或橡胶的情况下,在密 封试验的持续时间内应无可见泄漏。关闭 时每一侧的最大允许泄漏量应是:液体为公称尺寸(DN)每毫米、每小时0.4毫升;气体为公称尺寸(DN)每毫米、每小时120毫升。止回 阀允许的泄漏量可增大4倍。2.5美国国家标准/美国仪表协会标准(ANSI/FCI)对控 制阀密封等级的分类

  美国 国家标彬美国仪表协会标准ANSI/FCI70-2(ASME B16.104)-2006《控制阀阀座泄漏》。

  2.6欧盟 标准对阀门密封等级的分类

  欧洲标准EN 12266—1--2003《工业阀门阀门的试验》第l部分。压力试验、试验方法和验收标准-强制性要求。

  3、阀门密封等级的选用

  3.1国内 阀门密封等级的选用

  (1)2009年7月1日实施的国家标准GB/T13927--2008((工业阀门压力试验》是参照欧洲标准ISO 5208--2008制订的。适用 于工业用金属阀门,包括闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀 的检验和压力试验。密封 试验的分级和最大允许泄漏量与ISO 5208--2008的规定相同。该标准是对GB/T13927--1992(通用阀门压力试验》的修订,与GB/T13927--1992相比,新增了AA、CC、E、EE、F和G六个等级。新版标准中规定“泄漏 等级的选择应是相关阀门产品标准规定或订货合同中要求严格的一个。若产 品标准或订货合同中没有特别规定时,非金 属弹性密封阀门按A级要求,金属密封副阀门按D级要求···。”通常D级适用于一般的阀门,比较 关键的阀门宜选用D级以上泄漏等级。

  (2)机械行业标准JB/T 9092--1999《阀门的检验和试验》是对ZB J16006---90的修订。密封 试验的最大允许泄漏量是参照美国石油协会标准API598--1996制订的。适用 于石油工业用阀门,包括金属密封副、弹性 密封副和非金属密封副(如陶瓷)的闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、止回阀和蝶阀 的检验和压力试验。

  (3)工程设计中应注意:国家标准GB/T19672--2005((管线阀门技术条件》是参照欧洲标准ISO 14313--1999和美国石油协会标准API 6D--2002制订的。国家标准GB/T 20173--2006《石油 天然气工业管道输送系统管道阀门》是参照欧洲标准ISO 14313--1999制订的。GB/T 19672_2005和GB/T 20173--2006这两 个标准对阀门泄漏量的接收准则均同ISO 5208 A级和D级要求。因此,工程 设计中有高于其标准的泄漏量要求时,应在订货合同中给出。

  3.2国外 阀门密封等级的选用

  (1)前苏 联对阀门密封等级分类主要是20世纪50年代应用,随着前苏联的解体,现大 多数国家都不选用此密封等级分类,而是 选用欧美标准的密封等级分类。欧洲标准EN 12266—1_2003密封 等级分类符合国际标准化组织标准ISO 5208--2008的规定,但缺AA、CC和EE三个等级。ISO 5208—2008与1999版相比,新增了AA、CC、E、EE、F和G六个等级。ISO 5208--2008标准给出了与API 598和EN 12266标准 几个密封等级的比较。其他 公称尺寸密封等级的比较可按口径计算泄漏量得出。

  (2)美国石油协会标准API 598是美 标阀门最常用的检验和压力试验标准。制造商标准MSSSP61常作“全开”和“全关”的钢制阀门的检验,但不适用于控制阀门。美标阀门通常不选用MSS SP61检验。API 598--2004适用于下列API标准 制造的阀门密封性能试验:

  法兰式,凸耳,对夹 式和对焊连接止回阀API 594法兰、螺纹 和对焊连接的金属旋塞阀API 599石油和天然气工业用DNl00及以 下钢制闸阀截止阀和止回阀API 602法兰 和对焊连接的耐腐蚀栓接阀盖闸阀API 603法兰、螺纹 和对焊连接的金属球阀API 608双法兰式,凸耳和对夹式蝶阀APl609工程设计中应注意:API 598--2004与1996版相比,取消了对API 600((石油 和天然气工业用螺栓连接阀盖钢制闸阀》的检验和压力试验。API 600一2001(ISO 10434--1998)标准 规定阀门的密封性能试验参照ISO 5208,但标准中表17和表18的泄漏量却同API 598--1996标准的规定,而不是采用ISO5208的密封等级分类法。2009年9月1 13实施的API 600--2009标准中纠正了2001版中的这个矛盾,规定 阀门的密封性能试验按照API 598,但没有规定版本,这又与API 598--2004相矛盾。因此,工程设计中选用API 600和其密封性能试验API 598标准 时一定要明确标准的版本,确保 标准内容的统一性。

  (3)美国石油协会标准API 6D--2008(ISO14313--2007)《石油 和天然气工业一管线输送系统一管线阀门》对阀 门泄漏量的接收准则是:“软密 封阀门和油封旋塞阀的泄漏量不得超过ISO 5208 A级(不得有可见泄漏),金属 阀座阀门的泄漏量不得超过ISO 5208(1993)D级,但按B.4所述的密封试验,其泄漏量不能大于ISO 5208(1993)D级的二倍,除另有规定。”标准中注:“特殊 的应用可要求泄漏量少于ISO 5208(1993)D级¨J。”因此,工程 设计中有高于其标准的泄漏量要求,应在订货合同中给出。API 6D--2008附录B附加 试验要求中规定了在购方规定时制造厂要作的阀f J附加试验要求。密封 试验分低压和高压气体密封试验,以惰 性气体作为试验介质的高压密封试验将取代液体上密封试验和液体密封试验。依据阀门的类型、口径 和压力级别选择密封试验,可参考ISO 5208标准的规定。对于长输管道GAl、工业管道GCl上的 阀门建议选用低压密封试验,可以 提高阀门的合格品率。选用 高压密封试验时应注意弹性密封阀门经高压密封试验后,可能 降低其在低压工况的密封性能。应根 据介质使用工况实际条件,合理 地选用阀门密封试验要求,可以 有效地降低阀门的生产成本。

  (4)美国 国家标影美国仪表协会标准ANSI/FCI 70-2(ASME B16.104)—2006适用 于控制阀密封等级的规定。工程 设计中应根据介质的特性和阀门的开启频率等因素考虑选择金属弹性密封或金属密封。金属 密封控制阀密封等级应在订货合同中规定。根据经验,对于金属密封控制阀,I、Ⅱ、Ⅲ级要求较低,工程 设计中选用的比较少,通常 一般金属密封的控制阀最低选用Ⅳ级,比较 关键的控制阀选用V或Ⅵ级。某乙 烯装置火炬系统的控制阀设计,选用了金属密封Ⅳ级要求,运行良好。

  (5)另外 工程设计中应注意:API 6D规定 奥氏体不锈钢阀门密封试验时所使用的水其氯离子含量不得超过30ug/g,ISO 5208和API 598均规定 奥氏体不锈钢阀门密封试验时所使用的水其氯离子含量不得超过100ug/g。由于各标准要求不同,建议 阀门订货合同中最好能明确密封试验时所使用的水其氯离子含量。

  4、低泄 漏阀门密封等级分类标准

  低泄 漏阀门是指阀门实际泄漏量很小,靠常规的水压、气压 密封试验已不能判定,需要 借助更加先进的手段和仪器来检测的微小外泄漏。阀门 的这种微小的对外界环境的泄漏称为低泄漏。目前 国际上比较常用的检测阀门低泄漏的标准主要有以下三种:

  (1)美国环境保护署EPA method 21《挥发 性有机组分泄漏检测》。

  (2)国际标准化组织ISO 15848(工业阀门:低泄漏测量、试验及资格认定程序》。

  (3)壳牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312《工业阀门:低泄漏测量、分级系统、资格 认定程序及开关阀和控制阀的型式认可和产品试验》。

  美国环境保护署EPA Method 21标准 仅规定了检测方法而没有泄漏等级的划分,属于地方性标准法规,应用较少。国际标准化组织ISO 15848和壳牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312这两个标准,对于阀门的性能,都从紧密等级、耐久 等级和温度等级三个方面进行评定。紧密 等级针对阀杆和阀体密封处的泄漏,分为A,B,C三个等级,对于ISO 15848标准 阀体密封处的泄漏要求≤50 em3/m3,而阀 杆处的泄漏两个标准均是按照阀杆的直径计算的。

  ISO 15848A级密封等级最高,B,c级密封等级同SHELLMESC SPE 77/312标准。通常 低泄漏阀门的密封等级低于B级,而波 纹管密封阀门由于在阀杆密封部位采用金属波纹管密封,其密封等级低于A级。

  5、低泄漏阀门的选用

  波纹 管密封阀门是低泄漏阀门中的一种。以往 对阀门外泄漏等级有特殊要求的工况一般选用波纹管密封阀门,但由于波纹管密封阀f-JJm工难度大、技术要求高,其波 纹管材料还不能完全实现国产化,成本过高,从而 制约其在石化行业中大量推广使用。目前,随着人们的安全、环保意识地不断增强,与国 外技术合作的增多,以及 国内阀门制造厂自身技术力量不断加强,国内 技术人员对于低泄漏阀门的认识也不断提高,使其 应用范围在不断地扩大。对石 化企业中易燃易爆、有毒 介质选用的阀门如果能满足低泄漏标准,这无 疑将大大降低装置中有毒、可燃 易爆介质的排放量,避免 因阀门外漏引发火灾、爆炸、中毒 等危害生命安全的事故发生。满足ISO15848、SHELL MESC SPE 77/31标准 的低泄漏阀门与波纹管阀门相比,结构简单,加工制造容易,其成 本与通用阀门相比约高10%~20%。根据 前面对这两个标准密封等级的分析比较来看,紧密等级B级阀 门的泄漏量一般就能满足某些特殊工况的低泄漏要求,加工 精度要求比较容易达到,制造成本增加不多,其可 以代替一部分波纹管阀门的使用。目前,低泄 漏阀门对于硫化氢含量高的油气田净化系统更具有实际意义。因为 硫化氢是一种剧毒、可燃气体,比空气重,能在低洼地区聚集,吸入 一定浓度的硫化氢会伤害身体,甚至导致死亡,因此 对这类天然气净化设施的泄漏要求更加严格。

  6、结束语

  当选 取密封等级和规定的允许泄漏量时应注意,在高 压阀门中密封面间介质的泄漏会引起表面侵蚀。若是 有腐蚀性介质产生渗漏,在渗 漏处的金属会被腐蚀,随着渗漏缝隙的增大,渗漏 量也会很快的增加,以至使阀门报废。因此,对于 高压或腐蚀性介质工况工作的阀门,在保 证密封性方面应提出较高的要求。在输 送易燃易爆和有毒介质的管道中,阀门 密封面间介质的泄漏可能会造成人身危害、经济 损失甚至产生事故等。因此,对于 输送易燃易爆和有毒介质的阀门,应按 介质的危险级别合理地提出对密封性的要求。

  任何 的密封有时允许有微量的泄漏,如果 此泄漏量不起实际作用时,则可认为是密封的。阀门 制造的技术标准通常规定,金属对金属密封,在关 闭状态下进行密封性能试验时,允许有一定的泄漏量。为了 保证阀门高的密封性能,必须 特别认真地研磨密封面,增加密封面上的比压,但要 小于密封面材料的许用比压,同时 要提高结构的刚度。通过 阀门的使用经验表明,在许多情况下,对阀 门的密封性能提出过高的要求是不必要的,因为 有些工况完全允许介质有微量泄漏,因这 种泄漏量不足以影响阀门的使用。相反,提高 这些阀门的密封性能会使制造工艺复杂化,提高成本,造成不必要的浪费。阀门 本身的结构设计及制造加工对其外泄漏影响最为明显,低泄 漏阀门对于阀门的阀体、阀杆 和填料函等关键部件的设计制造加工要求更为严格,例如:

  (1)阀体和阀盖的质量,特别 是在锻造或铸造时应避免其产生折叠、夹渣、气孔、组织疏散、隐裂 纹等缺陷和成分不均。

  (2)阀杆 和阀体连接处零件等的加工质量,特别 是阀杆和填料函的粗糙度、阀杆的直线度、阀盖 填料函孔的垂直度和加工的精度。

  (3)阀门 填料函的结构选择,由于 阀杆处的密封为动密封,阀杆 在转动或滑动过程中填料容易磨损,需选 用特制的低泄漏填料密封及填料密封组合,并严 格控制填料与阀杆的间隙,填料与填料箱的间隙。

  综上所述,阀门 类型的选用除了满足工艺条件和标准规范外,还应 充分考虑各种使用工况,工程 设计中应力求选用的阀门密封等级满足安全、合理和经济的原则。

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