阀门的静密封
静密封通常是指两个静止面之间的密封。密封办法主要是使用垫圈。
1) 垫圈材料
(1) 非金属材料:如纸、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡胶等。
纸、麻、牛皮之类,有毛细孔,易渗透,使用时须浸渍油、蜡或其他防渗透材料。一般阀门很少采用。 石棉制品,又有石棉带、绳、板和石棉橡胶板等。其中石棉橡胶板结构致密,耐压性能好,耐温性能也很好,阀门本身和阀门与管子法兰连接中,使用极为广泛。
塑料制品,有很好耐腐蚀性能,使用也较普遍。品种有聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙66、尼龙1010等。
橡胶制品,质柔软,各种橡胶分别有一定耐酸、耐碱、耐油、耐海水能力。品种 有天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。
(2) 金属材料:一般说,金属材料强度高,耐温性能强。但铅并不这样,仅取它耐稀硫酸特性。常用品种有黄铜、紫铜、铝、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金、银、镍等。
(3) 复合材料:例如金属包皮(内部石棉) 垫圈、组合波形垫圈、缠绕垫圈等。
2) 常用垫圈性能
使用阀门时,往往具体情况,更换原带垫圈。常有垫圈有:橡胶平垫圈、橡胶O形圈、塑料平垫圈、聚四氟乙烯包垫圈、石棉橡胶垫圈、金属平垫圈、金
属异形垫圈、金属包皮垫圈、波形垫圈、缠绕垫圈等。
(1) 橡胶平垫圈:变形容易,压紧时不费力,但耐压、耐温能力都较差,只用于压力低、温度不高方。天然橡胶有一定耐酸碱性能,使用温度不宜超过60℃;氯丁橡胶也能耐某些酸碱,使用温度80℃;丁腈橡胶耐油,可用至80℃;氟橡胶耐腐蚀性能很好,耐温性能也比一般橡胶强,可150℃介质中使用。
(2) 橡胶O形垫圈:断面形状是正圆,有一定自紧作用,密封效果比平垫圈好,压紧力更小。
(3) 塑料平垫圈:塑料最大特点是耐腐蚀性好,大部分塑料耐温性能不好。聚四氟乙烯为塑料之冠,耐腐蚀性能优异,耐温范围比较宽阔,可-180℃~+200℃之内长期使用。
(4) 聚四氟乙烯包垫圈:充分发挥聚四氟乙烯优点,同时弥补它弹性较差缺点,做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶垫圈。这样,既同聚四氟乙烯平垫圈一样耐腐蚀,又有良好弹性,增强密封效果,减小压紧力。其断面形状如图4-20所示。
(5) 石棉橡胶垫圈:由石棉橡胶板剪成。它组分是60~80%石棉和10~20%橡胶,以及填充剂、硫化剂等。它有很好耐热性、耐冷性、化学稳定性,货源丰富,价格便宜。使用时,压紧力不必很大。它能粘附金属,最好表面涂一层石墨粉,以免拆卸时费劲。
石棉橡胶板有四种颜色:灰色,用于低压(牌号XB-200,耐压≤16公斤/平方厘米,耐温200℃) ;红色,用于中压(牌号XB-350,耐压可达40公斤/平方厘米,耐温350℃) ;紫红色,用于高压(牌号XB-450,耐压100公斤/平方厘米耐温450℃) ;绿色,用于油类,耐压性能也很好。
(6) 金属平热圈:铅,耐温100℃;铝430℃;铜315℃;低碳钢550℃;银650℃;镍810℃;蒙乃尔(镍铜) 合金810℃,不锈钢870℃。其中铅耐压能力较差,铝可耐64公斤/平方厘米,其他材料可耐高压。
(7) 金属异性垫圈:
透镜垫圈:有自紧作用,使用于高压阀门。 椭圆形垫圈:也属于高压自紧垫圈。 锥面双垫圈:用于高压内自紧密封。
此外,还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等,一般只高中压阀门中使用。
(8) 金属包皮垫圈:金属既有良好耐温耐压性能,又有良好弹性。包皮材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等。
(9) 波形垫圈:具有压紧力小,密封效果好特点。常采用金属与非金属组合形式。
(10) 缠绕垫圈:是把很薄金属带和非金属带紧贴一起,缠绕成多层圆形,断面呈波浪状,有很好弹性和密封性。金属带可用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等制作。非金属带材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上,讲述密封垫圈性能时,列举了一些数字。必须说明,这些数字跟法兰形式、介质情况和安装修理技术等有密切关系,可以超过,达不到,耐压和耐温性能,也是互相转化,例如温度高了,耐压能力往往降低,这些细微问题,只能实践中体会。
3) 新材料和新技术
以上介绍密封垫圈还很不全面,密封技术正处于迅猛发展中。下面举例介绍
几项新材料和新技术。
(1) 液体密封:高分子有机合成工业迅猛发展,近年出现了液态密封胶,使用于静密封;这项新技术,通常叫做液体密封。液体密封原理,是利用液态密封胶粘附性、流动性和单分子膜效应(越薄膜自然回复倾向越大) ,适当压力下,使它象垫圈一样起作用。对使用着密封胶,也叫做液体垫圈。
(2) 聚四氟乙烯生料密封:聚四氟乙烯也是高分子有机化合物,它烧结成制品之前,叫做生料,质柔软,也有单分子膜效应。用生料做成带叫生料带,可以卷成盘长期保存。使用时能自由成形,任意接头,一有压力,便形成一个均匀起着密封作用环形膜。作为阀门中阀体与阀盖间垫圈,可不取出阀瓣或闸板情况下,撬开一缝隙,塞进生料带去就行了。压紧力小,不粘手,粘法兰面,更换十分方便。榫槽法兰最适宜。聚四氟乙烯生料,还可做成管形和棒状,作密封用。
(3) 金属空心O形圈:弹性好,压紧力小,有自紧作用,可选用多种金属材料,低温、高温和强腐蚀性介质中都能适应。
(4) 石墨板密封圈:人们印象中,石墨是脆性物质,缺乏弹性和韧性,但特殊处理石墨,却是质柔软,弹性良好。这样,石墨耐热性能和化学稳定性,便可以垫圈材料中以显示;这种垫圈压紧力小,密封效果异常优越。这种石墨还能做成带,跟金属带配合,组成性能优异缠绕垫圈。石墨板密封圈和石墨----金属缠绕垫圈出现,是高温抗腐蚀密封重大突破。这类垫圈,国外已经大量生产和使用。