探讨阀门密封填料性能试验的校准方法

郁勇

【摘 要】随着我国工业技术发展，节能和环保意识的增强，环保局和国家环保部已要求炼化和石化厂启动LDAR设备泄漏检查程序，极大地促进了阀门制造商逐步选择应用高性能填料，进而促动填料制造商不断提升填料的制造水平，使填料密封技术呈现不断提升的趋势。但国内专门针对不同性能等级填料的试验和验收的标准不完善，导致阀门制造商缺少选择合适的不同性能等级填料的指导依据。本文通过对我国阀门和填料试验的现有标准和现状进行分析，介绍了填料试验装置、逸散性试验的程序、腐蚀试验、填料材料试验的程序和建议，为我国阀门密封填料性能试验校准方法的完善提供一些切实可行的建议。

【关键词】阀门；密封填料；校准方法

0 前言

在工业生产中，阀门泄漏作为检验、衡量所生产阀门质量好坏的重要指标，一直是大家关注的重点，也是众多研究人员尽力攻克的难点。通常而言，阀门泄漏大致分为外漏和内漏两类，是分别从两个不同方面对阀门的质量进行评估。内漏是介质在阀门内部截断位置的泄漏，指阀座与启闭件之间的泄漏；外漏则是介质泄漏到环境的泄漏，主要是阀杆与填料函、法兰、填料函与阀体、固定轴与阀体、旁通连接件与阀体之间所发生的泄漏。一般情况下，外漏会直接导致环境污染、介质损耗甚至重大安全事故，而阀门填料处是阀门外漏的主要泄漏源，因此必须对阀门填料的性能给予足够的关注。

1 国内阀门和填料试验的标准及现状

1.1 国内阀门和填料试验的标准

目前，我国发布的关于阀门试验的标准主要有GB/T13927-2008《工业阀门压力试验》、GB/T12224-2015《钢制阀门一般要求》、GB/T26480-2011《阀门的检验和试验》、GB/T26481-2011《阀门的逸散性试验》等，这些标准针对各类阀门的性能都提出了明确且严格的规定，详细且明确地对阀门的检验和试验的项目、程序、压力、持续时间、测试介质、泄漏接收等进行规定。对于填料方面，我国发布的标准有GB/T23262-2009《非金属密封填料试验方法》、JB/T6620-2008《柔性石墨编织填料 试验方法》、JB/T7760-2008《阀门填料密封 试验规范》、JB/T7760-2008《阀门填料密封 试验规范》、JB/T 6617-1993《阀门用柔性石墨填料环 技术条件》。这些标准对填料的成分、密度、机械性能、耐温烧失等方面给出的明确的规定。

这些标准的发布为阀门制造商和用户对阀门进行试验和验收提供了指导依据，为国内阀门制造商选择和验收填料提供的有力的指导依据，对促进我国阀门密封性的提高做出了极大的贡献，为我国的工业安全提供了相对完善的保证，将我国现代工业的发展推向一个新的高度。

1.2 阀门和填料试验的现状

尽管我国已经制定了相对完善的阀门试验标准，但这些标准在执行过程中却存在者或多或少的问题。例如GB/T26481-2011《阀门的逸散性试验》仅对阀门逸散性的产品试验进行了规定，未对阀门逸散性的型式试验进行规定，从而导致阀门制造商在阀门制造过程中，无法按照阀门不同使用工况选择不同性能等级的填料进行分档生产，以达到经济性的目的；GB/T 24925-2010《低温阀门 技术条件》中对应软密封阀门的泄漏要求为目视无可见泄漏，此要求远远高于目前国际上的标准，目前国内制造的阀门基本达不到这样的要求。对于填料试验标准方面，已发布的标准未能对适合不同工况的填料制造和验收要求给出明确的规定、未能对逸散性排放的填料、盘根的制造和验收要求给出明确规定，这使得国内阀门制造商在选择高性能填料时，只能参照国外标准，而这些国外标准也都是统一的高标准要求，未能考虑不同工况应用条件对填料等级的不同要求。

我国目前制定的阀门密封和填料試验的标准较之前已经得到了极大的发展，但这些标准依旧无法满足我国现有的阀门工业发展需求，使得我国工业的较快发展、中国制造和中国创造的进程受到影响。

2 阀门填料试验

2.1 填料试验装置简介

填料试验的具体装置由填料密封测试台架和填料本身特性测试部分组成。其中填料密封试验台架是用于模拟一个使用填料作为阀杆密封的阀门，具有探测阀门填料处泄漏的功能。试验时阀杆处于水平位置，考虑阀门实际使用时阀杆朝向的不同，在试验过程中考虑能够随时改变阀杆的位置，并不会对阀门测试的结果产生干扰。另外，试验装置应配置驱动装置以便模拟阀杆的升降或旋转运动，驱动装置应确保不向阀杆施加侧向荷载和横向应力。该装置应配备热电偶和温度监测仪，确保提供并连续监测填料函和流体管道在整个的热循环过程中的温度稳定，避免对阀门密封填料性能试验的结果产生干扰。用于泄漏测量的装置在应是经认证的电离火焰式蒸汽分析仪，对试验获得的数据进行有效采集和记录。

2.2 逸散性试验的程序

逸散性试验中的试验介质一般为纯度为不低于97%的甲烷气，试验温度为室温至260℃试验压力为0-4137kpa。试验需要1510机械循环和5次热循环。测试持续时间为5天x最大8小时/天，机械循环最多2小时/天，每天1次温度循环、150次环境温度下的机械循环和150次高温下的机械循环。试验人员应记录试验开始时和每50次循环时的泄漏，并进行有效的分析和计算。允许阀门填料进行1次调整，若调整后阀门的泄漏率超过规定，试验应终止，避免带来不必要的安全事故和浪费，同时对该批阀门进行重点检查，必要时进行重新制作。逸散性泄漏较为严重的阀门在生产过程中发生安全事故的几率将会大大提升，会对企业生产的效益造成不良影响，甚至威胁到人员生命安全。对于以上程序要求，我国可以根据不同工况介质的特点做适当调整，以使该试验更具合理性和经济性。

2.3 腐蚀试验

腐蚀试验是对应填料导致的相关腐蚀进行测试，以评估填料抑制剂及阀杆冶金成分对腐蚀速率和重量损失的影响。该试验应测量和记录填料的成分、抑制剂的类型和含量、抑制剂在填料中的应用和配置。通过将装有填料的压缩测试夹具放置在环境腐蚀试验容器内进行28天的环境腐蚀测试，及将装有填料的压缩测试夹具放置在高温加热室内进行35天的高温腐蚀测试，获取有效数据，以有效评估填料抑制剂及阀杆组成成分对腐蚀速率和重量损失的影响的效果。在试验过程中应确保温度和压力持续稳定并得到有效的监测，以免参数的变化导致试验结果的失真。

2.4 填料材料试验的程序

填料材料试验是对填料重量损失、密度、可滤物分析以及润滑剂含量的检测。测试的样品填料应随机抽选，从而有效地对制造商生产的产品进行可靠的测试。为避免试验结果应过程中温度变化的影响，保证整个试验过程中持续合理稳定的温度条件有着重要的意义。填料重量损失测试根据接触环境和作用的不同对片层石墨（柔性石墨）和编织石墨分开试验，润滑剂含量测试包括PTFE和湿润滑剂的含量的测量。可跟不同工况介质对填料成分元素的差异要求，设定专门的元素或成分检测要求。

3 结语

阀门填料在我国工业生产过程极为重要，涉及到工业生产的方方面面，对我国工业的进步和发展有着重要的意义。阀门填料在使用过程中一旦发生泄漏，会带来极大的浪费，对环境造成严重的污染，甚至导致严重的安全事故。所以，我国可以针对阀门密封填料的试验校准方法需要结合节能、环保和国际上的相关要求，同时根据实际国情和不同工况的要求分档制定合理完善的标准，使各企业在生产过程中可以得到更加有效的指导，从而为我国工业的发展带来更加有效的动力。

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