高压容器人孔内密封结构研究

邱佳月

（江西省核工业地质局二六一大队，江西 鹰潭 335000）

近年来随着工业生产力水平不断提升，生产规模不断扩大，越来越多的压力容器引入工业生产领域中，大大提高了生产效能。作为一种能够承受压力的密闭容器，压力容器目前在工业、民用、军工以及科研等领域都得到广泛的应用，且日渐发挥着不可替代的作用。当压力容器承受压力超过10MPa时，为了确保容器日常稳定运行，便于日常检修和制造，通常需要在设备不同位置配置大小不一的人孔，在高压容器中设置人孔装置，通常需要应用自紧式内密封结构进行防护，从而确保应有的性能，但是在使用过程中依然暴露出一些问题，需要选择匹配的人孔内密封结构，才能有效降低事故发生率，提高密封安全性和可靠性。加强高压容器人孔内密封结构研究探索，具有重要的研究意义。

1 高压容器人孔内密封结构基础分析

在高压容器设备上配置多样化的人孔，对人孔进行自紧式内密封，通过配置相应的上紧螺栓、螺母以及固定装置、人孔平盖、人孔接管口等，从而确保密封效果有效发挥。

2 问题及具体处理分析

为确保液压试验顺利完成，需要找出存在的具体问题，并采取有效的措施进行应对。下面以高压密封DN450的人孔内密封结构为例，测算分析设备临界压力值与金属平垫片密封效果的最佳融合性。

按照金属垫人孔结构设计具体情况，当内压力值超过4.46MPa时会降低气密性，需要控制内压力值，确保高压容器在运行过程中最大限度减少气体泄漏等情况，更好地起到内部良好密封性的作用。需要解决的问题时高压容器内部压力值偏低，液压试验阶段试验液体泄露、内部介质泄露的情形。分别对内密封进行径向改进，从而寻求不同方案的优劣，确定最佳改进结构方案。

（1）通过在泄漏通道部位添加密封元件的方式来解决泄露问题。通过这种方式，在人孔平盖安装金属密封垫片之前，通过事先在平盖径向位置配置匹配的O形橡胶圈构造的矩形沟槽，这样可以通过O形橡胶圈预压缩量，进而在低压状态下保持密封效果。引入O形橡胶圈是为了解决压力较小造成的气体泄漏问题，如果内部压力值不断升高，为了避免O形橡胶圈被挤出，影响密封效果，需要探究橡胶硬度、沟槽间隙、压力值变化之间的联系，从而绘制相应的曲线图，更好地寻求最佳设置参数。进行综合实验分析，利用相应的参数规范要求进行配置，开展密封试验，最终确定压力值、O形橡胶圈邵氏硬度、密封间隙直径方向最佳区间各项参数分别为 4 MPa、70、0.35 mm（0.15～0.40 mm）。虽然可以实现在低压状态下的密封效果，但是该方案中如果人孔平台、接管端之间的间距过小，会增加安装难度。

（2）通过在泄漏通道部位添加O形橡胶圈结构的密封元件并设计配合锥面的方式来解决泄露问题。为了有效降低上述方案的安装难度，进行了进一步优化，即在人孔平盖处与接管端部安装O形橡胶圈位置设计相应的锥面，这样既可以增加装配空间，也降低了装配难度，当两个锥面互相配合时，会进一步促使O形橡胶圈处的密封间隙在挤压作用下变得越来越小，从而起到良好的密封作用。

（3）通过在金属平垫外部配置匹配的O形橡胶圈等方式来解决泄露问题。按照上述方案的设计原理，也可以通过在金属平垫外部配置匹配的O形橡胶圈，控制设计厚度（通常要比金属平垫片厚度高出1～2 mm），并考虑O形橡胶圈变形情况等因素来进行改进设计。这样可以最大限度降低人孔平盖、接管端部受到O形橡胶圈的影响，又可以降低操作难度。当然需要严格按照规范操作进行逐步安装和配置，避免发生贴合不到位现象。

（4）通过设计椭圆人孔结构的方式来解决泄露问题。将人孔结构设置为椭圆形，从而直接将密封元件置于沟槽中，不需要就可以选择到匹配的密封垫，实现高压密封效果。为了实现低压下的密封效果，可以选择非金属密封垫等元件压力较低的材质进行制作，当然由于设计椭圆形结构，会增加加工难度和加工成本。

综合分析，在确保高压容器内部工作介质和密封元件相容的基础上，进行圆形人孔径向改进结构为最佳方案。当然在具体应用过程中还需要考虑经济性、便捷性和安全环保性、实用性等各方面的因素，寻求在一定压力范围内最佳的匹配结构，才能确保高压容器能够稳定安全运行。