浅析带压密封技术研究

闫振汉，陈　庆

(吉林化工学院 机电工程学院，吉林 吉林 132022)

20世纪50年代末期我国的带压密封技术成立在石油化工行业,此时人们通过电焊的形式对泄漏口进行密封.

从80年代到现在,我国的带压密封技术已经在国内外获得多种专利,并出版了多种学术专著.据目前得知消息,我国的带压密封技术已经成功解决各种大型设备或中小型家庭的泄漏事故60多万,避免了爆炸、中毒、人员死亡70万起,给我国各大企业都带了很多的经济效益.

到目前发展看来,带压密封技术已经快速应用于各种大型设备中,随着带压密封技术的逐步成型,并发展成为一门学科,我们其了解也越来越深刻.

1　带压密封技术的定义及原理

带压密封技术实际上研究的是在原始密封结构失效后,在不改变原来工作的压力、温度、不停车的条件下,实现带压密封[1].

带压密封技术的基本组成包括夹具、密封注剂、液压注射工具,在强大的人力作用下通过外力的压强大于泄漏介质的压强,只有两侧形成强大的压强差才能推动介质不向另一个方向泄漏,从而达到重新的密封,可以理解为一种新型的检测堵漏技术[2].

研究带压密封技术需要一定的理论学科基础数学、化学、动力学、密封技术、粘接技术、焊接技术、流体力学等都是需要一定时间的学习[3].

2　带压密封技术的条件

2.1　泄漏

泄漏是指由于压力差的作用下流体介质经隔离物的缺陷通道从到低压的传质现象[4].可见,造成泄漏根本原因在于在隔离物上面出现了缺陷,从而使流体介质从一侧向另一侧流动,从而造成泄漏,这一推动流体流动的动力取决于隔离物两侧的压力差的大小,压力差越大泄漏越多.由于一定的泄漏导致我们需要对缺陷部位进行一定的实地考察,以及勘测.

2.2　勘测

对于能否使用带压密封技术进行操作,首先必须要对现场进行一定的勘测.勘测的目的在于了解现场的环境及情况,得知具体泄漏介质的物理性质,化学性质,通过精准的勘测达到找到精准的缺陷部位,从而选择相应的带压密封方法,达到保护勘测人员的人身安全以及为以后密封做好充分准备.

3　带压密封技术的分类

3.1　注剂式带压密封技术

注剂式带压密封技术的基本原理是向特定的封闭空腔注射密封注剂，创建新的密封结构为目的的一种技术手段.

注剂式带压密封技术的基本组成：密封注剂、夹具设计、注剂工具和现场操作方法[5].

用人工的方式将油推进腔内,从而挤压活塞向内部推动,密封注剂经过阀门打开后进入夹具中[6],这一整个过程均存在压力差,从而会形成一种推动力,将在夹具中的密封注剂填满夹具内部,从而实现完整的密封(图1).

图1　 注剂式带压密封技术示意图

应用注剂式带压密封技术,能保证密封人员的安全性,并且使用范围很广泛,经济效益高,消除泄漏速度很显著.

3.2　带压填塞粘接技术

带压填塞粘接技术基本原理是：依靠人工的方法,将先前准备的某种胶粘剂作用在缺陷部位上,形成一层保护膜,使胶粘剂在缺陷部位经过短暂的时间,达到固化,实现了胶粘剂与泄漏介质平衡的状态.

带压填塞粘接技术分类：热熔胶填塞粘接技术、堵漏胶填塞粘接技术和密封胶填塞粘接技术[7].以密封胶填塞粘接技术为例.

(a)

(b)

(c) 图2　密封胶填塞粘接技术示意图

根据泄漏介质的性质从而选择密封胶的种类,首先对泄漏缺陷部位进行一定的清理,这样为接下来密封胶与泄漏本体直接接触做铺垫,将调配好的密封胶直接作用在缺陷处(如图2a),等到密封胶固化后,撤出外力(如图2b),止住泄漏,最后进行二次处理,进行一定的粘接不强(如图2c).

这种方法使用简单,应用范围广泛,可拆性好,安全有效,价格便宜,成效速度快.

3.3　强磁带压密封技术

强磁带压密封技术的基本原理是借助磁铁产生的强大吸力，使涂有胶粘剂或堵漏胶的非磁性材料与泄漏部位粘合，实现带压密封的目的.

通过磁铁强大的磁力将非磁性材料上的密封胶与缺陷牢牢的吸住，在外层增加一个二次密封，从而更能有效提高效率(图3).

(a)

(b)

(c)图3　带压磁力压固粘接技术示意图

应用这项技术操作简单，经济性高，但是使用范围有局限性，例如适用于有磁性材料引发的缺陷[8].

4　带压密封技术的创新

由于带压密封技术使用领域比较广，在化工、航天、电磁场等一系列设备上都有应用，而且我国科学技术的时时进步，学者的不断研究，我们对带压密封技术进行了一系列的改造与创新[9].因此，这里列举两种不同技术下的密封创新与应用，注剂式带压密封技术的创新主要来源于密封夹具的创新；磁力压固粘接技术的创新来源于对新型磁性材料的选择[10].

4.1　复合式带压密封夹具

复合式带压密封夹具是一种在注剂式带压密封技术的创新，其主要目的是为了在进行带压密封的过程中，更有效的防止密封注剂从间隙通道中泄漏的缺陷.

在两个对称的半圆夹板两侧增加凸耳结构，从而使螺栓垫片螺母能够达到充分的连接作用，在内部增添多个镶嵌槽与注射孔，并相互连通，从而达到更有效的密封形式(图4).

图4　复合式带压密封夹具结构图

这种新型的夹具创新可以有效的减小测量误差的尺寸，以及由于泄漏间距过大而导致夹具变形过大的问题，从而充分完成密封的作用[11].

4.2　一种磁吸式带压密封装置

一种磁吸式带压密封装置通过使用永磁材料大幅度提高了密封的安全性,并解决了普遍磁力固压带压容器存在三个问题：一是磁力不足，二是不易定位，三是不易拆卸.

由于添加了永磁性材料，添加在密封罩的开口设置中，从而使得可以增强磁性，并使用把手及旋转工具随时控制磁性的大小，达到更有效果的密封(图5).

图5　一种磁吸式带压密封装置

这一装置具有很多优点，由于永磁材料的加入使得磁力吸附能力增强，有旋转工具随意控制大小，从而有效的完场了定位不准的创新；由于设置了到此橡胶密封板，使得密封效果比之前要好很多；结构简单，易拆装[12-17].

5　带压密封技术的未来发展趋势

如今的带压密封技术已经达到成熟的水平,在注剂式带压密封技术中,对于不同形状的泄漏口应用不同的夹具进行密封,已经可以达到解决,但是对于密封注剂而言,由于工作条件(如高温高压、是否有毒、是否与泄漏物进行化学反应)的不同,而选择不同的注剂是比较困难的.从而能提高更快的工作时间,调工作效率.

在强磁带压密封技术中,应用范围的局限性还有待提高,如何能让非磁性材料也能产生磁性材料的特性,是在这项技术中比较难以突破的地方.

6　结　　论

“带压密封技术”作为一个即将发展的新学科,还有需要很长时间的研究与探索,从而更高效的达到密封要求.

(1) 对于“带压密封技术”的条件而言,泄漏与勘测仍然是一个很艰巨的任务,对于泄漏缺陷的准确定位性能以及对每一个勘测人员的人身安全,都需要进一步探索与防护.

(2) 有关“带压密封技术”的方法还有很多,本文只介绍了三种,对于原理和应用介绍还存在一定局限性.

(3) 每一个新型“带压密封技术”的创新都会带来一定的科技进步,目前我国创新的内容很片面,不能完全满足大型设备的需求.

参考文献：

[1]胡忆沩.带压密封工程导论[J].吉林化工学院学报，2006，26(1)：39-43.

[2]胡忆沩.带压密封工程概论[J].润滑与密封,2006(2)：79-82.

[3]中国石油化工总公司生产经营协调部.带压堵漏技术暂行规定[J].北京：中国石油化工总公司,1993：1-9.

[4]胡忆沩.带压密封工程泄漏现场勘测方法研究[J].润滑与密封,2006(6)：138-150.

[5]胡忆沩.注剂式带压密封技术[M].北京：机械工业出版社,1998：300-310.

[6]马歆,郑津洋.注剂式带压密封夹具设计新方法[J].化工机械,2004,31(2):100-103.

[7]胡忆沩.承压设备的带压引流焊接密封[J].压力容器,2006,23(3):49-53.

[8]国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程[M].北京：中国劳动社会保障出版社,1999：60-122.

[9]杨贵兴，王松麒，张艳红，等.带压作业技术研究与应用[J].石油机械,2011(39):59-61.

[10] 胡忆沩.动态密封技术[M].北京：国防工业出版社,1998：306-311.

[11] 杨梅,李彦海.一种隔离式带压密封夹具[P].中华人民共和国国家知识产权局,2012.

[12] 李永宏,王漫江,刘才.实用新型专利[P].中华人民共和国国家知识产权局,2012.

[13] Yang X H.Tai JX, Yang,A Design of Online Leak Sealing Clamp for the Flange with Defects[J].Advoncod Materiols Resea Trans Tech Publications,2012(516):836-840.

[14] 吴巍，胡子沩.基于C#和Caxa带压密封夹具辅助设计系统的开发[J].吉林化工学院学报，2016，33(1)：11-14.