双丝堵密封结构检测方案研究

刘跃娣

摘  要：该文通过对双丝堵密封结构形式、密封原理与传统密封形式进行比较，说明其密封性能优势，并论述其加工特点，针对性地研究分析其加工检验方法、合格判定指标以及检验工具的设计，从而确定其最优检测方案;通过方案论证更深层地分析在实际大批量生产制造中，丝堵密封结构批量化检测手段以及在液压试验、泄漏检测试验、氦检过程中對双丝堵密封结构检测、分析、判断，对其密封性能提供双保险，为保证产品质量稳定性、可靠性奠定坚实基础。

关键词：双丝堵密封;密封面;螺纹孔;密封性

中图分类号：TE624    文献标志码：A

0 概述

在石化空冷器中，丝堵式管束是广泛应用的一种换热结构形式，然而此种结构形式最薄弱、最容易发生泄漏的位置就是丝堵密封处。随着现代工业的不断发展，丝堵密封方式不断研究改进，现已研制出双丝堵密封结构，但是由于其加工复杂、难度大，加工质量不易保证，因此对双丝堵密封结构检测成为现阶段重要研究课题之一。

1 双丝堵密封结构

双丝堵结构与传统单丝堵结构相比，在密封效果上具有很大的优势。双丝堵结构主要包括：压缩堵、顶堵、垫片、丝堵孔，其中丝堵孔包括密封面与连接螺纹，顶堵通过丝堵孔连接螺纹配合将密封扭矩传递给压缩堵，压缩堵与丝堵孔密封面间利用垫片弹性变形实现密封。然而在丝堵孔加工过程中，由于制造系统存在几何误差，加工过程中会出现受力变形、热变形，或因为振动和磨损等因素而受到影响，因此在双丝堵密封结构加工的几何要素不可避免地产生误差，这些几何要素误差主要包括尺寸偏差、形位误差，因此需采取有效的检测方法对其控制，才能够保证双丝堵密封结构的稳定性、可靠性。

2 双丝堵密封结构检测项目策划

根据双丝堵密封结构形式、加工方法进行检测项目策划，如图1所示。

3 双丝堵密封结构检测方法

3.1 底孔同轴度检测

同轴度是表示零件上被测轴线相对于基准轴线，保持在同一直线上的状况，也就是通常所说的共轴程度，其公差是被测实际轴线相对于基准轴线所允许的变动。对于双丝堵密封结构形式，其同轴度主要指的是压缩堵底孔与连接螺纹底孔轴向中心线偏差，同轴度大小直接影响密封面宽度，由于双丝堵密封结构，密封面位于丝堵板内部，无法有效测量单面密封宽度，因此有效保证二者同轴度，才能保证压缩堵、垫片、密封面之间的接触面积，保证压缩堵均匀受力，对双丝堵密封起着至关重要的作用。

因此对于双丝堵孔同轴度检测通常采用量规检测法，根据孔的结构形式，依照GB/T 8069《功能量规》设计通孔同轴度综合量规，可加工棒形组合量规，通过插入方法对丝堵孔进行抽检，其具有设计加工简单，使用方便，成本低廉等优点。

3.2 丝堵螺纹质量检查

（1）尺寸检查，由于双丝堵密封结构限制，因此设计非标结构螺纹通（T）/止（Z）塞规，对螺纹的极限大径值和极限小径值进行检验。合格标准为：通端螺纹塞规：应与丝堵孔连接螺纹旋合通过;止端螺纹塞规：允许与丝堵孔连接螺纹两端的螺纹部分旋合，旋合量不应超过2个螺距，其余止端不应旋合通过。

（2）螺纹宏观检查，螺纹不允许存在以下缺陷：撕裂、钝刀颤纹、台肩、断扣以及在端部或收刀位置产生的积削瘤;依照NB/T47007（JB/T4758）标准要求：螺纹孔的有效螺纹不允许有多于两扣的缺陷，否则需进行修补，累计缺陷孔数不应超过总螺纹孔数的5%。

3.3 密封面外观质量检查

双丝堵密封面外观质量检查主要对其表面粗糙度进行检测，由于加工刀具的锋利程度、积屑瘤的形成和脱落、切削分离时的塑形变形以及数控机床机械传动系统的高频振动等因素，不可避免地会在零件表面形成几何形状误差。表面粗糙度越小，表面越光滑，因此表面粗糙度是评定双丝堵密封面外观质量的重要指标，在对密封结构几何尺寸检测的同时还应对其表面粗糙度进行严格的检测控制。

对表面粗糙度常规的检测采用抽样比较法。比较法是将密封面与粗糙度样块进行比较来评定，通常用目测直接判断或借助于放大镜或凭触觉来判断表面粗糙度，粗糙度样块的形状、加工方法、材料加工纹理应与工件相同，只有这样才可以减少检验误差，提高判断的准确度。比较法有优点在于检测操作简便、效率高、不受位置、形状影响。

4 密封面与连接螺纹垂直度检测

影响双丝堵密封因素很多，但其中最重要也是最难掌控的就是丝堵孔密封面与连接螺纹垂直度检测，一旦垂直度超差，压缩度对顶堵的面压力不均匀，导致顶堵、垫片、密封面间受力不均，引起密封失效，由于密封孔结构特殊且尺寸限制，常规检测工具、方法无法进行准确检查，因此设计一种垂直度检测工具，在加工后可精准地对密封面与连接螺纹垂直度进行检测。垂直度检测工具主要由百分表、表座、螺纹底座、连接杆、合金探头组成，其检测方法为：将螺纹底座手工旋至丝堵孔连接螺纹内，调整连接杆插入表座深度，保证合金探头与丝堵孔密封面充分接触，并留有一定弹性余量;将百分表在密封面环向区间任意一点调零，设为基准点。 顺时针缓慢旋转表座，记录百分表实时读数，旋转一周后选取百分表最大与最小读数，二者差值则是丝堵孔密封面与连接螺纹垂直度最大值。这种垂直度检测工具具有检测精度高、操作简便、可适用于多种尺寸的双丝堵密封结构垂直度检测。

5 密封性能检测

对于双丝堵密封形式，密封性能检测方法通常有：水压试验、气密性试验、氦检试验，根据管束的压力、材料、工作环境等因素选用适合的检测方法。

6 结语

随着双丝堵密封结构的不断发展，加工技术不断改进，对检测方法、检测工具等提出了更加严苛的要求，因此不断优化调整双丝堵密封结构化检测方案，以保证丝堵孔稳定、可靠密封性能。

参考文献

[1]张建.空冷器双丝堵密封结构带压密封工艺研究[J].科技创新应用，2017（31）：75-77.

[2]孙树礼，郑雄胜，李沛同.公差配合与检测技术基础[M].浙江大学出版社，2007（7）：49-55.