阀门密封技术研究现状及发展趋势分析

刘波

（浙江嘉松科技有限公司，浙江温州 325000）

随着5G 时代的到来，以及信息化产业链布局的逐步完善，在实际的生产运用环节中，要求阀门的使用具有较高的信息化以及智能化。即阀门能够对泄漏进行及时的警报，同时将相关阀门内防泄漏液体的各项物理指标参数及时反馈，以便管理者进行更好地决策。阀门在密封性技术方面结合智能化设备进行联网管理是行业进一步的发展趋势。

1 阀门密封性原理

阀门的密封是为了防止泄露现象的发生，因此阀门密封性的原理也是根据防止泄露方向进行研究。

1.1 液体密封性

液体的密封性是指通过液体表面的张力以及粘合度来进行相应的密封[1]，具体是指当阀门泄漏的毛细管充满相应的气体时，其表面的张力可对液体进行阻挡或者是将液体导入到毛细管内部，形成相应的相切角。对应的切角小于90°，则对应的液体会流入到相应的毛细管内，从而防止泄露现象发生。此方式要根据不同的液体来做出不同的调整。有些液体相切角大于90°时会发生泄漏现象。

1.2 气体密封性

根据松柏公式，气体分子以及气体粘性决定着气体的密封性。同时，相应的泄漏与毛细管之间的长度和气体的粘度成反比例，但是与毛细管的直径以及驱动力成正比。而当毛细管的直径与气体分子平均的自由度相符合时，气体分子就会进入到毛细管内。因此，在进行阀门密封时，必须使用水作为介质才能达到密封的效果，用其他气体不能很好的完成密封作用[2]。

1.3 泄漏通道密封性

阀门密封通过其散布在波形面上相关的不平整度以及波峰间的间距的波纹度，构成粗糙度的两个组成部分。在进行阀门设计工作时，密封副需要结合相应的硬度差进行匹配，在相应压力的加持下，完成一定的塑性形变来达到密封的作用。当密封面均为金属材料的时候，其表面不平整的凸点将会出现，此时仅需要使用较小的载荷就可以致使相应的凸点产生塑性形变。当增加接触面时，其表面的不平整就会变为弹性形变，而此时在凹处两面粗糙度就会出现，需要施加能够促使底层材料产生相应塑性形变的压力促使表面更为紧密的接触，沿着相应的连续线以及环向方向可以使得相应的通径密合。

1.4 阀门密封副

所谓阀门密封副是指阀门底座与关闭件接触的时候而关闭的部分。其金属面在使用过程中，容易受到磨损。如果相应的磨损颗粒比其表面的不平整度小，在进行封面的磨合时，其表面的精度会得到相应的提高，从而不至于变坏。相反则对应的表面精度会降低。因此在选取磨损颗粒的时候，需要综合考量相应的材料以及润滑性对密封面的腐蚀状况等[3]。在选择密封件时，需要综合考量其他各种因素才能达到防止泄漏的功能，因此需要选择抗腐蚀性以及冲刷性较强的材料。

2 阀门密封技术现状分析

通过对各种阀门泄漏事故进行具体分析，发现阀门密封性的具体研究需要从不同方向综合进行，无论是从密封材料的选取以及密封结构的设计或是对密封性能的评价都需要进行综合考量。

2.1 密封材料研发

随着阀门在各行各业中被广泛使用，对阀门设计和制造板块提出了更高的需求，密封材料的研发工作更是重中之重。目前，密封材料研发主要针对密封面相应材料在性能方面不足而进行。例如在堆焊材料采用钴基合金，因其具备较强的耐高温性，以及抗腐蚀、磨损等特性，从而得到广泛使用。但是相应材料的价格却是昂贵的并且容易发生材质同位素转变，从而使其在使用中无法有效对燃料进行屏蔽，同时也会提高相应设备的检修时间。

2.2 密封结构设计

静密封、动密封是阀门密封技术中两个主要部分，静密封是指由相应的垫圈实现两个静止面之间的相对密封，动密封是指将阀杆部位进行密封作业，从而达到防止阀门内部的物质由于阀杆的转动而产生的物质泄漏，动密封需要通过填料函才能实现对应的密封作用。

2.3 阀门的密封性能

阀门密封性能需要进行综合考量阀门相关密封结构的设计情况、相应原理、密封结构与相应泄露情况之间的联系，以及关于密封性能的评价方法等其他方面，其中，密封性能的评价方法最为重要。近年来，以阀门泄漏率定量分析、相应密封比压的计算系数的研究等，作为相应密封性能评判的参照。进行相应评价时需要根据阀门不同的性能、不同的泄漏程度以及相应部分而采取相对的防止泄漏措施。

3 阀门密封技术的发展趋势分析

3.1 微型化

随着当代精密加工技术的不断成熟，高端阀门需要转向微型化以及精细化的发展方向。因此对应阀门在内表面以及外表面的尺寸，均需要进行相应的缩小。将机构件进行相应的缩小后的阀门泄漏防治措施能否达到预期，还有待进一步评估。此外，相关微型阀门的标准件定义以及密封件表面的标准化生产流程还未明确。

3.2 特殊化

阀门在应对常规的泄漏中均能够满足相应的功能，但是在某些特殊环境下则需要进一步的讨论。随着高分子化合物等材料的研发。相应材料运用到阀门中，只要施行相应的压力，就会形成一个均匀的保护膜起到密封的效果，还可以使用相应的液态密封胶来完成密封作业。在对液体进行密封时，使用相应密封胶的单分子膜效应从而起到类似于垫圈相似的密封效果。

3.3 信息化

针对阀门技术的拓展，需要向信息化方向进行研发。将更多的电子元器件引入到相应阀门的设计环节中，使阀门除了完成相应的防治工作以外，还能对相关泄漏情况进行及时警报。阀门作为安全防治设备需要进行联网作业，从而使得生产管理更为可视化、具体化。

4 结束语

随着不同行业各自发展而提出的对阀门功能的不同需求，未来对阀门的使用将会更加复杂。阀门的发展除了需要往微小化以及特殊化等方向进行研究以外，还需要充分的利用信息技术将对应的阀门智能化。即当下阀门除了需要做到防治工作以外，还需做到警报工作，从而使得相应事故的损失降到最低。在阀门材料的选取方面，还需要对材料科学进行细致研究，来研发出更高性能的材料，满足阀门的生产工艺需求。