Герметичность затвора задвижки зависит от многомерных факторов, таких как материалы, конструктивные особенности, условия эксплуатации и техническое обслуживание, а взаимодействие этих факторов может привести к отказу уплотнения (например, внутренняя утечка, внешняя утечка). Ниже приведен анализ основных влияющих факторов, механизмов и типичных случаев:
I. Решающее влияние выбора материала на герметичность
1. Соответствие материалов уплотняющих поверхностей
Металлическое жесткое уплотнение (сценарий высокого давления и высокой температуры):
Распространенное сочетание: наплавка на затвор Stellite 6 (кобальтовый сплав) + наплавка на седло Inconel 718 (никелевый сплав), разница в твердости контролируется в пределах HRC5~10 (например, твердость Stellite 6 HRC45~50, твердость Inconel 718 HRC35~40), что позволяет заполнить микроскопические дефекты поверхности за счет микропластической деформации для повышения надежности уплотнения.
Риск отказа: если разница в твердости слишком мала (например, оба HRC45), уплотняющая поверхность склонна к «закусыванию», что приведет к царапинам на поверхности и утечке при открытии и закрытии; если материал недостаточно коррозионно-стоек (например, обычная углеродистая сталь в морской воде), уплотняющая поверхность будет подвержена питтинговой коррозии.
Мягкое уплотнение (сценарий низкого давления и нормальной температуры):
Распространенные материалы: заслонка клапана с покрытием из PTFE (политетрафторэтилен) или EPDM (этиленпропиленовый каучук), использование упругой деформации материала для заполнения зазора между уплотняющими поверхностями (например, для задвижки с мягким уплотнением DN100 давление уплотнения должно быть ≥ 2 МПа для достижения нулевой утечки).
Риск отказа: при высокой температуре (например, температура PTFE ≤ 260 °C) происходит размягчение материала и деформация, или набухание среды (например, EPDM в бензине с коэффициентом объемного расширения > 10%), что приводит к отказу уплотняющей поверхности.
2. Влияние материала корпуса и штока клапана
Недостаточная прочность корпуса клапана: например, чугунный корпус клапана при высоком давлении (> 1,6 МПа) приводит к образованию микротрещин, что приводит к утечке среды через стенку клапана;
Коррозия штока: в морских трубопроводах не следует использовать шток из нержавеющей стали (например, 316L), ионы хлора вызывают коррозионное растрескивание под напряжением, что приводит к утечке в соединении штока и затвора.
II. Ключевая роль конструктивного исполнения в обеспечении герметичности
1. Форма конструкции уплотняющей поверхности
Клиновой затвор (наиболее распространенный):
Конструкция: уплотняющая поверхность затвора и вертикальная поверхность образуют угол клина 3° ~ 6°, уплотнение обеспечивается за счет осевого усилия штока клапана, прижимающего затвор к седлу (например, для клинового затвора DN200 давление уплотнения должно быть ≥ 5 МПа).
Влияющие факторы: отклонение угла клина более чем на ± 0,5° приведет к неравномерному распределению усилия по обеим сторонам уплотняющей поверхности, избыточный износ одной стороны и утечка; износ направляющих затвора (например, зазор в направляющей канавке > 0,3 мм) приведет к перекосу при открытии и закрытии затвора, недостаточному местному контактного давления уплотняющей поверхности.
Параллельный затвор:
Конструкция: между двумя затворами предусмотрен механизм пружинной загрузки для компенсации износа уплотняющей поверхности за счет силы пружины (например, предварительное натяжение пружины параллельного затвора для газопровода должно быть ≥ 1,2 раза больше давления среды).
Риск отказа: усталостный излом пружины при длительном воздействии давления (например, более 5 лет эксплуатации), что приводит к недостаточному усилию затвора, увеличению утечки уплотняющей поверхности.
2. Конструкция уплотнения штока
Конструкция сальникового уплотнения:
Недостаточное количество слоев сальника (например, для задвижки DN100 количество слоев сальника <5) приведет к утечке; слишком малая глубина сальниковой камеры (<1,5 диаметра штока клапана), давление среды легко выталкивает сальник.
Типичный случай: задвижка паропровода из-за того, что глубина сальниковой камеры составляет всего 1 диаметр штока, после шести месяцев эксплуатации высокотемпературный пар оказывает углеродистое воздействие на сальник, утечка составила 10 капель/минуту.
Металлическое сильфонное уплотнение (применения высокого класса):
Недостаточное количество слоев сильфона (например, 3 слоя) или толщина стенки (<0,3 мм), разрыв сильфона под высоким давлением, что приводит к внешней утечке (например, в условиях 10 МПа необходимо использовать 5-слойный сильфон из нержавеющей стали).

III. Динамическое воздействие условий эксплуатации на герметичность
1. Влияние переменного давления и температуры
Промывание под высоким перепадом давления:
Когда перепад давления перед и за задвижкой > 3 МПа, среда через небольшой зазор утечки создает высокоскоростную струю (скорость потока > 50 м/с), эрозию металлической уплотняющей поверхности (например, в нефтепроводах в среде, содержащей песок, на уплотняющей поверхности образуются канавки).
Резкие изменения температуры:
При высокой температуре (> 425 °C) разница в коэффициентах теплового расширения корпуса клапана и затвора (например, корпус клапана из углеродистой стали и затвор из бронзы) приводит к увеличению зазора уплотняющей поверхности; при низкой температуре (<-40 °C) сжатие металлической уплотняющей поверхности приводит к образованию микротрещин (например, в задвижке газопровода СПГ не используется низкотемпературная сталь, утечка уплотняющей поверхности может увеличиться на 30%).
2. Эрозионное воздействие свойств среды
Среда, содержащая частицы:
Например, в пульпопроводе частицы размером > 0,1 мм будут внедряться в мягкую уплотняющую поверхность (например, резину) или царапать твердую уплотняющую поверхность (например, при каждом открытии и закрытии частицы выдавливают уплотняющую поверхность, что приводит к ухудшению шероховатости уплотняющей поверхности от Ra1,6 мкм до Ra6,3 мкм).
Коррозионная среда:
Кислотные газы (например, H₂S) будут электрохимически реагировать с металлом уплотняющей поверхности, образуя коррозионные ямки на уплотняющей поверхности (например, задвижки, не покрытые коррозионно-стойкими сплавами, перфорирование уплотняющей поверхности в течение 1 года в природном газе, содержащем H₂S).

Yantai Valtone Valve Co., Ltd.

Е-mail:

liujun@valtone-valve.com

carrie@valtone-valve.com

Тел.:

+86-535-6391338
Мобильный телефон:

+86-18660599666

Адрес:

№ 13, Улица Ухань, Промышленный парк Бацзяо, Зона экономического и технологического развития Яньтай, Шаньдун, Китай