阀门密封等级及选用

阀门是石油化工装置管道系统中的重要组成部件，其种类多、数量大，是装置中主要泄漏源之一，因此对阀门的泄漏要求至关重要。阀门密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力。阀门的主要密封部位有：启闭件与阀座间的吻合面、填料与阀杆和填料函的配合、阀体与阀盖的连接处。第一处的泄漏叫内漏，它直接影响阀门截断介质的能力和设备的正常运行。后两处的泄漏叫外漏，即介质从阀内泄漏到阀外，它直接影响安全生产，造成工作介质损失和企业经济损失、环境污染，严重时会造成生产事故。特别对于高温高压、易燃易爆、有毒或腐蚀性的介质，阀门的外漏根本是不允许的，因其所造成的后果比内漏更为严重，因此阀门必须具有可靠的密封性能，满足其使用工况对泄漏量的要求。

1 我国阀门密封等级分类标准

目前我国比较常用的阀门密封等级分类标准主要有以下两种。

1.1 中国国家标准对阀门密封等级的分类国家标准GB/T 13927--2008《工业阀门压力试验》。

1.2 中国机械行业标准对阀门密封等级的分类机械行业标准JB/T 9092--1999《阀门的检验与试验》。

2 国际上阀门密封等级分类标准

目前围际上比较常用的阀门密封等级分类标准主要有以下五种。

2.1 前苏联对阀门密封等级的分类

为了按阀门的密封程度和规定的用途选择产品，按密封程度对阀门进行了分类，该分类的基本原则见表3和表4。

2.2 国际标准化组织对阀门密封等级的分类

国际标准化组织标准ISO5208--2008《工业阀门金属阀门的压力试验》。

3 阀门密封等级的选用

3.1 国内阀门密封等级的选用

(1)2009年7月1日实施的国家标准GB/T13927--2008((工业阀门压力试验》是参照欧洲标准ISO 5208--2008制订的。适用于工业用金属阀门，包括闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀的检验和压力试验。密封试验的分级和最大允许泄漏量与ISO 5208--2008的规定相同。该标准是对GB/T13927--1992(通用阀门压力试验》的修订，与GB/T13927--1992相比，新增了AA、CC、E、EE、F和G六个等级。新版标准中规定“泄漏等级的选择应是相关阀门产品标准规定或订货合同中要求严格的一个。若产品标准或订货合同中没有特别规定时，非金属弹性密封阀门按A级要求，金属密封副阀门按D级要求⋯。”通常D级适用于一般的阀门，比较关键的阀门宜选用D级以上泄漏等级。

(2)机械行业标准JB/T 9092--1999《阀门的检验和试验》是对ZB J16006---90的修订。密封试验的最大允许泄漏量是参照美国石油协会标准API598--1996制订的。适用于石油工业用阀门，包括金属密封副、弹性密封副和非金属密封副(如陶瓷)的闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、止回阀和蝶阀的检验和压力试验。目前GB/T 9092--1999正在修订中。

(3)工程设计中应注意：国家标准GB/T19672--2005((管线阀门技术条件》是参照欧洲标准ISO 14313--1999和美国石油协会标准API 6D--2002制订的。国家标准GB/T 20173--2006《石油天然气工业管道输送系统管道阀门》是参照欧洲标准ISO 14313--1999制订的。GB/T 19672_2005和GB/T 20173--2006这两个标准对阀门泄漏量的接收准则均同ISO 5208 A级和D级要求。因此，工程设计中有高于其标准的泄漏量要求时，应在订货合同中给出。

4 低泄漏阀门密封等级分类标准

低泄漏阀门是指阀门实际泄漏量很小，靠常规的水压、气压密封试验已不能判定，需要借助更加先进的手段和仪器来检测的微小外泄漏。阀门的这种微小的对外界环境的泄漏称为低泄漏。目前国际上比较常用的检测阀门低泄漏的标准主要有以下三种：

(1)美国环境保护署EPA method 21《挥发性有机组分泄漏检测》。

(2)国际标准化组织ISO 15848(工业阀门：低泄漏测量、试验及资格认定程序》。

(3)壳牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312《工业阀门：低泄漏测量、分级系统、资格认定程序及开关阀和控制阀的型式认可和产品试验》。

美国环境保护署EPA Method 21标准仅规定了检测方法而没有泄漏等级的划分，属于地方性标准法规，应用较少。国际标准化组织ISO 15848和壳牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312这两个标准，对于阀门的性能，都从紧密等级、耐久等级和温度等级三个方面进行评定。紧密等级针对阀杆和阀体密封处的泄漏，分为A，B，C三个等级，对于ISO 15848标准阀体密封处的泄漏要求≤50 em3/m3，而阀杆处的泄漏两个标准均是按照阀杆的直径计算的。

ISO 15848A级密封等级最高，B，c级密封等级同SHELLMESC SPE 77/312标准。通常低泄漏阀门的密封等级低于B级，而波纹管密封阀门由于在阀杆密封部位采用金属波纹管密封，其密封等级低于A级。

当选取密封等级和规定的允许泄漏量时应注意，在高压阀门中密封面间介质的泄漏会引起表面侵蚀。若是有腐蚀性介质产生渗漏，在渗漏处的金属会被腐蚀，随着渗漏缝隙的增大，渗漏量也会很快的增加，以至使阀门报废。因此，对于高压或腐蚀性介质工况工作的阀门，在保证密封性方面应提出较高的要求。在输送易燃易爆和有毒介质的管道中，阀门密封面间介质的泄漏可能会造成人身危害、经济损失甚至产生事故等。因此，对于输送易燃易爆和有毒介质的阀门，应按介质的危险级别合理地提出对密封性的要求。

任何的密封有时允许有微量的泄漏，如果此泄漏量不起实际作用时，则可认为是密封的。阀门制造的技术标准通常规定，金属对金属密封，在关闭状态下进行密封性能试验时，允许有一定的泄漏量。为了保证阀门高的密封性能，必须特别认真地研磨密封面，增加密封面上的比压，但要小于密封面材料的许用比压，同时要提高结构的刚度。通过阀门的使用经验表明，在许多情况下，对阀门的密封性能提出过高的要求是不必要的，因为有些工况完全允许介质有微量泄漏，因这种泄漏量不足以影响阀门的使用。相反，提高这些阀门的密封性能会使制造工艺复杂化，提高成本，造成不必要的浪费。阀门本身的结构设计及制造加工对其外泄漏影响最为明显，低泄漏阀门对于阀门的阀体、阀杆和填料函等关键部件的设计制造加工要求更为严格，例如：

(1)阀体和阀盖的质量，特别是在锻造或铸造时应避免其产生折叠、夹渣、气孔、组织疏散、隐裂纹等缺陷和成分不均。

(2)阀杆和阀体连接处零件等的加工质量，特别是阀杆和填料函的粗糙度、阀杆的直线度、阀盖填料函孔的垂直度和加工的精度。

(3)阀门填料函的结构选择，由于阀杆处的密封为动密封，阀杆在转动或滑动过程中填料容易磨损，需选用特制的低泄漏填料密封及填料密封组合，并严格控制填料与阀杆的间隙，填料与填料箱的间隙。

综上所述，阀门类型的选用除了满足工艺条件和标准规范外，还应充分考虑各种使用工况，工程设计中应力求选用的阀门密封等级满足安全、合理和经济的原则。

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