密封衬里知识

【阀杆密封】

阀杆是带动启闭件使阀门开启和关闭的重要部件，因为阀杆是可动件。所以是最易产生外漏的部位。因此，阀杆密封对于阀门来讲是非常重要的。

阀杆的密封通常用压缩填料。压缩填料是指压入填料函内使阀杆周围密封的软质材料。填料作用于横向支撑面上的压力如果等于或高于介质压力，而且也足以能使在横向面上的泄漏沟闭合，则填料就能对介质起到密封。

压紧填料压盖所产生的密封压力使填料向横向扩张。如果填料传递压力的方工与介质相同，是施加于填料端面的压力就在横向支撑面上产生相同的压力。因此，填料受到填料压盖的紧，填料横向的压力经常要比介质压力高出由填料压盖施加的一个压力值，这时就会自动起到密封作用。

1. 压缩填料的结构

大部分压缩填料由于考虑到石棉的性能故都采用它的纤维作基料。它基本上不受多数介质、温度和时间的影响，是一种好的导热体。石棉的缺点就是润滑性差，因此必须填加不妨碍石棉性能的润滑剂，如石墨粉和云母粉。由于这种混合物仍具有渗透性，故还要加注液体润滑剂。

聚四氟乙烯具有皱缩率最小、缩小率最低，且具有摩擦系数小的特性。对于大部分的腐蚀性介质具有较高的抗腐性能。聚四乙烯填料在填料处的工作温度 -150~260℃ 之间。在这一温度范围内，它是一种高性能、多用途的阀杆填料。

柔性石墨具有耐高温的特性，它还具有摩擦系数小且耐大部分腐蚀性介质，在填料处的工作温度可达 600℃，故电站、石化等部门高温处的阀门都使用柔性石墨填料。

2. 填料对不锈钢阀杆的腐蚀

不锈钢阀杆，特别是用铬 13 系钢做的阀杆，与填料接触的表面经常受到腐蚀。这种腐蚀常发生在使用前的贮存阶段，这是由于经过水压试验后的填料被水饱和的缘故。如果在水压试验后立即投入使用就不会发生腐蚀。从理论上讲，处于湿润填料之中的不锈钢阀杆其所以被腐蚀，是由于被填料所包围的阀杆表面处在脱氧环境之中的结果。这种环境影响了金属的活化与钝化特性。不锈钢氧化保护层表面的缺氧敏感点上产生了许多小的阳极，这些阳极与发生阳极作用的大量残留的钝性金属一起，就使金属内部产生原电池的作用。通常用于填料中的石墨作为阳极材料作用于阀杆钢的阴极场增强了原电池电流强度，从而大大加剧了对原始腐蚀点的腐蚀。

3. 阀杆密封填料的形式

唇形填料

唇形填料由于其唇片柔软，在介质压力作用下会横向扩张紧贴在挡壁上，这种扩展型填料可以使用在压缩填料中，不能用相对较硬的材料。唇形填料的缺点是其密封作用只是单方向的。

大部分用于阀杆的唇形填料是用纯聚四氟乙烯或填充聚四氟乙烯制造的。但也有使用纤维加固的橡胶或皮革制做的。主要是用在液压方面。大部分用做阀杆的唇形填料做成V型。这样即便于安装又便于扩充。

挤压式填料

挤压式填料的名称适用用于 O 形圈一类的填料。这种填料安装后其侧面受到挤压，借助材料的弹性变形保持其侧向的预负荷力。当介质从底部进入填料腔时，填料就向阀杆与支撑座之间的空隙运动，从而堵塞了泄漏通路。当填料腔压力重新下降时，填料又重新恢复其原先形状。

止推填料

止推填料由填料环或由装在阀盖和阀杆台肩间的垫圈组成，阀杆可以相对填料环作自己的轴向移动。起始的阀杆密封可幅辅助轴封如活缩填料来提供，也可由弹簧来提供，该弹簧迫使阀杆台肩顶住止推填料，尔后的介质压力就可迫使阀杆台肩更紧密地与填料接触。

隔膜阀阀杆的密封

隔膜阀阀杆是由柔性且承压的阀美盖来密封，该阀盖使阀杆与关闭件相连。这种密封只要隔膜不失效，就能避免任何介质通过阀杆向大气泄出。隔膜的材料依阀门的用途不同而不同，可用不锈钢、塑料或橡胶等。

【阀门密封面研磨的基本原理】

研磨，在阀门制造过程中是其密封面常用的一种光整加工方法。研磨可以使阀门密封面获得很高的尺寸精度、几何形状粗度及表面粗糙度，但不能提高密封面各表面间的相互位置精度。研磨后的阀门密封面通常可以到的尺寸精度为 0.001~0.003mm；几何形状精度（如不平度）为 0.001mm；表面粗糙度为 0.1~0.008。

密封面研磨的基本原理包括研磨过程、研磨运动、研磨速度、研磨压力及研磨余量五个方面。

研磨过程

研具与密封圈表面很好地巾合在一起，研具沿贴合表面作复杂的研磨运动。研具与密封圈表面间放有研磨剂，当研具与密封圈表面相对运动时，研磨剂中的部分磨粒在研具与密封圈表面间滑动或滚动，切去密封圈表面上很薄的一层金属。密封圈表面上的凸峰部分首先被磨去，然后渐渐达到要求的几何形状。

研磨不仅是磨料对金属的机械加工过程，同时还有化学作用。研磨剂中的油脂能使被加工表面形成氧化膜，从而加速了研磨过程。

研磨运动

研具与密封圈表面相对运动时，密封圈表面上每一点对研具的相对滑动路和都应该相同。并且，相对运动的方向应不断变更。运动方向的不断变化使每一磨粒不会在密封圈表面上重复自己运动轨迹，以免造成明显的磨痕而增高密封圈表面的粗糙度。此外，运动方向的为断变化不能使研磨剂分布得比较均匀，从而较均匀地切去密封圈表面的金属。

研磨运动尽管复杂，运动方向尽管大变化，但研磨运动始终是沿着研具与密封圈表面的贴合表面进行的。无论是手工研磨或机械研磨，密封圈表面的几何形状精度则主要受研具的几何形状精度及研磨运动的影响。

研磨速度

研磨运动的速度越快，研磨的效率也越高。研磨速度快，在单位时间内工件表面上通过的磨粒比较多，切去的金属也多。

研磨速度通常为 10~240m/min。研磨精度要求高的工件，研磨速度一般不超过 30m/min。阀门密封面的研磨速度与密封面的材料有关，铜及铸铁密封面的研磨速度为 10~45m/min；淬硬钢及硬质合金密封面为 25~80m/min；奥氏体不锈钢密封面为 10~25m/min。

研磨压力

研磨效率随研磨压力的增大而提高，研磨压力不能过大，一般为 0.01～0.4MPa。

研磨铸铁、铜及奥氏体不锈钢材料的密封面时，研磨压力为 0.1~0.3MPa；淬硬钢和硬质合金密封面为 0.15~0.4MPa。粗研时取较大值，精研时取较小值。

研磨余量

由于研磨是光整加工工序，故切削量很小。研磨余量的大小取决于上道工序的加工精度和表面粗糙度。在保证去除上道工序加工痕迹和修正密封圈几何形状误差的前提下，研磨余量愈小愈好。

密封面研磨前一般应经过精磨。经精磨后的密封面可直接精研，其最小研磨余量为：直径余量为 0.008~0.020mm；平面余量为 0.006~0.015mm。手工研磨或材料硬度较高时取小值，机械研磨或材料硬度较低时取大值。

阀体密封面不便磨削加工，可采用精车。精车后的密封面须粗研后才能进行精研，其平面余量为 0.012~0.050mm。

【阀门密封圈常用材料及使用条件】

阀门密封圈材料有金属和非金属两大类。常用材料及其使用条件如下：

1、合成橡胶
合成橡胶的耐油、耐温、耐腐蚀等综合性能优于天然橡胶。一般合成橡胶的使用温度 t ≤ 150℃，天然橡胶 t ≤ 60℃，橡胶用于公称压力 PN ≤ 1MPa 的截止阀、闸阀、隔膜阀、蝶阀、止回阀、夹管阀等阀门的密封。

2、尼龙
尼龙具有摩擦系数小、耐腐蚀性好等特点。尼龙多用于温度 t ≤ 90℃、公称压力 PN ≤ 32MPa 的球阀、截止阀等。

3、聚四氟乙烯
聚四氟乙烯多用于温度 t ≤ 232℃、公称压力 PN ≤ 6.4MPa 的截止阀、闸阀、球阀等。

4、铸铁
铸铁用于温度 t ≤ 100℃、公称压力 PN ≤ 1.6MPa、煤气和油类用的闸阀、截止阀、旋塞阀等。

5、巴氏合金
巴氏合金用于温度 t -70~150℃、公称压力 PN ≤ 2.5MPa 的氨用截止阀。

6、铜合金
铜合金常用材料有 6-6-3 锡青铜和 58-2-2 锰黄铜等。铜合金耐磨性好，适用于温度 t ≤ 200℃、公称压力 PN ≤ 1.6MPa 的水和蒸汽中，常用于闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀等。

7、铬不锈钢
铬不锈钢常用牌号有 2Cr13、3Cr13 经调质处理，耐腐蚀性能好。常用于温度 t ≤ 450℃、公称压力 PN ≤ 32MPa 的水、蒸汽和石油等介质的阀门上。

8、铬镍钛不锈钢
铬镍钛不锈钢常用牌号为1Cr18Ni9ti，其耐腐性、耐冲蚀性和耐热性能较好。适用于温度 t ≤ 600℃、公称压力 PN ≤ 6.4MPa 的蒸汽、硝酸等介质中，用于截止阀、球阀等。

9、渗氮钢
渗氮钢常用牌号是 38CrMoAlA，经渗碳处理，具有良好的耐腐蚀性和抗擦伤性。常用于温度 t ≤ 540℃、公称压力 PN ≤ 10MPa 的电站闸阀。

10、渗硼
渗硼由阀体或阀瓣本体材料直接加工出密封面，再进行渗硼表面处理，密封面耐磨性能很好。用于电站排污阀。

【密封填料安装中容易出现的问题】

密封填料在安装中容易出现的下述问题，其主要原因是操作者对填料密封的重要性认识不足，求快、怕麻烦、违反操作规程所引起的。

1、清洁工作不彻底、，操作粗心，滥用工具，即阀杆、压盖、填料函不用油清洗，甚至函内有杂物；操作不按顺序、孔用填料不用专用工具、随便用錾子切制填料、用起子安装填料等。

2、填料选用不当，以低代高，以窄代宽；将一般低压填料用在高温和强腐蚀介质中。

3、填料搭角不对，长短不一；安装在填料函中不平整、不严密。

4、多层填放，多层缠绕填料，一次压紧，使填料函内填料不均匀，有空隙，压紧后是外紧内松，增加了填料的泄漏。

5、填料安装太多，使填料压盖处在填料函上面，产生位移，擦伤阀杆。

6、填料压盖和填料函的预紧间隙过小，如遇填料在使用中泄漏，便无法再拧紧填料压盖。

7、填料压盖对填料压得太紧，增加了阀杆的磨损，使阀门开闭力增大。

8、填料压盖歪斜，松紧不匀。

9、阀杆与填料压盖间隙过小，互相摩擦，磨损阀杆。

10、O 形圈安装产生扭曲、划痕、拉变形等缺陷。

【软密封蝶阀密封圈的使用温度】

软密封蝶阀适用用于 100℃ 以下的热水、冷水系统。如果系统要求较高的温度，可用金属密封蝶阀（可用在 500℃ 以下的系统中）。

软密封蝶阀的密封圈（各种常用橡胶、聚四氟乙烯）的最高使用温度：丁腈橡胶 NBR ≤ 80℃，三元乙丙 EPDM ≤ 120℃，聚四氟乙烯 PTFE ≤ 150℃。

在酸碱介质中最高使用温度是：

1、氯丁橡胶：硝酸（10%） 29℃；柠檬酸 29℃；氢氧化纳 93℃。
2、丁基橡胶：硫酸（50%） 66℃；硝酸（10%） 40℃；氢氧化纳 85℃。
3、F4：硫酸（0-100%） 180℃；硝酸（0-100%） 180℃；氢氧化纳 180℃。

【延长阀门填料寿命的方法】

在阀门设计或使用经验中，升降式阀门填料多为石棉盘根或石墨填料或聚四氟V型填料，但是这几种填料都受到阀门启闭次数的限制，就是随着阀门启闭次数的增加，填料会磨损，间隙逐渐增大，到一定次数（据统计不会超过 2000 次）阀门便会从填料处产生泄露。泄露后便需要从新压紧填料压盖。这种方案适合阀门启闭次数不多的场合。

如果阀门的启闭次数频繁，（如一年启闭 10-30 万次），这无疑增加阀门的使用、维护成本。有没有一种能够在阀门启闭 100-200 万次后，仍然能够密封的设计呢？答案是肯定的。

一种办法为，在填料下方增加一个垫圈，在垫圈下边加一个弹簧（弹簧的预紧力需要计算），当填料磨损后，由于弹簧的作用，便会重新压紧填料，使其密封。这种办法目前通过使用检验，只能达到启闭 50-100 万次不泄露，需要使用方在每年大修时，重新压紧填料压盖，只能减少平时的维护。

另外一种办法，就是选用液压、气动密封技术，改变原来的阀门设计思路，在填料处使用油缸密封滑环，增加 O 型密封圈（需要计算摩擦力、密封比压，才能确定滑环和 O 型密封圈的数量）。这种办法通过使用，能够达到启闭 200 万次不泄露，但是 O 型密封圈要老化，使用时间只有 5 年，同时成本较高。