閥門密封等級及選用

閥門是石油化工裝置管道系統中的重要組成部件，其種類多、數量大，是裝置中主要泄漏源之一，因此對閥門的泄漏要求至關重要。閥門密封性能是指閥門各密封部位阻止介質泄漏的能力。閥門的主要密封部位有：啟閉件與閥座間的吻合面、填料與閥桿和填料函的配合、閥體與閥蓋的連接處。第一處的泄漏叫內漏，它直接影響閥門截斷介質的能力和設備的正常運行。后兩處的泄漏叫外漏，即介質從閥內泄漏到閥外，它直接影響安全生產，造成工作介質損失和企業經濟損失、環境污染，嚴重時會造成生產事故。特別對于高溫高壓、易燃易爆、有毒或腐蝕性的介質，閥門的外漏根本是不允許的，因其所造成的后果比內漏更為嚴重，因此閥門必須具有可靠的密封性能，滿足其使用工況對泄漏量的要求。

1 我國閥門密封等級分類標準

目前我國比較常用的閥門密封等級分類標準主要有以下兩種。

1.1 中國國家標準對閥門密封等級的分類國家標準GB/T 13927--2008《工業閥門壓力試驗》。

1.2 中國機械行業標準對閥門密封等級的分類機械行業標準JB/T 9092--1999《閥門的檢驗與試驗》。

2 國際上閥門密封等級分類標準

目前圍際上比較常用的閥門密封等級分類標準主要有以下五種。

2.1 前蘇聯對閥門密封等級的分類

為了按閥門的密封程度和規定的用途選擇產品，按密封程度對閥門進行了分類，該分類的基本原則見表3和表4。

2.2 國際標準化組織對閥門密封等級的分類

國際標準化組織標準ISO5208--2008《工業閥門金屬閥門的壓力試驗》。

3 閥門密封等級的選用

3.1 國內閥門密封等級的選用

(1)2009年7月1日實施的國家標準GB/T13927--2008((工業閥門壓力試驗》是參照歐洲標準ISO 5208--2008制訂的。適用于工業用金屬閥門，包括閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥、球閥、蝶閥的檢驗和壓力試驗。密封試驗的分級和最大允許泄漏量與ISO 5208--2008的規定相同。該標準是對GB/T13927--1992(通用閥門壓力試驗》的修訂，與GB/T13927--1992相比，新增了AA、CC、E、EE、F和G六個等級。新版標準中規定“泄漏等級的選擇應是相關閥門產品標準規定或訂貨合同中要求嚴格的一個。若產品標準或訂貨合同中沒有特別規定時，非金屬彈性密封閥門按A級要求，金屬密封副閥門按D級要求??！蓖ǔ級適用于一般的閥門，比較關鍵的閥門宜選用D級以上泄漏等級。

(2)機械行業標準JB/T 9092--1999《閥門的檢驗和試驗》是對ZB J16006---90的修訂。密封試驗的最大允許泄漏量是參照美國石油協會標準API598--1996制訂的。適用于石油工業用閥門，包括金屬密封副、彈性密封副和非金屬密封副(如陶瓷)的閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、止回閥和蝶閥的檢驗和壓力試驗。目前GB/T 9092--1999正在修訂中。

(3)工程設計中應注意：國家標準GB/T19672--2005((管線閥門技術條件》是參照歐洲標準ISO 14313--1999和美國石油協會標準API 6D--2002制訂的。國家標準GB/T 20173--2006《石油天然氣工業管道輸送系統管道閥門》是參照歐洲標準ISO 14313--1999制訂的。GB/T 19672_2005和GB/T 20173--2006這兩個標準對閥門泄漏量的接收準則均同ISO 5208 A級和D級要求。因此，工程設計中有高于其標準的泄漏量要求時，應在訂貨合同中給出。

4 低泄漏閥門密封等級分類標準

低泄漏閥門是指閥門實際泄漏量很小，靠常規的水壓、氣壓密封試驗已不能判定，需要借助更加先進的手段和儀器來檢測的微小外泄漏。閥門的這種微小的對外界環境的泄漏稱為低泄漏。目前國際上比較常用的檢測閥門低泄漏的標準主要有以下三種：

(1)美國環境保護署EPA method 21《揮發性有機組分泄漏檢測》。

(2)國際標準化組織ISO 15848(工業閥門：低泄漏測量、試驗及資格認定程序》。

(3)殼牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312《工業閥門：低泄漏測量、分級系統、資格認定程序及開關閥和控制閥的型式認可和產品試驗》。

美國環境保護署EPA Method 21標準僅規定了檢測方法而沒有泄漏等級的劃分，屬于地方性標準法規，應用較少。國際標準化組織ISO 15848和殼牌石油公司SHELL MESC SPE 77/312這兩個標準，對于閥門的性能，都從緊密等級、耐久等級和溫度等級三個方面進行評定。緊密等級針對閥桿和閥體密封處的泄漏，分為A，B，C三個等級，對于ISO 15848標準閥體密封處的泄漏要求≤50 em3/m3，而閥桿處的泄漏兩個標準均是按照閥桿的直徑計算的。

ISO 15848A級密封等級最高，B，c級密封等級同SHELLMESC SPE 77/312標準。通常低泄漏閥門的密封等級低于B級，而波紋管密封閥門由于在閥桿密封部位采用金屬波紋管密封，其密封等級低于A級。

當選取密封等級和規定的允許泄漏量時應注意，在高壓閥門中密封面間介質的泄漏會引起表面侵蝕。若是有腐蝕性介質產生滲漏，在滲漏處的金屬會被腐蝕，隨著滲漏縫隙的增大，滲漏量也會很快的增加，以至使閥門報廢。因此，對于高壓或腐蝕性介質工況工作的閥門，在保證密封性方面應提出較高的要求。在輸送易燃易爆和有毒介質的管道中，閥門密封面間介質的泄漏可能會造成人身危害、經濟損失甚至產生事故等。因此，對于輸送易燃易爆和有毒介質的閥門，應按介質的危險級別合理地提出對密封性的要求。

任何的密封有時允許有微量的泄漏，如果此泄漏量不起實際作用時，則可認為是密封的。閥門制造的技術標準通常規定，金屬對金屬密封，在關閉狀態下進行密封性能試驗時，允許有一定的泄漏量。為了保證閥門高的密封性能，必須特別認真地研磨密封面，增加密封面上的比壓，但要小于密封面材料的許用比壓，同時要提高結構的剛度。通過閥門的使用經驗表明，在許多情況下，對閥門的密封性能提出過高的要求是不必要的，因為有些工況完全允許介質有微量泄漏，因這種泄漏量不足以影響閥門的使用。相反，提高這些閥門的密封性能會使制造工藝復雜化，提高成本，造成不必要的浪費。閥門本身的結構設計及制造加工對其外泄漏影響最為明顯，低泄漏閥門對于閥門的閥體、閥桿和填料函等關鍵部件的設計制造加工要求更為嚴格，例如：

(1)閥體和閥蓋的質量，特別是在鍛造或鑄造時應避免其產生折疊、夾渣、氣孔、組織疏散、隱裂紋等缺陷和成分不均。

(2)閥桿和閥體連接處零件等的加工質量，特別是閥桿和填料函的粗糙度、閥桿的直線度、閥蓋填料函孔的垂直度和加工的精度。

(3)閥門填料函的結構選擇，由于閥桿處的密封為動密封，閥桿在轉動或滑動過程中填料容易磨損，需選用特制的低泄漏填料密封及填料密封組合，并嚴格控制填料與閥桿的間隙，填料與填料箱的間隙。

綜上所述，閥門類型的選用除了滿足工藝條件和標準規范外，還應充分考慮各種使用工況，工程設計中應力求選用的閥門密封等級滿足安全、合理和經濟的原則。

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