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供水阀门密封型式及橡胶密封件 选择与应用

发布时间:2011-12-02 13:07:00 浏览次数:0来源:
供水阀门密封型式橡胶密封件   选择与应用
 
 
 
 
 
 
 
 
中国水协设备材料委管道部
2010年8月
 
 
 
 
近年来,我国供水用阀门在设计、制造和选用等方面都有了长足的进步,相关的行业标准逐渐编制完成。阀门所用球墨铸铁材料、不锈钢材料、铜合金材料基本满足设计要求,环氧树脂粉末热涂装技术也被一些阀门生产企业所掌握,唯有橡胶密封件质量尚有较大差距,距50年阀门寿命的要求相差甚远。
根据对国内各城市供水企业调查反映的意见,阀门在运行中橡胶密封件存有易老化、回弹性差、易撕裂等弊端,内漏外泄时有发生,事故屡见不鲜。管网(包括阀门)的漏失率平均高达17%左右。
根据《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》对实施《阀门的优化选择与应用》专题中有关“橡胶密封件寿命”的要求,中国水协设备材料委管道部将研究提高阀门橡胶密封件质量做为2009年工作重点。先后对北京、上海、广州、佛山、湛江、惠州、中山小榄、武汉、南昌、福州、厦门、昆山、扬州、大连、石家庄、太原、包头、丹东、哈尔滨、西安、昆明等30多个城市供水企业及上海冠龙阀门机械有限公司、武汉大禹阀门制造有限公司、奥维科雅(上海)有限公司、阀安格水处理系统(太仓)有限公司、广东佛山市南海永兴阀门制造有限公司、山东建华阀门制造有限公司、上海精嘉阀门(集团)制造有限公司、马鞍山宏力橡胶制品有限公司、靖江三星橡塑制品有限公司等10余家生产企业,共计40余个单位进行了书面调研及考察,得到了众多供水企业和阀门橡胶密封件制造企业的响应和支持。特别是管道部聘请了有关专家给与技术支持,综合各方面意见特编写此本资料作为《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中《阀门的优化选择与应用》专题的参考材料,以供各供水企业和相关生产制造企业在实际生产工作应用中参考。
本《专题资料》提出单位:中国水协设备材料委管道部
本《专题资料》编写单位:中国水协设备材料委管道部、北京市自来水集团公司、石家庄供水集团有限公司、太原市自来水总公司、上海自来水管线工程有限公司、武汉水务集团物资有限公司、郑州自来水总公司、西安市水业运营有限公司物资供应部、佛山市水业集团有限公司、广东惠州市自来水总公司、上海冠龙阀门机械有限公司、武汉大禹阀门制造有限公司、马鞍山宏力橡胶制品有限公司、奥维科雅阀门(上海)有限公司、阀安格水务处理系统(太仓)有限公司、广东佛山市南海永兴阀门制造有限公司、山东建华阀门制造有限公司、上海精嘉阀门(集团)制造有限公司、靖江三星橡塑制品有限公司、上海沪航阀门有限公司
本《专题资料》主要起草人:白迪祺、王光杰、张延蕙、韩安伟、肖绍雍、孙文章、张可欣、高法训、李习洪、吕永淮、阮建明、余家荣、王华梅、杜士昆、陈键明、、高强、杨日宝、张银发、伍正春、常枢、刘荣强、宋书燕、田媛、郭刚、梁惠华、金宗林、张戎、陈进松、陈思良
 
中国水协设备材料委管道部办公室   联系电话:010-63425774
地址:北京市宣武区马连道路12号
邮编:100055
联系人:宋书燕 13701268786     田媛 13401192202
 
 
 
 
 
目 录
2.1.2.1橡胶全包覆整体闸板.............................................. ........ .1
2.1.2.2闸板包覆橡胶的材料的选择...................................................2
2.1.2.3闸板包覆橡胶的尺寸设计.................................................. ..2
2.2.2.1蝶阀软密封副的结构.........................................................4
2.2.2.2蝶阀橡胶密封圈的材料选择...................................................4
2.3.2.1 O形圈橡胶密封圈使用范围...................................................4
2.3.2.2 O形橡胶密封圈的材料选择...................................................5
2.3.2.3 O形橡胶密封圈的尺寸及外观要求.............................................6
2.4.2.1采用O形橡胶密封圈的中法兰密封结构........................................ 8
2.4.2.2 O形橡胶密封圈的材料选择.................................................. 8
2.4.2.3 O形橡胶密封圈的技术要求.................................................. 9
3. 阀门驱动用膜片...................... 10
3.1膜片外观质量............................................................... ..10
3.2片用硫化橡胶物理性能..........................................................10
4.1材料物理性能..................................................................10
4.2材料卫生性能..................................................................10

本《专题资料》提出了供水阀门(以下简称阀门)橡胶密封型式及橡胶密封件的材料要求和功能结构、质量控制、检验方法、贮存运输、安装使用的各项技术要求。
本《专题资料》适用于阀门及橡胶密封件生产企业的设计、制造和供水企业的选择与应用。
2.   阀门软密封副基本要求
橡胶材料性能是影响阀门橡胶密封件寿命的基本因素,在阀门中,橡胶密封件不是孤立存在的,相对摩擦运动较多,反复挤压较多,水力冲击较大,在室外地上安装的阀门受温度、紫外线、氧化等环境因素的影响加剧。因此,阀门密封副结构、接触零件精度,也是影响橡胶密封件寿命的重要因素。
根据密封接合面间的相对运动形式,密封可分为静密封、动密封两大类。阀门动密封部位是影响橡胶密封件寿命的主要因素,例如启闭件与阀座间密封、阀杆的旋转密封、阀杆和
活塞的往复密封、水力控制腔的膜片密封等。阀门静密封包括阀盖与阀体间密封、操作
装置壳体与接口间密封、阀门与管道接口间密封等。
根据密封作用力的不同,密封可分为强制密封、自紧密封两大类。强制密封是依靠螺栓拉紧力或启闭件挤压力来保证密封比压,以往的阀门密封多属此类形式。自紧密封是依靠螺栓预紧力、装配预压力、启闭件挤压力使密封件产生弹性变形并提供初始密封比压,当介质压力升高后,密封比压也随之上升,从而保证密封性能。自紧密封优于强制密封,需要的螺栓直径小、数量少,启闭件挤压力小,降低阀门扭矩和橡胶磨损。
由于金属密封闸阀有构造上的缺陷,20世纪70年代奥地利人改进为闸板全包橡胶的软密封闸阀,在欧洲已逐渐替代金属密封闸阀。我国已制定行业标准,软密封闸阀将是中小口径供水阀门的发展方向。
2.1.2.1.      橡胶全包覆整体闸板
CJ/T 216-2005《给排水用软密封闸阀》中规定,“闸板应为弹性闸板,其骨架为球墨铸铁整体铸造,骨架内外表面全部包覆橡胶。”采用注射或模压硫化成型工艺,闸板芯及阀体内腔密封面部位尺寸必须精确。包胶前,闸板金属表面必须经过抛丸(喷砂)处理至Sa
级。粗糙度Rz50-300μm。抛丸后4h内进行清洗、干燥、涂粘合剂。然后进行包胶硫化工艺。闸板橡胶与铸铁间应全部粘接牢固。严禁使用再生胶,硫化后的橡胶不应有气泡、裂纹、疤痕、创伤、铸铁外露等缺陷。
2.1.2.2.      闸板包覆橡胶的材料选择
闸板包覆橡胶材料优选三元乙丙橡胶(EPDM)。建议橡胶硬度为65~75 IRHD,使用压力超过1.6MPa时,可适当增加橡胶硬度。
三元乙丙橡胶(EPDM)具有最好的耐老化性能、优异的抗压变性能,而且能更好地阻止有机物、臭氧和UV的腐蚀,因此为优选材料。
适用于闸板包覆橡胶材料的物理性能,见表1。也可参考JWWA K156-2004《水道设施用橡胶材料》中的ⅠA.70,ⅠA.65牌号,见表2。
2.1.2.3.      闸板包覆橡胶的尺寸设计
1)   闸板包覆橡胶非配合部位的设计厚度不应小于2mm,密封面厚度一般在6 mm~9 mm。密封面压缩率控制在15%~25%之间。
2)   硫化后的橡胶制造容许公差为设计尺寸的%。不应有气泡、裂纹、疤痕、创伤、铸铁外露等缺陷。
3)   同一制造商、同一公称尺寸、同一公称压力的闸阀,在同一式和不同式之间,闸板应可100%互换。
1:橡胶物理机械性能表
项目
单位
指标
试验方法
硬度范围
IRHD
6575
GB/T 6031
拉伸强度,最小
MPa
14
GB/T 528
扯断伸长率,最小
%
300
GB/T 528
压缩永久变形,最大
7024h
%
20
GB/T 7759
压缩应力松驰,最大
237d
%
16
GB/T 1685
老化,707d
GB/T 3512-2001
硬度变化,最大
IRHD
0+7
GB/T 6031
拉伸强度变化率,最大
%
-200
GB/T 528
扯断伸长率变化率,最大
%
-30+10
GB/T 528
在水中的体积变化,最大
707d
%
-1+8
GB/T 1690
与金属粘合强度
拉伸法
MPa
1.725
GB/T11211
剥离法
kgf/m
9.3
GB/T15254
耐臭氧
在未经放大的条件下观察,无裂纹
GB/T 7762
耐磨指数
90
GB/T 9867
回弹性
%
50
GB/T 1681
2:橡胶物理机械性能(JWWA K156 水道设施用橡胶材料)表
     物理性能
  牌号
硬度
(度)
拉伸试验
老化试验
压缩永变形率%(以下)                 
用途距离
(参考)
7.0MPa荷重伸长率%(以上)
扯断强度MPa
(以上)
伸长率%(以   上)
拉伸强度变化率%
(以内)
延伸变化率%
(以内)
硬度变化(度)
SBR
NR
NBH
CR
EP
DM
A
A.70
70±5
200
18
16
14
300
-20
+10
-20
+7
20
球墨铸管、钢管及塑料管接口用胶圈,蝶阀密封用橡胶。
排气阀密封用橡胶。
带槽法兰用橡胶,伸缩接头用橡胶。
A.65
65±5
250
18
16
14
400
-20
+10
-30
+7
20
A.60
60±5
300
18
16
14
400
-20
+10
-30
+7
20
A.55
55±5
350
18
16
14
400
-20
+10
-30
+7
20
A.50
50±5
400
18
16
14
400
-20
+10
-30
+7
20
 
B
B.65
65±5
250
18
16
14
450
-40
+10
-40
+5
20
球墨铸铁管插入式接口用橡胶圈内径部?
B.50
50±5
400
18
16
14
450
-40
+10
-40
+5
20
.70
70±5
200
16
16
12
300
-20
+10
-30
+7
30
阀门上下阀体密封用橡胶。
蝶阀用密封橡胶。
.65
65±5
250
16
16
12
300
-20
+10
-30
+7
30
.60
60±5
300
16
16
12
300
-20
+10
-30
+7
30
.55
55±5
350
16
16
12
300
-20
+10
-30
+7
30
.50
50±5
400
16
16
12
300
-20
+10
-30
+7
30
.80
80±5
150
12
12
12
300
-25
+10
-30
+7
30
球墨铸铁管插入式接口用胶圈外径部。
用于法兰面的板型胶垫。
排气阀密封用橡胶。
.75
75±5
200
12
12
12
300
-25
+10
-30
+7
30
.65
65±5
250
12
12
12
300
-25
+10
-30
+7
30
.60
60±5
300
12
12
12
300
-25
+10
-30
+7
30
2.2.     蝶阀软密封结构型式
2.2.1. 技术发展要求
传统软密封蝶阀由于其蝶板橡胶密封件压缩量是固定的,随着橡胶老化和磨损,密封比压减少,密封性能降低。用于管网的阀门都必须双向密封,传统软密封蝶阀由于结构特点的局限,较难保证这一要求,为此,最好采用自紧密封。金属硬密封蝶阀也有无法保证零泄漏、密封面损坏无法修复、卡到杂物易损坏传动机械等缺陷。当橡胶材质过关,密封副设计合理,软密封蝶阀在供水行业中仍是主导结构型式。
2.2.2.1.  蝶阀软密封
CJ/T 261-2007《给水排水用蝶阀》中规定,“橡胶密封圈可设置在蝶板上,也可设置在阀体上,公称尺寸DN600及以上蝶阀的的橡胶密封圈应采用现场易拆卸和更换的结构,且必须采用可靠的固定方式与蝶板或阀体固定在一起”。橡胶密封圈应做成整体,大口径蝶阀的橡胶密封圈不能做成整体时,需要用胶条搭接时,接头应进行硫化,要求按GB/T 21873附录A的规定。
2.2.2.2. 蝶阀橡胶密封件的材料选择
蝶阀橡胶密封件的材料,可按照闸板包覆橡胶的材料,也可按不同使用条件选择丁腈、氯丁橡胶,标准要求较高或用于热水管道时选择三元乙丙橡胶。
2.3.      阀杆密封
2.3.1. 密封式\
以往的阀杆多采用盘根类的填料密封形式,不适于常温、中低压的城市供水阀门,例如构件多导致结构不紧凑、制造成本高;填料压紧力大,导致操作扭矩的增大;需要经常拧紧填料导致维护工作量大;盘根填料为非标件导致更换麻烦;且该种结构需有1~6滴/秒的介质泄漏;石棉盘根有毒,不能用在饮用水管道
阀杆密封推荐O形橡胶密封圈结构。在液压气动装置中已广泛采用O形圈,如液控蝶阀的液压缸、气动阀门的气缸。CJ/T 216-2005《给排水用软密封闸阀》中已经建议,“阀封宜具有至少三道O形橡胶密封圈”。
2.3.2.1. O形橡胶密封圈使用范围
\
长期实践已经证明,O形橡胶密封圈是一种非常理想的密封件,其压力范围很宽,从1.333×10-6的真空,到400MPa的高压(动密封达35MPa);可以满足各种介质和各种运行条件的要求。采用O形橡胶密封圈的阀杆密封,建议按上图结构(沟槽设置在密封函中,而不是阀杆上)设计和选用。具有如下应用优点:
1)   密封性能较好,有自紧密封作用,往往只用一个密封件便能完成密封。
2)   运动磨擦阻力很小,对于压力交变的场合也能适应。
3)   阀杆易于实现滚压加工,表面粗糙度可达Ra0.4μm,表面强化硬度可达HB 275,强化层深度可达2mm,从而降低阀杆和O形橡胶密封圈的磨损,保证密封和寿命。
4)   密封函可与阀盖浮动连接,实现阀杆柔性约束,降低阀门加工精度和操作扭矩。
5)   密封部位结构简单,安装部位紧凑,重量较轻。
6)   密封函可做成单独部件,方便拆装维修,可实现阀门带压更换O形橡胶密封圈。
7)   尺寸和沟槽已标准化,成本低,便于生产、使用和维修。
2.3.2.2. O形橡胶密封圈的材料选择
O形橡胶密封圈材料宜为丁腈橡胶NBR,硬度65~75 IRHD。
这主要基于阀杆是运动部件,接触部位需要添加润滑油(脂)以降低磨擦的考虑。丁腈橡胶NBR以耐油而著称,其耐磨性、耐水溶胀性、耐候性等综合性能也良好。阀杆密封的O形橡胶圈橡胶的物理机械性能要求如表3:
3:阀杆密封的O形橡胶密封圈橡胶的物理机械性能表
项目
单位
指标
试验方法
橡胶名称
丙烯腈-丁二烯橡胶(通称 丁腈橡胶)
GB/T 5577
橡胶代号
NBR
GB/T 5577
硬度范围
IRHD
6575
GB/T 6031
拉伸强度,最小
MPa
14
GB/T 528
扯断伸长率,最小
%
350
GB/T 528
压缩永久变形,最大
7024h
%
20
GB/T 7759
压缩应力松驰,最大
237d
%
16
GB/T 1685
老化,707d
GB/T 3512-2001
硬度变化,最大
IRHD
0+7
GB/T 6031
拉伸强度变化率,最大
%
-200
GB/T 528
扯断伸长率变化率,最大
%
-20+10
GB/T 528
在水中的体积变化,最大
707d
%
-1+8
GB/T 1690
在油中的的体积变化,最大
7072h,在1号标准油中
%
-10+10
GB/T 1690
耐臭氧
在未经放大的条件下观察,无裂纹
GB/T 7762
2.3.2.3. O形橡胶密封圈尺寸及外观要求
    O形橡胶密封圈的尺寸和沟槽已标准化,应尽量选用标准件。非标件采购困难,不仅增加阀门生产企业的成本,也将增加供水企业的维修备品规格。
1)   O形橡胶密封圈的尺寸系列和公差,应符合GB/T 3452.1-2005《液压气动用O形橡胶密封圈 第1部分:基本尺寸系列及公差》的要求。
2)   O形橡胶密封圈的外观质量,应符合GB/T 3452.2-2007《液压气动用O形橡胶密封圈 第2部分:外观质量检验规范》中N级的要求,见下表。
2.4. 中法兰密封                                                                                                                                                                                                         \
2.4.1. 密封结构型式
闸阀等阀门的中法兰(阀盖与阀体间)属于静密封,以往多采用密封垫、用螺栓强制预紧的形式,不适于常温、中低压的城市供水阀门,例如螺栓数量多结构不紧凑、密封面加工精度要求高、螺栓松驰后密封不可靠、密封垫无法多次重复利用。
中法兰密封应首选具有自紧密封、螺钉内藏适于阀门直埋的O形橡胶密封圈结构。
2.4.2主要技术要求
    O形橡胶密封圈应用于静密封时具有与动密封同样的优点,密封性能更好,可以做到零泄漏。能够解决传统的密封垫、用螺栓强制预紧的中法兰密封形式的缺陷,尤其是软密封闸阀的中法兰密封,沟槽尺寸靠铸造质量就可以保证,极大地降低了生产成本。
2.4.2.1. 采用O形橡胶密封圈的中法兰密封结构
\
采用O形橡胶密封圈的中法兰密封建议按上图结构来设计和选用。具有如下应用优点:
1)   充分利用O形橡胶密封圈自紧密封作用,减少螺钉的密封预紧力,零泄漏长寿命。
2)   密封沟槽直接铸造而成,在保证密封和寿命的同时,有助于降低生产成本。
3)   O形橡胶密封圈可多次重复利用,并和螺钉扣住防止脱落,方便拆装维修。
4)   内藏螺钉的结构,螺钉数量减少,尺寸紧凑,适于阀门直埋的防腐蚀、免维护要求。
2.4.2.2.  O形橡胶密封圈的材料选择
阀门中法兰的O形橡胶密封圈密封与管道接口的密封圈密封使用环境和工作状况是基本相同的。因此材料可按管道密封圈选择,推荐使用三元乙丙橡胶(EPDM),硬度65~75 IRHD。经用户同意,也可选用NBR、CR橡胶。
适用于中法兰密封的O形橡胶密封圈橡胶材料的物理性能,可参考GB/T 21873-2008《橡胶密封件 给、排水管及污水管道用接口密封圈 材料规范》,具体要求见表5。
5GB/T21873-2008物理机械性能表
项目
单位
指标
试验方法
橡胶名称
乙烯-丙烯-二烯烃共聚物(通称 三元乙丙橡胶)
GB/T 5577
橡胶代号
EPDM
GB/T 5577
硬度范围
IRHD
6575
GB/T 6031
拉伸强度,最小
MPa
9
GB/T 528
扯断伸长率,最小
%
200
GB/T 528
压缩永久变形,最大
7024h
%
20
GB/T 7759
压缩应力松驰,最大
237d
%
16
GB/T 1685
老化,707d
GB/T 3512-2001
硬度变化,最大
IRHD
-5+8
GB/T 6031
拉伸强度变化率,最大
%
-200
GB/T 528
扯断伸长率变化率,最大
%
-30+10
GB/T 528
在水中的体积变化,最大
707d
%
-1+8
GB/T 1690
耐臭氧
在未经放大的条件下观察,无裂纹
GB/T 7762
2.4.2.3.  O形橡胶密封圈的技术要求
    阀门中法兰的形状有圆形、长圆形等,同一种阀门不同生产企业的形状尺寸也有差异,因此中法兰的O形橡胶密封圈的内径尺寸无法标准化。但截面直径建议按下列尺寸标准化,以保证供水企业在紧急维修时可以用同直径的O形橡胶密封条搭接。
1)   小尺寸截面直径应尽量选取2.65mm、3.55mm、5.30mm、7.00mm这是GB/T 3452.1-2005《液压气动用O形橡胶密封圈 第1部分:基本尺寸系列及公差》已有的尺寸系列。
2)   更大的截面直径建议选取8.00mm、10.00mm、12.00mm。直径大于12.00mm的密封圈不建议使用,因为橡胶厚度过大,内应力分布不均匀,将影响密封性能。
3)   O形橡胶密封圈的外观质量,应参考GB/T 3452.2-2007《液压气动用O形橡胶密封圈 第2部分:外观质量检验规范》中N级的要求。
4)   O形橡胶密封圈的沟槽尺寸和设计计算,应参考GB/T 3452.3-2005《液压气动用O形橡胶密封圈 第3部分:沟槽尺寸和设计计算准则》中受内部压力轴向密封的要求。若沟槽尺寸靠铸造质量来保证,可适当提高压缩率来补偿铸造误差,但不宜超过下表中的上限值。
\
3.   阀门驱动用膜片
3.1. 膜片外观质量应符合HG/T 3090《模压和压出橡胶制品外观质量的一般规定》的要求。
3.2. 膜片用硫化橡胶的物理机械性能,应符合表6的要求。
6CJ/T256膜片用橡胶物理机械性能表
项目
单位
指标
硬度
IRHD
70±3
拉伸强度
MPa
14
扯断伸长率
400
压缩永久变形(7022h)
40
胶与织物附着强度
KN/m
2
耐水性:拉伸强度变化(7070h)
-20
耐水性:扯断伸长率变化(7070h
-20
耐疲劳弯曲
1×106 (周期)
1
4.1. 材料物理性能
管道橡胶密封圈属于静密封方式,在管道安装完成后,除了管道沉降、水压波动引起橡胶密封圈与接口间的缓慢运动外,橡胶基本处于静态压缩状态;同时供水管网大多埋地,温度、紫外线、氧化等因素对密封圈老化的影响极小。阀门用橡胶密封件相对管道橡胶密封圈有其不同的特点,多属动密封,橡胶受力情况和周围环境复杂,容易挤压过度降低回弹性,磨损造成密封泄漏。
因此,要克服阀门“橡胶密封件品质易老化,长期使用产生永久变形,密封效果降低”的问题,对材料的耐老化、耐磨损、回弹性、压缩永久变形等要求更高,因而,严禁使用再生胶。
针对阀门中橡胶密封件的使用部位不同,其物理性能要求也会有差异。
4.2. 材料卫生性能
用于生活饮用水管道与介质直接接触的橡胶密封件均须采用无毒性材料,必须符合GB/T 17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》且获得省以上卫生防疫部门无毒证明,生产橡胶密封件的原材料不得含有对人体健康有害的物质成分,禁用含有苯或苯的衍生物和含有砷、汞、镉等金属元素在内的化工助剂,还要严格控制易溶出物和其迁移量,防止对水质造成二次污染。
5.  阀门橡胶密封件的试验、检测方法
橡胶材料的各项物理性能,应按下列标准进行检测。(检测的具体方法,按          GB/T 21873-2008《橡胶密封件  给、排水管及污水管道接口密封圈  材料规范》的规定):
1)   GB/T 6031-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10~100 IRHD)》
2)   GB/T 528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》
3)   GB/T 7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶 常温、高温和低温下压缩永久变形测定》
4)   GB/T 1685-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶 在常温和高温下压缩应力松弛的测定》
5)   GB/T 1690-2006《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》
6)   GB/T 7762-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂静态拉伸试验》
5.2. 橡胶材料卫生性能
橡胶材料的卫生性能,有要求时应按下列标准之一进行检测:
1)   GB/T 17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》
2)   必要时(标准要求较高或出口产品)可采用EN 681-1或BS 6920标准。
橡胶件应和阀门装配为成品后,按GB/T 13927-2008《工业阀门 压力试验》进行密封性能检测。对于城市供水阀门,还应注意以下几点:
1)   试验介质为清洁自来水,试验温度为常温,试验后应清洁内腔。
2)   密封试验的最大允许泄漏率为A级,即零泄漏,在试验压力持续时间内无可见泄漏。
3)   闸阀、蝶阀等应双向密封。其中蝶阀应符合CJ/T 261-2007《给水排水用蝶阀》中规定,大中尺寸蝶阀反向,当允许降低密封压力时,反向密封压力不应低于正向密封压力的70%。
4)   闸阀、蝶阀等应进行低压密封试验。CJ/T 216-2005《给排水用软密封闸阀》规定,试验压力不超过0.02MPa,持续时间不少于60 s。
橡胶件应和阀门装配为成品后,型式试验的静压寿命试验,应按下列标准进行:
1)   JB/T 8858-2004《闸阀 静压寿命试验规程》
2)   JB/T 8863-2004《蝶阀 静压寿命试验规程》
3)   JB/T 8861-2004《球阀 静压寿命试验规程》
4)   JB/T 8860-2004《旋塞阀 静压寿命试验规程》
5)   JB/T 8859-2004《截止阀 静压寿命试验规程》
其中阀门的启闭循环次数建议按相关行业标准CJ/T 261-2007《给水排水用蝶阀》CJ/T262-2007《给水排水用直埋式闸阀》等的规定。
从生产到使用之间的任何阶段,橡胶密封件和阀门成品应按照GB/T 20739-2006《橡胶制品 贮存指南》的规定进行贮存。宜注意以下几点:
1)   清洁:根据需要可以用肥皂、水来清洗密封件。消毒剂、有机溶剂及有锐边的工具不准使用。清洗后的密封件应在室温下晾干,不可接近热源。贮存橡胶密封件的环境宜保持清洁。
2)   温度:5℃到25℃是理想的储存温度,不宜高于25℃。应避免接触热源及阳光照射。对从低温储藏状态取出的密封件,应将其置于20℃环境中10分钟以上,然后再使用。\                                    \         \
3)   湿度:仓库的相对湿度应低于70%。要避免过于潮湿或过于干燥。不可出现冷凝现象。
4)   光照:橡胶密封件宜避光贮存,尤其要避免强阳光和紫外线的照射。防紫外线的包装袋可提供最佳的保护。建议仓库的窗户上涂上红色或橙色涂料或贴薄膜。
5)   辐射:要避免电离辐射对密封件的损伤。
6)   氧和臭氧:橡胶材料应避免暴露在循环流动的空气中。可通过包装、缠绕、存放在气密容器中或其它合适的方法来实现该目的。在贮存空间中,不宜有可产生臭氧的设备,如汞蒸气灯、易产生电火花或静电的高压电器、电动机。
7)   变形:橡胶密封件应可能以自由松弛状态放置,避免受拉伸、压缩、其他形变(如不宜悬挂、叠放)等。
8)   包装:橡胶密封件不得接触溶剂、油脂、磁性材料等会损坏橡胶的材料。不可以使用PVC材料来包装密封件。不同材料的密封件不得混装在一起。
9)   贮存期限:橡胶件的保存期限是由橡胶材料的类别来决定的。在推荐的储存条件下,这些材料的保存期限如下:
丁腈橡胶、氯丁橡胶
6年
乙丙橡胶
8年
氟橡胶、硅橡胶
10年
全氟橡胶
20年
超过上述期限后,应在使用前予以检查。经检查后,可能还可使用一段时间。即使在上述良好状况下保存,厚度小于1.5mm的橡胶很容易因氧化而失效。因此,对这类产品必须要经常地检查并测试。
从生产到使用之间的任何阶段,橡胶密封件和阀门成品在搬运、运输过程中应注意以下几点:
1)   对于闸阀的全包橡胶闸板、蝶阀的全包橡胶阀座等,在运输过程中应采用保护套,防止磕撞划伤,特别是密封面不应与硬物接触。
2)   在装箱前,软密封闸阀的闸板应处于全开位置,软密封蝶阀的蝶板应开启4°~5°,其它阀门以橡胶免受挤压为原则。
3)   在测试完毕包装前,阀门内腔应用新鲜清水冲洗干净、保持干燥,阀门进出口应用封头或不干胶纸封闭,以防垃圾进入。
4)   在施工工地装拆阀门时,应轻拿轻放,严禁从车上直接向地上倾倒,以免损伤橡胶件。
7.1.     O形橡胶密封圈的安装使用
在安装过程中,应防止O形橡胶密封圈被扭曲成麻花形状及被割伤。为防止割伤O形圈,主要应注意以下几点:
1)         由于O形橡胶密封圈安装时受挤压,装填时应将被触及的台肩(包括轴的和孔的)进行倒角和倒圆,表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm,以免割伤O形橡胶密封圈。
       \        单位:mm
O形橡胶密封圈截面直径
导入倒角最大长度
15°时
20°时
1.80
2.5
1.5
2.65
3.0
2.0
3.55
3.5
2.5
5.30
4.5
3.5
7.00
5.0
4.0
7.00
6.0
4.5
2)         对受尺寸限制不能进行倒角和倒圆的情况,可用带有圆滑导锥的专用轴套进行装填(图8~3)。圆滑导锥推荐为(3~5mm×15°,并清除毛刺
\
O形橡胶密封圈装填专用轴套
3)         在结构设计上尽可能避免O形橡胶密封圈触及键槽、螺纹及径向孔等。若无法避免时,可使用专用轴套或用薄铜皮、青壳纸等包裹键槽、螺纹,供O形橡胶密封圈装填时通过。
4)         O形橡胶密封圈拉伸安装的,轴上滑行面应光滑并涂润滑剂,O形橡胶密封圈应迅速滑至槽内。不得用滚动方法、手拉伸方法将O形橡胶密封圈套入槽内。
5)         O形橡胶密封圈装入槽内应无扭曲、松弛、划痕等缺陷,一般装后停一段时间,让伸张的O形橡胶密封圈恢复原形后,方可安装配合零件。
O形橡胶密封圈的失效形式及对策
安装损伤
\
现象描述
密封件部分或全部呈现整齐伤口。
造成原因
沟槽等部件边角锋利,密封件尺寸不适;密封件硬度或弹性过低;密封件表面有污物。
解决方法
清除锋利边角;沟槽设计更加合理;选择尺寸合适的密封件;选择弹性更大硬度更高的密封件。
密封件卷曲
\
现象描述
密封件明显呈现卷曲情况。
造成原因
安装造成,运动速度太低,材料太硬或弹性太小,O形圈表面处理不均匀,沟槽尺寸不均匀,沟槽表面粗糙,润滑不足。
解决方法
正确安装,选用高弹性材料,选择可自润滑材料,适当的沟槽设计及表面光洁度,尽量使用支撑环。
挤出
\
现象描述
密封件有粗糙破烂的边缘,一般通常在压力低的一侧。
造成原因
间隙过大;压力过大;材料硬度或弹性太低;沟槽空间太小;间隙尺寸不规则;沟槽边角过于锋利;密封件尺寸不合适。
解决方法
降低间隙尺寸,选用更高硬度或弹性的材料,合理的沟槽设计。
过度压缩
\
现象描述
密封件接触表面呈平面变形,并可能伴随裂纹。
造成原因
设计不合理:没有考虑材料由于热量及化学介质引起的变形,或由压力过大引起。
解决方法
沟槽的设计应考虑到材料由于温度及化学介质引起的变形。
续上表
永久压缩变形
\
现象描述
密封件接触表面呈平面永久变形。
造成原因
压力过大;温度过高;材料没有完全硫化处理;材料本身永久变形率过高;材料在化学介质中过度膨胀。
解决方法
选择低变形率的材料;合适的沟槽设计;确认材料与介质相容。
磨损
\
现象描述
密封件全部或部分密封区域产生磨损,可在密封表面找材料磨损的颗粒。
造成原因
密封表面光洁度不够,温度过高,密封环境渗入磨损性强的杂物,密封件产生相对运动,密封件表面处理不彻底。
解决方法
使用推荐的沟槽光洁度,使用可自我润滑的材料,清除造成磨损的部件和环境。
合理安装法兰密封垫片是达到有效密封最关键的一步。同时,在运行中对那些容易泄露的接头有针对性地、有重点地经常维护、加强管理,也是保证设备和管路系统稳定可靠运行所必不可少的措施。现简述如下::
1)         安装前,应检查法兰的形式是否符合要求,密封面的粗糙度是否合格、有无机械损伤、径向刻痕和锈蚀等。
2)         对螺栓及螺母进行下列检查:螺栓及螺母的材质、形式、尺寸是否符合要求;螺母在螺栓上转动应灵活自如、不晃动;对于螺纹不允许有断缺现象;螺栓不允许有弯曲现象。
3)         对垫片进行检查:垫片的材质、形式、尺寸是否符合要求,是否与法兰密封面相匹配。垫片表面不允许有机械损伤、径向刻痕、严重锈蚀、内外边缘破损等缺陷。
4)         安装垫片前应检查管道及法兰安装质量是否有下列缺陷:
   偏口(管道不垂直、不同心、法兰不平行)。使用非金属垫片时,两法兰间允许的偏斜值应小于2mm。
   错口(管道和法兰垂直,但两法兰不同心)。在螺栓孔直径及螺栓直径符合标准的情况下,不用其他工具可将螺栓自由地穿入螺栓孔为合格。
   张口(法兰间隙过大)。两法兰间允许的张口值(除去管子预拉伸值及垫片或盲板的厚度)为:管法兰的张口应小于3mm;与设备连接的法兰应小于2mm。
   错孔(管道和法兰同轴,但两个法兰相对应的螺孔之间的弦距离偏差较大)。螺栓孔中心圆半径允许偏差为:螺孔直径≦30mm时,允许偏差为±0.5mm;螺孔直径>30mm时,允许偏差为±1.0mm;相邻两螺栓间弦距的允许偏差为±0.5mm。
5)         两法兰必须在同一中心线上并且平行。不允许用螺栓或尖头钢钎插在螺孔内对法兰进行校正,以免螺栓承受过大剪应力。两法兰间只准加一张垫片,不允许用多加垫片的办法来消除两法兰间隙过大的缺陷。
6)         垫片必须安装准确,以保证受压均匀。对于大直径垫片,最好由两人以上安装。为防止垫片压缩过度,应该边测量边拧紧螺栓。
7)         为防止垫片粘在法兰密封面上不便于清理,可在垫片两面均匀涂上一层薄薄的密封糊料或石棉涂料。石墨可用少量甘油或机油调和。
8)         安装螺栓螺母时,螺栓上钢印的位置应便于检查。螺栓的螺纹部分涂抹石墨粉或二硫化钼。
9)         拧紧螺母应按照右图示的顺序进行。
10)     拧紧螺栓必须多次进行,一般中、低压设备分2~3次拧紧。\
软密封阀门在安装使用时,应特别注意以下几点:
1)   安装于管道之前,管道法兰与管道需预先焊接好。严禁夹着阀门焊接,以免炽热的焊渣烧伤橡胶密封件。
2)   软密封闸阀的安装工位原则上采取立式。因为卧式安装时,阀体的闸板导槽内容易堆积沙子杂物,闸板包覆橡胶容易受损。
3)   闸阀原则上在全开或全关状态下使用,如果用于小开度节流容易发生气蚀。
4)   全包胶阀座的蝶阀与法兰对夹安装时,配对的管道法兰内径不能太大,靠背式结构需要配专用法兰,以免密封面宽度不够而外漏。
5)   全包胶阀座的蝶阀与法兰对夹安装时,拧紧法兰的螺栓不能过紧,以免橡胶阀座外内鼓涨,引起阀门扭矩过大而无法启闭、橡胶过度磨损而内漏。
\
6)   阀门安装完毕后需将阀门全开,以最大流量反复冲洗管道,以免杂物划伤橡胶密封件。
7)   软密封阀门的密封是通过压缩橡胶来实现的,关闭操作力的变化不象硬密封阀门那样剧增,因此不能拧得过紧,其操作扭矩应符合CJ/T 261《给水排水用蝶阀》、CJ/T 216《给排水用软密封闸阀》的要求。\
8)   若阀门关闭后出现内漏,可能是管道内有杂物卡在橡胶密封面间。此时不应强行关闭阀门,应将阀门开启后再行关闭尝试。
 
主要参考资料
1.       上海冠龙阀门机械有限公司《城市供水管网阀门用橡胶密封件》(韩安伟)
2.       《软密封阀门及其橡胶密封件材料》(王光杰、张延蕙)
3.       武汉大禹阀门制造有限公司《关于阀门橡胶密封件质量控制的报告》
4.       马鞍山宏力橡胶制品有限公司《依靠管理和技术创生产高品质胶圈、降低管网漏损率》(高法训)
5.       广东佛山市南海永兴阀门制造有限公司《内部资料》
6.       《供水阀门橡胶件质量控制》(余家荣、刘丰年)
7.       奥维科雅(上海)有限公司《内部资料》
8.       《机械设计手册》化学工业出版社
9.       《阀门设计手册》机械工业出版社