高壓管路密封連接裝置及密封墊圈

韓廣玲

摘 要：由于我國各地區(qū)能源的儲(chǔ)備量和使用量大不相同，例如：首都北京的人口數(shù)量遠(yuǎn)大于新疆，所以該地區(qū)所需的電能以及天然氣就遠(yuǎn)大于人口數(shù)量少的新疆，但是新疆的天然氣儲(chǔ)備量卻在國內(nèi)居于首位，所以就需要進(jìn)行天然氣運(yùn)輸。針對(duì)類似這種需要高壓運(yùn)輸?shù)臍怏w或者液體，高壓管路密封連接裝置及密封墊圈不可或缺，改項(xiàng)目的研究成果適用于很多行業(yè)，例如：石油開采、及許多化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)的管路上。該管路的腔體內(nèi)需要選用具有塑性形變性能良好的密封墊圈，使其密封性極好且耐高溫高壓，并且組裝起來簡(jiǎn)單方便，這樣該技術(shù)及一些原理便適合使用于很多高溫高壓運(yùn)輸管路。例如：氫氣、氧氣的傳輸以及一些機(jī)械行業(yè)中柴油機(jī)、汽油機(jī)的使用。

關(guān)鍵詞：高壓管路 密封 連接

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（a）-0095-01

在這個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會(huì)，只有原材料的充足供應(yīng)才能保證工業(yè)、和生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。我們生活中所必須的燃料氫氣的運(yùn)輸近年來備受關(guān)注，以及生命必須品氧氣的傳輸與保存也越來越吸引人們的眼球，這兩種氣體必須在高壓密封的管路中才能大量運(yùn)輸。還有一直關(guān)注的石油安全運(yùn)輸管道的設(shè)計(jì)，以及柴油機(jī)的高壓噴油系統(tǒng)管路的密封。由此可見，高壓管路密封連接裝置與人們的日常生活息息相關(guān)。另一方面，在高壓管道內(nèi)密封腔連接管與密封環(huán)連接管相互組合所構(gòu)成的腔體內(nèi)密封墊圈的塑性發(fā)揮了很大作用并通過緊固套使連接管相互連接，使其密封性能加強(qiáng)。

1 氣體高壓管路密封連接裝置

1.1 氧氣高壓輸送管道

由于氧氣在氣態(tài)狀態(tài)下所占體積較大，不易大批量輸送，所以實(shí)際生活中氧氣的輸送一般要先將氧氣加高壓液化成液態(tài)氧進(jìn)行大批量輸送，如果在傳輸過程中管道內(nèi)有纖維一樣的小顆粒物體就會(huì)與管壁發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的熱，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)器、管道的燃燒。為了避免氣體運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)事故，對(duì)氧氣管道的制造要求非常嚴(yán)格，其內(nèi)壁必須保證光滑，且在管道連接處必須嚴(yán)格密封，在墊圈的選擇方面首要考慮抗腐蝕性和密封性。施工質(zhì)量也有很高要求，保證各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，達(dá)到質(zhì)量要求，最終是否達(dá)到要求需要做相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。高壓氧氣管路在海洋工程中有特殊要求，在海洋工程中高壓氧氣管道主要應(yīng)用于某些工程的維修或者一些特種作業(yè)，由于管道所在地的特殊環(huán)境所以要比在陸地上有更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，首先在抗腐蝕性上就要比陸地上性能要出幾倍甚至幾十倍，其次就是要經(jīng)得起水流的沖擊與碰撞，安全系數(shù)近于苛刻。由于氧氣易燃的特性，所以此方面必須有非常高的要求。

1.2 氫氣高壓管道密封裝置

氫氣的運(yùn)輸方式目前在國內(nèi)仍然以加壓后裝入大規(guī)模氫氣運(yùn)輸?shù)拈L管拖車為主，然而在美國、加拿大等國家則以高壓密封管道運(yùn)輸為主，因?yàn)闅錃獗旧硪兹家妆幕瘜W(xué)性質(zhì)，液態(tài)氫氣管道的制造成本要高于天然氣百分之五十之多，管道內(nèi)部必須采用真空絕熱夾層，這是成本提高的原因之一。雖然目前在我國氫氣管道運(yùn)輸方式尚未覆蓋所有氫氣站，但是隨著工業(yè)化的進(jìn)行，傳統(tǒng)的運(yùn)輸車將會(huì)供不應(yīng)求。建筑氫氣站運(yùn)用密封管道運(yùn)輸氫氣將會(huì)普遍，氫氣管道的高成本，高消耗問題一直難以解決，最重要的是必須要保證密封性良好，不可造成管道周圍環(huán)境污染，或者對(duì)當(dāng)?shù)厝巳涸斐蓚?。多年前美國德克薩斯州建成的氫氣站備受矚目，它連接了周圍的大部分工業(yè)區(qū)，很大程度上促進(jìn)了德克薩斯州附近的工業(yè)發(fā)展。

2 液體高壓高壓密封連接裝置

2.1 柴油機(jī)高壓油管連接裝置

隨著工業(yè)化程度的提高，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)柴油機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求越來越高，在柴油機(jī)工作過程中噴油泵、噴油器和噴油管道是提供能量的重要組成部分，其中對(duì)噴油管道的制造要求較高。因?yàn)楣軆?nèi)要承受持續(xù)的高壓、高流速的液體傳輸?shù)?，管道的長度與直徑都對(duì)整個(gè)柴油機(jī)的工作有很大影響，管道要有很強(qiáng)的抗拉伸度和較高的延伸率，但是以目前的國內(nèi)技術(shù)水平做到兩者兼顧有些困難，如果制造材料的含碳量較高可以提高管道的抗拉強(qiáng)度，但是延伸率卻大大降低。為了確保柴油機(jī)高壓油管密封連接裝置在投入工作時(shí)可以順利運(yùn)行，在投入使用前必須進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。例如：為確保油管在彎曲成形和冷頂鍛時(shí)的加工質(zhì)量，必須對(duì)材料進(jìn)行彎曲和冷頂鍛試驗(yàn)，確保油管外表面不出現(xiàn)裂縫。此外，高壓管道的密封性必須保證絕對(duì)良好，由于高壓油管在工作過程中承受很高的脈動(dòng)壓力，所以必須對(duì)它進(jìn)行密封性試驗(yàn)。

2.2 高壓石油運(yùn)輸管道的分析

石油被稱為工業(yè)的血液，是工業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很重要的燃料，石油的鉆采與運(yùn)輸有一定程度的難度性和危險(xiǎn)性，高壓活動(dòng)接頭為石油鉆采管路的關(guān)鍵連接件，是連接兩個(gè)長管道的中間連接部分，主要起輸送流體的作用。但是經(jīng)常會(huì)因?yàn)橐后w的沖擊和運(yùn)輸管道自身的一些缺陷經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致斷裂，危害工作員工的人身安全。由于石油鉆采與運(yùn)輸?shù)母邏簭?qiáng)、高流速的特性對(duì)運(yùn)輸管道的接頭有嚴(yán)格的要求：表面滲碳硬度56～62HRC，滲碳層深1.0～1.2mm，心部硬度25～30HRC，彎頭加工工藝路線：鍛造→正火→粗車→時(shí)效→精加工→彈道滲碳淬火→噴砂修磨→磁粉檢測(cè)→成品。在生產(chǎn)過程中每一步必須按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，成品加工完成后必須要進(jìn)行相應(yīng)的性能測(cè)試。目前的小滲碳爐滲碳+鹽浴爐淬硬的方法加工方案仍有不足之處，例如：加工步驟繁多，導(dǎo)致人工的而成本降低。相比之下，箱式多用爐的方法更受到生產(chǎn)廠家的青睞。

3 高壓密封墊圈在的制造工藝

3.1 高壓紫銅墊圈加工工藝

高壓紫銅墊圈起初在車床上加工完成，費(fèi)工費(fèi)時(shí)而且質(zhì)量欠佳，達(dá)到一種供不應(yīng)求的狀態(tài)，后來采用模具生產(chǎn)的方法使生產(chǎn)效率得以提高，并且同時(shí)提高了質(zhì)量。在對(duì)線圈進(jìn)行擠壓工藝時(shí)采用冷擠壓大方法，就是常溫下對(duì)線圈進(jìn)行擠壓加工工作，這種方法有很多方面的缺點(diǎn)，后來采用擠壓級(jí)進(jìn)模來生產(chǎn)該零件得到了較好的反映。還有一種線圈的質(zhì)量也受到了人們的關(guān)注就是彈塑性組合密封墊圈，主要是由金屬彈性墊和石棉墊圈組成，主要依靠石棉的塑性可以隨外界影響而做到相應(yīng)的塑性形變，從而密封防止泄露，其次它還有齒形墊構(gòu)成多道密封更大程度上防止?jié)B透泄露。如果管道中的物體對(duì)密封性要求更高還可以在溝槽面上涂抹液封膠，密封膠的密封機(jī)理，隨著密封膠在使用過程中，存在于壓緊接觸面之間的狀態(tài)和性能等不同而異。

3.2 齒形組合密封墊的應(yīng)用

齒形組合密封墊以不銹鋼齒形墊為主體，并且在上下表面覆蓋鋁墊組成，從而提高塑性變形能力，在壓力作用下鋁墊可以形成密封面。此外，不銹鋼和鋁墊的組合使得產(chǎn)品耐溫，耐蝕，化學(xué)性能好，即使在高溫，高壓和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)作用下，也具有良好的密封性能。齒形密封墊的安裝有特殊要求，要在密封溝槽和齒形墊上攝敷含氯量小于1PPM的無氯密封膠，而后將0.5mm的塑性平墊覆蓋在齒形墊的上下齒面上，預(yù)緊后不允許齒形墊的齒尖露出覆蓋。但是近年來齒形組合密封墊圈也不能完全滿足工業(yè)上的需求。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)化的腳步越來越快，高壓管路密封裝置及密封線圈的應(yīng)用逐漸引起人們的注意，高壓管道的建造與防護(hù)工作也越來越受到人們關(guān)注，也與我們息息相關(guān)，例如：天然氣是人們生活的必需品、氫氣能源也越來越受關(guān)注。隨之而來的高壓管道的運(yùn)輸以及高壓管路的密封裝置及所用到的密封墊圈成為熱點(diǎn)。同時(shí)伴隨著一些相關(guān)企業(yè)出現(xiàn)，我們也應(yīng)該著眼于此方面，多像學(xué)習(xí)國外的優(yōu)秀技術(shù)，取長補(bǔ)短，此外國家也應(yīng)該在此方面加大投入力度，積極研發(fā)新技術(shù)，增強(qiáng)我國在此方面的實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳鑫，吳福迪，王立峰，等.大縫隙密封的幾種異型截面橡膠密封結(jié)構(gòu)的有限元分析[J].強(qiáng)度與環(huán)境，2009（4）：1-5.

[2] 杜則裕.材料焊接科學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械I業(yè)出版社，2012.