抗砂耐磨平板闸阀密封副的设计

王治平
(天津百利展发集团有限公司，天津301510)

 摘要：分析了含砂天然气介质用平板闸阀存在的问题，介绍了抗砂耐磨密封副结构的改进及受计，论述了阀门检测试验标准、要求和结果。

关键词：平板闸阀件;抗砂耐磨设计;吹砂试验

1 概述

阀门输送富含砂砾的天然气时，对密封副有很强的破坏作用。普通非金属密封平板闸阀其阀座密封环采用RPTFE，弹性差，易被砂砾划伤，或是砂砾嵌入密封环中划伤闸板密封面而造成内漏，严重影响天然气的正常生产和运行。

2 工况条件

天然气的主要成分为CH₄(表1)，相对密度为0.56，含砂量为lkg/10⁴Nm³(表2)。砂粒尺寸5~65μm，砂粒中石英的莫氏硬度为7。

平板闸阀输送天然气过程中，阀座的非金属密封面由于砂粒出现多处划伤。阀腔中堆积焊渣和砂砾等异物，影响闸板关闭到位。砂砾粘集于阀门通道及闸板上，阀门启闭过程中，进入闸板与阀座的间隙中，划伤非金属密封面。各种原因相互作用，导致阀门内漏。

3 密封副设计

根据平板闸阀在使用中存在的问题，对阀门密封副和闸板导流孔进行了改进设计。

平板闸阀密封副采用金属和非金属双重密封(图1)结构，弹簧预紧，高压和低压达ISO 5298 A级标准(零泄漏)。阀座金属密封面堆焊Ni55或喷焊碳化钨，使金属密封面的硬度高于石英，提高耐磨损性能。非金属密封面采用FKM氟橡胶，弹性强，韧性好，抗划伤，保零泄漏。阀座采用组合式结构，降低0形圈安装沟槽加工难度。在阀座O形圈沟槽处增加排气孔，克服拉伐尔效应，防止0形圈在开启过程中被高速气流吹出。

闸板采用上导流孔(图2)，在开启或关闭阀门的过程中，让介质中的大部分污物借助自身重力落在通道中，随介质冲走，减少污物在阀腔中堆积。

4 检验与试验

阀门出厂前，按API6D -2014进行阀杆上密封试验、水压壳体试验和高压气体密封试验。为考核密封结构在开关过程的可靠性和异物对密封性能的影响进行型式试验。①放空试验。以高压气体为介质，加压至7MPa，放空10~20次，检查阀座无异常，做高压气体、低压气体密封试验应合格，无阀座0形圈吹出现象，阀门零泄漏。②异物吹入试验。通道内加入125g7号砂，粒度为5~140 μm，并加入200g铁屑，用高压气体加压至7MPa，开关15次，检查密封面的损坏情况，并做高压气体、低压气体密封试验应合格，金属密封面及非金属密封面无损坏现象，密封试验零泄漏。

5 结语

经检测和使用，平板闸阀耐磨损，耐冲刷，操作力矩小，易维护，特别适用于含砂天然气及高含硫天然气工况，以及在排污管线做根部阀。