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供水阀门用橡胶密封件的检验与应用
添加:2018-6-13 16:16:10    游览:17605    来源:网络

  一、前言

  近年来,我国的供水阀门,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、不锈钢材料以及铜合金材料,基本满足设计要求,环氧树脂粉末热喷涂装技术,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,和阀门寿命50年的要求相差甚远。

  阀门使用过程中,橡胶密封件易老化、易撕裂,且回弹性差,造成内漏外泄,管网(包括阀门)的漏水率,平均高达16%以上,与国外先进工业国家6%~7%的管网漏水率相比,差距十分显著。因此如何控制橡胶密封件的质量,降低各道环节的不良因素影响,是一个迫切需要研究的课题。

  二、橡胶材料的基本要求

  1.橡胶物理性能

  管道橡胶密封圈属于静密封方式,在管道安装完成后,除了管道沉降引起橡胶密封圈与接口间的缓慢运动外,橡胶仅处于静态压缩状态;同时供水管网大多埋地,温度、紫外线和氧化等因素对密封圈老化的影响极小。阀门用橡胶密封件有其不同的特点,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,容易磨损造成密封泄漏。

  因此,解决阀门“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,首先要针对阀门橡胶密封件的使用部位不同,对材料的耐老化、耐磨损、回弹性和压缩永久变形等重要指标提出相应的物理性能要求。

  阀门主密封的橡胶材料建议为三元乙丙橡胶EPDM。其物理性能要求见表1。

表1 三元乙丙橡胶物理性能
表1 三元乙丙橡胶物理性能

  阀杆密封的O形圈橡胶材料建议为丁腈橡胶NBR。其物理性能要求见表2。

表2 丁腈橡胶物理性能
表2 丁腈橡胶物理性能

  2.橡胶卫生性能

  某些橡胶制品以次充好,从外表上看不出多大的区别,甚至使用中暂时也没什么问题,但其内在质量却存在着巨大的差异,或者干脆用再生胶生产,用有毒害、有严重污染的配合剂以牟取利润。

  因此,要杜绝密封橡胶“毒性大“的问题,要求与介质直接接触的橡胶密封件,均须采用无毒性材料,严禁使用再生胶,有饮用水要求的必须通过GB/T17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》或者BS6920:2000《通过非金属产品对水质的影响检验接触人体的适用性》的无毒性测试。

  三、阀门橡胶密封件的检测方法

  (1)橡胶材料物理性能检测 应按下列标准进行试验:GB/T6031-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10~100 IRHD)》,GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》,GB/T7759-1996《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》,GB/T1685-2008《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》,GB/T1690-2006《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》和GB/T7762-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂静态拉伸试验》。

  (2)橡胶材料卫生性能检测 有要求时应按下列标准之一进行试验: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》和BS 6920:2000《通过非金属产品对水质的影响看其接触人使用的水适用性》。

  (3)橡胶件的密封性能检测 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》进行密封性能试验。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。CJ/T 261-2007《给水排水用蝶阀》中规定,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,持续时间不少干60 s。

  (4)橡胶件的寿命试验

  1)静压寿命试验。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:JB/T 8858-2004《闸阀 静压寿命试验规程》,JB/T 8863-2004《蝶阀 静压寿命试验规程》,JB/T 8861-2004《球阀 静压寿命试验规程》,JB/T 8860-2004《旋塞阀 静压寿命试验规程》和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CJ/T 261-2007《给水排水用蝶阀》中的规定,具体见表3。

表3 阀门启闭循环次数
公称尺寸DN/mm 循环次数/次
50~500 10000
600~1100 5000
1200~1800 1000
2000及以上 500

  2)循环动压试验。橡胶件应和阀门装配为成品后,型式试验的循环动压试验,建议按澳大利亚标准AS 2638.2-2006《水道用闸阀-第二部分 弹性座封》进行,试验步骤如下:首先,将阀门安装在只与一只水泵连接的刚性管道上。在阀门关闭时提供800kPa的最小静水头,在阀门全开和后端水头100±20kPa时流速为1.0±0.1 m/s。对于DN300以上的阀门,在阀门全开时通过的最小流量为100L/s。试验过程中,控制流量的阀门设置应保持不变。其次,用不超过功能试验扭矩的扭矩,全开和全关阀门至密封无滴漏,循环次数不得少于表4要求。接下来,试验过程中阀杆密封不应泄漏。试验最后,重新进行阀座密封试验,应无泄漏。最后,将阀门拆卸,按下述要求检查零件。橡胶件可以有磨损,但任何位置都不应完全脱落露铁,橡胶与金属间应无脱离。

表4 循环次数要求
公称尺寸DN 循环次数/次
80~200 450
250~300 125
350~750 75

  四、贮存运输

  1.橡胶件的贮存

  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)贮存橡胶密封件的环境宜保持清洁。

  2)贮存温度不宜高于25℃,最好在15℃以下。

  3)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。

  4)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。

  5)橡胶密封件宜以无拉伸、无压缩、无其他形变的松弛方式存放,如不宜悬挂。

  6)减少在施工工地的贮存时间,尽量保持出厂包装,并采取措施加强保护。

  2.橡胶件的运输

  从生产到使用之间的任何阶段,橡胶密封件应注意以下几点。

  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°,其他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。

  3.安装使用

  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)密封闸阀的安装姿势原则上采取立式。因为卧式安装时,阀体的闸板导槽内容易堆积沙子等杂物,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汽蚀。

  五、总结

  橡胶密封件作为供水阀门中的薄弱环节,需要在选材、试验、贮存、运输、安装及使用等各道环节加以控制。本文的各项控制措施,是橡胶密封阀门的多年设计生产经验总结,希望能为阀门生产企业的设计与制造、供水企业的选择与应用提供借鉴。

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