1.概述

   隨著人們對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，石化管道用閥門從滿足基本的限制內(nèi)漏、外漏和操控靈活的條件，發(fā)展到需滿足閥門對外界環(huán)境的微小排放要求。從環(huán)境要求與行業(yè)發(fā)展分析，微泄漏閥門代表了未來閥門的發(fā)展趨勢，但是微泄漏用常規(guī)的水壓和氣壓試驗(yàn)無法判定。隨著閥門微泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展，國際和國內(nèi)均制定了閥門微泄漏出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)成為鑒定石化和危害性氣體介質(zhì)等工況閥門的主要規(guī)范。

2、型式試驗(yàn)

ISO 15848將微泄漏定義為任何物理形態(tài)的任意化學(xué)品或化學(xué)品的混合物，其從工業(yè)場所的設(shè)備中發(fā)生的非預(yù)期的或隱蔽的泄漏現(xiàn)象。其主要是采用氦質(zhì)譜檢漏儀對閥門的外部泄漏(閥體連接密封處和閥桿密封部位)進(jìn)行檢測。按檢測類型主要分為出廠檢驗(yàn)和型式試驗(yàn)，由于型式試驗(yàn)具有較長的評定周期和一定的評定范圍，且試驗(yàn)要求更苛刻(如熱循環(huán)和機(jī)械循環(huán))，對于批量生產(chǎn)的微泄漏閥門，上海舜歐檢測技術(shù)中心認(rèn)為其檢測成本低、質(zhì)量可靠性高，因而逐漸得到廣泛采用。

2.1、試驗(yàn)方法

根據(jù)檢測漏率范圍不同，閥門微泄漏常用檢測方法一般分為吸槍法、真空法( 包括包覆法或真空罩法)和噴吹法。吸槍法( 圖1)一般適用于10^-3～10^-7Pa·m³/s 之間的微漏率檢測，其針對局部漏率檢測，主要用于ISO 15848 規(guī)定的B級和C級微泄漏閥門的漏率檢測。真空法和噴吹法(已從ISO 15848中刪除)一般適用于10^-5～10^-13Pa·m³/s 的微漏率檢測，其針對總漏率檢測，主要用于ISO 15848 規(guī)定的A級和B級微泄漏閥門的漏率檢測。

2.2、試驗(yàn)程序

常用的微泄漏型式試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 15848-1:2015, MESC SPE 77/300-2008(殼牌標(biāo)準(zhǔn)), API 624-2014和TA LUFT VDI2440-2000(德國標(biāo)準(zhǔn))，各標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了閥門微泄漏型式試驗(yàn)的主要參數(shù)，如溫度等級、熱循環(huán)與機(jī)械循環(huán)次數(shù)、檢測時機(jī)、試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)介質(zhì)和閥桿密封調(diào)整次數(shù)等。

試驗(yàn)溫度等級一般根據(jù)閥門材料、結(jié)構(gòu)和使用工況而定(如API 624 規(guī)定高溫為260℃)，一般低溫高于-29℃時不需進(jìn)行低溫試驗(yàn)(MESC SPE77/300規(guī)定為-20℃)，小于80℃時一般不需高溫試驗(yàn)。熱循環(huán)與機(jī)械循環(huán)類型各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同。如API 624 和VDI 2440要求一般選擇A1進(jìn)行(一定的機(jī)械循環(huán)次數(shù)，含2次熱循環(huán))。ISO15848和MESC SPE 77/300 要求根據(jù)閥門類型和閥門尺寸等確定(如MESC SPE 77/300規(guī)定，≤DN200，為100次機(jī)械循環(huán)，80℃～200℃高溫試驗(yàn)含1個熱循環(huán)，而＞200℃ 高溫試驗(yàn)需含2個熱循環(huán))。試驗(yàn)壓力為閥門對應(yīng)溫度下的最大允許工作壓力，試驗(yàn)介質(zhì)為純度≥97%的氦氣或甲烷氣，微泄漏檢測時機(jī)為機(jī)械循環(huán)與熱循環(huán)曲線的折線交叉點(diǎn)處。

2.3、評價與評定范圍

閥門的微泄漏等級及檢測結(jié)果，與閥門的密封材料、結(jié)構(gòu)、配合精度( 如閥桿與填料、填料箱) 、緊固件裝配與預(yù)緊力矩等密切相關(guān)。

3、試驗(yàn)工裝

閥體端部測量工裝采用凸面或凹凸面盲板法蘭、螺栓與纏繞式墊片連接方式，在法蘭上設(shè)置氣源輸入與壓力監(jiān)測接口、氣體泄放口、閥體流道測溫塊等。機(jī)加工過程確保配合面的精度，優(yōu)化盲板法蘭氣源輸入口與介質(zhì)排放管路等布置與通用性設(shè)計(jì)，確保滿足試驗(yàn)與安全要求(圖4)?？紤]閥門微泄漏型式試驗(yàn)的高溫、低溫、機(jī)械循環(huán)及揮發(fā)性、有毒、易燃或易爆介質(zhì)的腐蝕性等苛刻工況，盲板法蘭材料選擇經(jīng)固溶處理的304或316不銹鋼鑄(或鍛)件。壁厚按ASME B16.34和ASME B16.5選取，考慮工藝性、介質(zhì)腐蝕和試驗(yàn)等影響因素增加附加裕量5 mm，并參照GB 150規(guī)定進(jìn)行應(yīng)力與強(qiáng)度校核。

閥門微泄漏型式試驗(yàn)過程中，當(dāng)閥門處于高溫或低溫階段時，主要進(jìn)行微泄漏測量的是閥桿密封部位，且應(yīng)采用真空法。根據(jù)閥桿密封結(jié)構(gòu)(如單填料和雙填料)設(shè)計(jì)的附件可以建立閥桿微泄漏測量真空室，方法簡便，結(jié)構(gòu)可靠，成本低。單填料閥桿通過雙道O形圈、填料和填料壓蓋在閥桿密封部位建立微泄漏檢測真空室，并在填料壓蓋上開設(shè)泄漏介質(zhì)檢漏通道和檢漏口。雙填料閥桿密封部位通過上填料、下填料、填料壓蓋、隔環(huán)等在閥桿密封部位建立微泄漏檢測真空室，并在閥蓋上開設(shè)泄漏介質(zhì)檢漏通道和檢漏口，隔環(huán)上需有與閥桿直通的通孔。

4、結(jié)語

閥門微泄漏檢測技術(shù)的進(jìn)步有利于閥門的制造和進(jìn)出口貿(mào)易。閥門微泄漏型式試驗(yàn)真空法檢測為閥體端部和閥桿密封部位的微泄漏測量提供了可靠手段，試驗(yàn)附件為檢測試驗(yàn)的完善和實(shí)施提供了保證，拓展了閥門在不同壓力、溫度(高溫、低溫) 和機(jī)械循環(huán)等條件下閥桿(靜、動) 密封機(jī)理與閥桿密封結(jié)構(gòu)失效的研究基礎(chǔ)，為閥門微泄漏密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與密封材料的選擇提供了科學(xué)依據(jù)。