高溫高壓閥門(mén)廠(chǎng)家北高科集團技術(shù)部整理，高溫高壓閥門(mén)是自動(dòng)控制系統的終端控制元件之一，由于化工裝置中，存在許多高溫、高壓工況，有些介質(zhì)具有較強的腐蝕性和毒性，且易燃易爆，當閥門(mén)填料泄漏時(shí)，不僅造成原材料的浪費，而且對環(huán)境也會(huì )造成嚴重污染，甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命的安全事故。因此，高溫高壓閥門(mén)填料泄漏問(wèn)題應引起足夠的重視，在設計選型中合理選用密封填料是非常重要的。針對高溫高壓閥門(mén)的填料密封，結合多年的工作經(jīng)驗和相關(guān)資料，通過(guò)對高溫高壓閥門(mén)填料函結構形式分析，介紹聚四氟乙烯和柔性石墨填料的特性及應用場(chǎng)合，并對合理地選擇高溫高壓閥門(mén)的填料進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

高溫高壓閥門(mén)填料作用和分類(lèi)

高溫高壓閥門(mén)：閥門(mén)部分由閥的內件和閥體組成，閥的內件包括閥芯、閥桿、填料函和上閥蓋等，其中填料函部件用于對閥桿的密封，是用彈性方法防止工藝介質(zhì)通過(guò)往復式或轉動(dòng)式運動(dòng)而在閥桿表面產(chǎn)生泄漏，它是閥體不可分割的一部分，閥門(mén)的閥桿密封幾乎都是利用填料函來(lái)實(shí)現的。

高溫高壓閥門(mén)填料是動(dòng)密封的填充材料，一般裝在上閥蓋的填料函中，其作用是阻止被控介質(zhì)因閥桿運動(dòng)而引起的泄漏。  

常用的填料按材質(zhì)主要分為兩大類(lèi)：聚四氟乙烯和柔性石墨。  

聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙烯(PTFE)是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化能力。其抗腐蝕能力甚至超過(guò)了玻璃、陶瓷，即使對強酸、強堿、強氧化劑也有很好的抗腐蝕能力，是一種理想的密封材料。但其耐溫性能差，聚四氟乙烯在200°以上開(kāi)始極微量的裂解，受壓、受熱一蠕變，而影響密封性能，且不適用于熔融的堿液或氟化物場(chǎng)合。常用的聚四氟乙烯填料有：  

(1)聚四氟乙烯成型織裝填料：它是采用聚四氟乙烯散裝編織壓制而成，是一種開(kāi)口材料，柔韌性好，持久耐用，密封效果好，更換方便，是應用較廣泛的一種材料。  

(2)V型聚四氟乙烯填料：一般用聚四氟乙烯棒料車(chē)削加工而成，填料結構呈V型，在兩端壓緊情況下，由于聚四氟乙烯的摩擦系數小，有潤滑作用，密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。V型填料環(huán)的特點(diǎn)是：在閥內介質(zhì)的壓力作用下，填料外圈的唇邊在張開(kāi)時(shí)，始終緊貼填料函內壁，實(shí)現靜密封。同樣在壓力作用下，填料內圈的唇邊在張開(kāi)時(shí)，始終緊貼閥桿保證動(dòng)密封，這樣即使閥桿上下運動(dòng)，同樣都能保證密封性。  

(3)四氟-石墨填料：通過(guò)加入部分玻璃纖維、石墨、二硫化鉬，以提高聚四氟乙烯抗蠕變和導熱性能，但硬度變大，耐腐蝕能力下降，密封性能下降。  

柔性石墨

柔性石墨材料屬于非纖維質(zhì)材料，它是把天然鱗片石墨中的雜質(zhì)除去。再經(jīng)強氧化混合酸處理后成為氧化石墨。氧化石墨受熱分解放出二氧化碳，體積急劇膨脹，變成了質(zhì)地疏松、柔軟而又有韌性的柔性石墨。是一種壽命長(cháng)、密封性能好的材料。  

特點(diǎn)：  

(1)有優(yōu)異的耐熱性和耐寒性。柔性石墨從-250℃度的超低溫到+600℃度高溫，其物理性質(zhì)幾乎沒(méi)有什么變化；  

(2)有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性。柔性石墨除在硝酸、濃硫酸等強氧化性介質(zhì)中有腐蝕外，在其他酸、堿和溶劑中幾乎沒(méi)有腐蝕；  

(3)有良好的自潤滑性。柔性石墨同天然石墨一樣，當受外力作用，容易產(chǎn)生滑動(dòng)，因而具有自潤滑性，密封性能好；  

(4)因其多孔因其多孔疏松而又卷曲，故其回彈性柔韌性好。當軸或軸套因制造、安裝等存在偏心而出現徑向圓跳動(dòng)時(shí)，具有足夠的浮動(dòng)性能，即使石墨出現裂紋，也能很好密合，從而保證帖合緊密，防止泄漏。  

石墨填料種類(lèi)  

(1)絲狀或編織狀：這種填料彈性好更能包住閥桿并凈化閥桿表面。編織狀石墨填料可克服其他類(lèi)型石墨填料由于磨損而造成的泄漏，但編織狀石墨填料由于絲狀結構導致空隙，從而易滲透。  

(2)片狀石墨：用若干片石墨板壓制而成的填料環(huán)，其紋理和閥桿表面相垂直，形成方形斷面，因此流體不易滲透，但它也減少了軸向壓力與徑向壓力的比值，需用更大的壓緊力才能密封。  

(3)彎片狀石墨：其紋理與閥桿軸向平行，用若干個(gè)石墨片加工而成。彎片狀石墨在壓制時(shí)的壓力比它工作時(shí)的壓力高得多，因此它在填料函中不會(huì )再收縮。高溫時(shí)由其原理可知容易滲透。但由于加工容易，價(jià)格低廉，目前被廣泛采用。

使用中應注意的問(wèn)題

(1)成型填料切斷時(shí)用45°切口，安裝時(shí)每圈切口相錯90°或120°。 

(2)在高壓下使用聚四氟乙烯成型填料，要注意冷流特性。  

(3)柔性石墨環(huán)單獨使用，密封效果不好，應與石墨編織填料組合使用。  

(4)石墨填料不能用于強氧化劑，如濃硫酸、濃硝酸等介質(zhì)。  

(5)填料函的尺寸精度、表面粗糙度，閥桿尺寸精度和表面粗糙度，是影響成型填料密封性的關(guān)鍵。 

填料泄漏的主要原因

高溫高壓閥門(mén)在現場(chǎng)實(shí)際使用中發(fā)生填料泄漏的原因多種的樣，在現場(chǎng)維護應針對閥門(mén)的實(shí)際使用情況進(jìn)行具體分析、判斷，進(jìn)而從根本上消除泄漏產(chǎn)生的原因，解決安全隱患。根據發(fā)生泄漏的規律，歸納起來(lái)主要原因有以下幾種：  

(1)填料材質(zhì)、類(lèi)型選用不妥：如在150℃-200℃工況選用四氟填料，填料在臨界工況下長(cháng)時(shí)間工作會(huì )發(fā)生微小蠕變，受高壓介質(zhì)作用填料密封性能下降；又如液氨、焦油、燃料等滲透性強的介質(zhì)選用了織狀型填料，這些情況受高溫高壓介質(zhì)影響，易產(chǎn)生泄漏。  

(2)填料安裝方法不當：填料裝入填料函后，經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力，由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸，如填料在安裝中上緊下松，受力不勻，使這種接觸非常不均勻，有的部分接觸松，甚至沒(méi)接觸上，造成填料泄漏。  

(3)高溫高壓閥門(mén)在使用過(guò)程中，閥桿同填料之間存在著(zhù)相對運動(dòng)，這個(gè)運動(dòng)叫軸向運動(dòng)。使用過(guò)程中，隨著(zhù)高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響，高溫高壓閥門(mén)填料函也是發(fā)生泄漏現象較多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏，對于紡織填料還會(huì )出現滲漏(壓力介質(zhì)沿著(zhù)填料纖維之間的微小縫隙向外泄漏)。閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減，填料自身老化、失去彈性等原因引起的，這時(shí)壓力介質(zhì)就會(huì )沿著(zhù)填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。  

(4)高溫高壓閥門(mén)頻繁動(dòng)作、閥桿彎曲、磨損、腐蝕、光潔度下降造成填料磨損而泄漏。  

(5)高溫高壓閥門(mén)在使用工況發(fā)生變化，如在裝置開(kāi)車(chē)升溫過(guò)程中，高溫高壓閥門(mén)有冷態(tài)到熱態(tài)過(guò)程中，熱態(tài)介質(zhì)變化大，閥桿受熱膨脹作用影響，使填料間隙變大，填料泄漏嚴重。  

(6)填料壓蓋不緊，偏斜，或高溫高壓閥門(mén)臥式安裝，會(huì )造成閥桿與填料接觸不好，間隙過(guò)大或過(guò)小。  

防止填料泄漏對策

(1)為使填料裝入方便，在填料函頂端倒角，在填料函底部放置耐沖蝕的間隙適當的金屬保護環(huán)(與填料的接觸面不能為斜面)，以防止填料被介質(zhì)壓力推出。  

(2)提高閥桿和填料函表面精度、光潔度。如果各種可動(dòng)部件之間的摩擦系數之和為零，則作用在填料壓蓋的力就能均勻地傳遞到整個(gè)填料上，無(wú)任何衰減?？蓪?shí)際摩擦力總和是存在的，不可能為零，作用在填料上的徑向力就隨著(zhù)距壓蓋距離增減而減少，摩擦力越大，壓力衰減越大。被密封的壓力一旦超過(guò)填料上的作用力，就開(kāi)始泄漏。因此在維修時(shí)閥桿與填料函不能有劃痕、點(diǎn)蝕和磨損，光潔度要好。  

(3)選用合適的材料，必須具有抵抗溫度變化的能力，有抗蠕變，抗松弛及抗氧化的能力。一般情況下，條件滿(mǎn)足優(yōu)先選用四氟，不滿(mǎn)足時(shí)選石墨。也可以選用混合填料：一是石墨填料和四氟填料混合使用；二是O型環(huán)和V型填料混合使用。滲透性強的介質(zhì)可選用石墨填料。  

(4)裝填料時(shí)，應一圈一圈加，并用壓具逐一壓緊，壓牢，使填料受力均勻。開(kāi)口填料應上下錯開(kāi)90°或120°放置，填料加入圈數應以沒(méi)有外漏為適宜。加少了填料壓蓋會(huì )進(jìn)入填料函中，易造成泄漏。  

(5)對于彈簧作用作用的聚四氟乙烯填料，壓蓋螺絲應均與對稱(chēng)擰緊，不能偏斜。其他類(lèi)型填料不必要擰得太緊，以不漏為止。  

(6)新閥或剛檢修的高溫高壓閥門(mén)在投用后，應檢查填料有無(wú)泄漏，如有泄漏要及時(shí)處理，以防填料泄漏越來(lái)越大。