介紹了石化閥門(mén)微泄漏型式試驗(yàn)方法、試驗(yàn)程序、結(jié)果評(píng)價(jià)和評(píng)定范圍，論述了閥體端部和閥桿密封部位試驗(yàn)測(cè)量工裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為采用真空法檢測(cè)閥門(mén)微泄漏的型式試驗(yàn)提供了有效方法。

1、概述

　　隨著人們對(duì)環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，石化管道用閥門(mén)從滿(mǎn)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(mǎn)足閥門(mén)對(duì)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(mén)代表了未來(lái)閥門(mén)的發(fā)展趨勢(shì)，但是微泄漏用常規(guī)的水壓和氣壓試驗(yàn)無(wú)法判定。隨著閥門(mén)微泄漏檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際和國(guó)內(nèi)均制定了閥門(mén)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(mén)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(chǎng)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(duì)閥門(mén)的外部泄漏( 閥體連接密封處和閥桿密封部位) 進(jìn)行檢測(cè)。按檢測(cè)類(lèi)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(zhǎng)的評(píng)定周期和一定的評(píng)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(duì)于批量生產(chǎn)的微泄漏閥門(mén)，真空技術(shù)網(wǎng)(http://smsksx.com/)認(rèn)為其檢測(cè)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(cè)漏率范圍不同，閥門(mén)微泄漏常用檢測(cè)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^-7 Pa·m³ /s 之間的微漏率檢測(cè)，其針對(duì)局部漏率檢測(cè)，主要用于ISO 15848 規(guī)定的B 級(jí)和C 級(jí)微泄漏閥門(mén)的漏率檢測(cè)。真空法( 圖2) 和噴吹法( 已從ISO 15848中刪除) 一般適用于10^-5 ～ 10^-13 Pa·m³/s 的微漏率檢測(cè)，其針對(duì)總漏率檢測(cè)，主要用于ISO 15848 規(guī)定的A 級(jí)和B 級(jí)微泄漏閥門(mén)的漏率檢測(cè)。

　　2.2、試驗(yàn)程序

　　目前，常用的微泄漏型式試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 15848 - 1: 2006、MESC SPE 77 /300 - 2008( 殼牌標(biāo)準(zhǔn)) 、API 624 - 2014 和TA LUFT VDI 2440 -2000( 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)) ，各標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了閥門(mén)微泄漏型式試驗(yàn)的主要參數(shù)，如溫度等級(jí)、熱循環(huán)與機(jī)械循環(huán)次數(shù)、檢測(cè)時(shí)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( 圖3) 。

圖1 吸槍法檢測(cè)微泄漏

圖2 真空法檢測(cè)微泄漏

　　試驗(yàn)溫度等級(jí)一般根據(jù)閥門(mén)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(shí)不需進(jìn)行低溫試驗(yàn)( MESC SPE 77 /300 規(guī)定為- 20℃) ，小于80℃ 時(shí)一般不需高溫試驗(yàn)。熱循環(huán)與機(jī)械循環(huán)類(lèi)型各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同。如API 624 和VDI 2440 要求一般選擇圖3 中的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(mén)類(lèi)型和閥門(mén)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(gè)熱循環(huán)，而> 200℃ 高溫試驗(yàn)需含2 個(gè)熱循環(huán)) 。試驗(yàn)壓力為閥門(mén)對(duì)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(cè)時(shí)機(jī)為機(jī)械循環(huán)與熱循環(huán)曲線(xiàn)的折線(xiàn)交叉點(diǎn)處。

　　2.3、評(píng)價(jià)與評(píng)定范圍

　　閥門(mén)的微泄漏等級(jí)及檢測(cè)結(jié)果，與閥門(mén)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)( 表1) 。

表1 閥門(mén)微泄漏型式試驗(yàn)評(píng)定范圍

3、試驗(yàn)工裝

　　閥體端部測(cè)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(cè)接口、氣體泄放口、閥體流道測(cè)溫塊等。機(jī)加工過(guò)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(mǎn)足試驗(yàn)與安全要求( 圖4) 。考慮閥門(mén)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5mm，并參照GB 150 規(guī)定進(jìn)行應(yīng)力與強(qiáng)度校核。

圖3 微泄漏型式試驗(yàn)類(lèi)型

圖4 閥體端部連接測(cè)量附件

　　閥門(mén)微泄漏型式試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)閥門(mén)處于高溫或低溫階段時(shí)，主要進(jìn)行微泄漏測(cè)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(cè)量真空室，方法簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)可靠，成本低( 圖5 和圖6) 。單填料閥桿通過(guò)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(cè)真空室，并在填料壓蓋上開(kāi)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(guò)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(cè)真空室，并在閥蓋上開(kāi)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。

圖5 單填料閥桿密封部位測(cè)量附件

圖6 雙填料閥桿密封部位測(cè)量附件

4、結(jié)語(yǔ)

　　閥門(mén)微泄漏檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步有利于閥門(mén)的制造和進(jìn)出口貿(mào)易。閥門(mén)微泄漏型式試驗(yàn)真空法檢測(cè)為閥體端部和閥桿密封部位的微泄漏測(cè)量提供了可靠手段，試驗(yàn)附件為檢測(cè)試驗(yàn)的完善和實(shí)施提供了保證，拓展了閥門(mén)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(dòng)) 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(mén)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)。