A 型结构(c)大量使用于“69标”和“79标”搪玻璃设备上,在上述两标准中B型管口仅用作温度计套管口。随着我国搪玻璃行业整体水平的提高,在“91标”中B型管口被大量采用,而A型管口仅用作封头中心孔、视镜孔和简体上部分开孔等。由于“91标”对管口形式的改进,使得搪玻璃管口安装得到了大大的改善,同时搪玻璃设备管口泄漏也大为降低。
“69标” 和“79标” 搪玻璃设备均采用嵌入式管口,随着我国对搪玻璃设备认识的提高,“91标”之后搪玻璃设备零部件废止了嵌入式管口,而采用了对接式管口。以上四种管口的优缺点见表1。
随着技术的发展和进步,国家又推出了“06标”的管口,“06标”管口与“91标”管口相比主要变化如下:
1. 增加DN25、DN32、DN40、DN300、DN400五个公称直径的管口;
2. 标准正文中取消PNO.6压力等级,只保留PN1.0压力等级。放大各公称直径管口的内径,使内径与公称直径相近,并对管口的厚度T进行调整;
3. 增加附录A,将原标准中PNo.6压力等级的管口系列放入附录A;
4. 取消管口的坡口尺寸。
现以压力PN1.0,公称直径DN100的A型管口为例,重点对第2条进行分析,研究“06标”管口与“91标”管口的主要变化,如图2:
由图2,及表2计算密封面的宽度L=(D2-D1)/2则:
79标, PN0.6DN100密封面宽度L=20mm;
91标, PN1.0DN100密封面宽度L=25mm;
06标, PN1.0DN100密封面宽度L=15.5mm;
由此不难发现,最新的06标PN1.0 DN100的密封面宽度甚至小于79标,PN0.6 DN100密封面宽度。压力等级提高了,密封面反而变窄了;而从GB150-1998第9.5.1.4条的说法:“垫片宽度,垫片在预紧状态下受到最大螺栓载荷的作用,可因压紧过度而失去密封性能。为此垫片须有足够的宽度,其值可按经验确定”。由此可见,06标的变化看上去与GB150-1998的说法似乎是相互矛盾的。
我们该如何理解这种变化呢。标准制定者的思路是引进了最新的国际理念:即:随着科学技术的进步,垫片的制造及加工水平不断提高,材料不断改进,垫片的强度及弹性不断提高,“线密封”的概念已经出现并发展成熟,“线密封”即窄密封面,密封效果的好坏主要取决于垫片质量的好坏。因此最新的06标管口的大量普及与应用的前提条件是:搪玻璃垫片的进步与发展。
新的垫片标准《搪玻璃垫片》HG/T2050—2006也已经与06标管口配套推出,现对搪玻璃垫片06标与91标所用材料进行简单对比与分析:
首先,由表3及表4不难发现,06标的其中一个重要变化是内填充层中材料的变化,91标垫片中的含胶石棉编织物被06标中的无石棉纤维板取代,现在简单分析原因。
自1880年奥地利使用压缩石棉作为
密封垫片基材以来,已有100多年历史,石棉纤维板以其价廉、耐高温、高强度、良好的操作性能在机械运输、石油化工工程中得到了广泛的应用。然而目前国际上已公认石棉是一种致癌物质。本世纪七十年代,许多国家提出非石棉计划,经过二十多年的努力,美国、日本和澳大利亚等国先后研制成功各种系列非石棉垫片材料,1990年 美国环保局EPA颁布政府法规禁止使用石棉材料及其制品,如今世界先进国家已将非石棉材料推广至各应用领域,全面禁用石棉材料。
非石棉垫片是根据各种具体工况要求,以非石棉密封材料(非石棉抄取板,非石棉压缩板,非石棉橡胶板等不含石棉的材料),用模具或各种工具冲压,剪切而成的各种形状的密封产品.
国内长期以来一直使用传统的石棉材料。我国加入WTO后,国内各行各业都面临着国外的挑战,汽车行业就走在工业改革的前沿,德国大众和美国通用作为汽车业 巨头将汽车的无石棉密封概念带入中国,随着国内汽车工业的迅速发展和更多外资汽车企业在中国投资建厂,汽车部件的无石棉化已经启动;在石油化工和船舶行业,石棉材料对钢体引起化学腐蚀性往往是重大事故的隐患;在制冷行业,尤其是空调和冰箱与人们生活息息相关,石棉对人体以及环境都会造成很大的危害。
值得注意的是,国内市场上有些公司将含有一定量石棉(5-20%)的垫片称为非石棉垫片,而100%不含石棉的垫片称为
无石棉垫片。大家在压力容器的设计过程中要注意区分这两者的区别。
其次,是波纹环的变化。91标中的材料Q235-A.F被06标中的0Cr18Ni9取代。关于波纹环的使用91标中明确规定必须用于以橡胶为内垫的垫片,换句话说含石棉编织物材料为内垫时是不能用的,主要原因是钢制波纹环的耐腐蚀性不好,而含石棉编织物材料的闭合性差,波纹环的腐蚀不可避免,垫片很快就会坏掉。所以,这两者是不能一起用的。而内垫片为丁腈橡胶,适用温度小于或等于120℃(丁腈橡胶不耐高温,温度过高,材料变软,甚至膨胀,被压力顶出来)。所以这就出现了一个问题,当设计温度大于120℃,设计压力大于0.6Mpa的情况下,只能选用内垫片为石棉编织物材料的垫片,且不能加金属波纹环。而众所周知,从实践中我们得知,石棉编织物材料的闭合性差,弹性小,密封可靠性差,一般只适用于设计压力0.25Mpa以下,密封可靠性要求不高的设备。因此,从这个意义上讲,91标是有问题的。实践证明,也确实如此,为了避免这个问题,我们在实际的设计中,在遇到设计温度大于120℃,设计压力大于0.6Mpa的的情况下,一般设计非标垫片,来填补91标的不足。
06标很好的解决了上述问题,首先将波纹环的材质换成0Cr18Ni9,解决了耐腐蚀的问题;其次无石棉纤维板材料的闭合性好,耐高温,密封效果好,两者可以配合使用。在遇到设计温度大于120℃,设计压力大于0.6Mpa的的情况下,我们可以直接选用内垫层为无石棉纤维板加0Cr18Ni9波纹环的垫片;在设计温度小于120℃,设计压力大于0.6Mpa的的情况下,还可以选用内垫层为丁腈橡胶加0Cr18Ni9波纹环的垫片,因为丁腈橡胶的弹性比较好,在低温状态下,密封效果还是不错的。
结论:
综上所述,本人认为到目前为止,新的管口及垫片标准(06标),刚刚开始推行。我们认为在遇到设计温度大于120℃,设计压力大于0.6Mpa的的情况下,最成熟的方案是,选用91标的管口,因为它的密封面最宽;选用91标的垫片外形尺寸,与91标管口配合,而材料开始套用06标垫片的要求。在垫片的制造及应用成熟之后,再把管口及垫片的选用推进到06标,逐渐的推进,来保证设备的安全性。这是我们的努力方向和奋斗目标。
[读后感]
文章作者用心归纳与研究了搪玻璃管口的设计与使用,对行业同仁有参考价值。在谈及管口密封面宽度时,涉及管口垫片的质量和搪玻璃管口垫片设计的性能参数,即垫片系数m和垫片比压Y kgf/c㎡,这是管口设计确定密封面宽度计算时必须涉及的重要数据。据知,目前国内新型搪玻璃管口垫片的m 、Y值无处可查。盼望搪玻璃垫片标准制定单位应与搪玻璃垫片制造企业一起,请求大专院校或相关科研部门的帮助,进行一系列的实物管口垫片的试验,从而取得有新型搪玻璃管口垫片的m 、Y值。否则,搪玻璃管口垫片标准的出台是缺乏科学依据的。
厉益骏