高压管路密封连接装置及密封垫圈

韩广玲

摘 要：由于我国各地区能源的储备量和使用量大不相同，例如：首都北京的人口数量远大于新疆，所以该地区所需的电能以及天然气就远大于人口数量少的新疆，但是新疆的天然气储备量却在国内居于首位，所以就需要进行天然气运输。针对类似这种需要高压运输的气体或者液体，高压管路密封连接装置及密封垫圈不可或缺，改项目的研究成果适用于很多行业，例如：石油开采、及许多化学生产工业的管路上。该管路的腔体内需要选用具有塑性形变性能良好的密封垫圈，使其密封性极好且耐高温高压，并且组装起来简单方便，这样该技术及一些原理便适合使用于很多高温高压运输管路。例如：氢气、氧气的传输以及一些机械行业中柴油机、汽油机的使用。

关键词：高压管路 密封 连接

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0095-01

在这个经济快速发展的社会，只有原材料的充足供应才能保证工业、和生活的正常运转。我们生活中所必须的燃料氢气的运输近年来备受关注，以及生命必须品氧气的传输与保存也越来越吸引人们的眼球，这两种气体必须在高压密封的管路中才能大量运输。还有一直关注的石油安全运输管道的设计，以及柴油机的高压喷油系统管路的密封。由此可见，高压管路密封连接装置与人们的日常生活息息相关。另一方面，在高压管道内密封腔连接管与密封环连接管相互组合所构成的腔体内密封垫圈的塑性发挥了很大作用并通过紧固套使连接管相互连接，使其密封性能加强。

1 气体高压管路密封连接装置

1.1 氧气高压输送管道

由于氧气在气态状态下所占体积较大，不易大批量输送，所以实际生活中氧气的输送一般要先将氧气加高压液化成液态氧进行大批量输送，如果在传输过程中管道内有纤维一样的小颗粒物体就会与管壁发生摩擦产生大量的热，情况严重时甚至会导致机器、管道的燃烧。为了避免气体运输时出现事故，对氧气管道的制造要求非常严格，其内壁必须保证光滑，且在管道连接处必须严格密封，在垫圈的选择方面首要考虑抗腐蚀性和密封性。施工质量也有很高要求，保证各项标准参数，达到质量要求，最终是否达到要求需要做相应实验。高压氧气管路在海洋工程中有特殊要求，在海洋工程中高压氧气管道主要应用于某些工程的维修或者一些特种作业，由于管道所在地的特殊环境所以要比在陆地上有更加严格的标准，首先在抗腐蚀性上就要比陆地上性能要出几倍甚至几十倍，其次就是要经得起水流的冲击与碰撞，安全系数近于苛刻。由于氧气易燃的特性，所以此方面必须有非常高的要求。

1.2 氢气高压管道密封装置

氢气的运输方式目前在国内仍然以加压后装入大规模氢气运输的长管拖车为主，然而在美国、加拿大等国家则以高压密封管道运输为主，因为氢气本身易燃易爆的化学性质，液态氢气管道的制造成本要高于天然气百分之五十之多，管道内部必须采用真空绝热夹层，这是成本提高的原因之一。虽然目前在我国氢气管道运输方式尚未覆盖所有氢气站，但是随着工业化的进行，传统的运输车将会供不应求。建筑氢气站运用密封管道运输氢气将会普遍，氢气管道的高成本，高消耗问题一直难以解决，最重要的是必须要保证密封性良好，不可造成管道周围环境污染，或者对当地人群造成伤害。多年前美国德克萨斯州建成的氢气站备受瞩目，它连接了周围的大部分工业区，很大程度上促进了德克萨斯州附近的工业发展。

2 液体高压高压密封连接装置

2.1 柴油机高压油管连接装置

随着工业化程度的提高，工业生产中对柴油机等发动机的性能要求越来越高，在柴油机工作过程中喷油泵、喷油器和喷油管道是提供能量的重要组成部分，其中对喷油管道的制造要求较高。因为管内要承受持续的高压、高流速的液体传输等，管道的长度与直径都对整个柴油机的工作有很大影响，管道要有很强的抗拉伸度和较高的延伸率，但是以目前的国内技术水平做到两者兼顾有些困难，如果制造材料的含碳量较高可以提高管道的抗拉强度，但是延伸率却大大降低。为了确保柴油机高压油管密封连接装置在投入工作时可以顺利运行，在投入使用前必须进行相应的实验。例如：为确保油管在弯曲成形和冷顶锻时的加工质量，必须对材料进行弯曲和冷顶锻试验，确保油管外表面不出现裂缝。此外，高压管道的密封性必须保证绝对良好，由于高压油管在工作过程中承受很高的脉动压力，所以必须对它进行密封性试验。

2.2 高压石油运输管道的分析

石油被称为工业的血液，是工业生产过程中一个很重要的燃料，石油的钻采与运输有一定程度的难度性和危险性，高压活动接头为石油钻采管路的关键连接件，是连接两个长管道的中间连接部分，主要起输送流体的作用。但是经常会因为液体的冲击和运输管道自身的一些缺陷经常会导致断裂，危害工作员工的人身安全。由于石油钻采与运输的高压强、高流速的特性对运输管道的接头有严格的要求：表面渗碳硬度56～62HRC，渗碳层深1.0～1.2mm，心部硬度25～30HRC，弯头加工工艺路线：锻造→正火→粗车→时效→精加工→弹道渗碳淬火→喷砂修磨→磁粉检测→成品。在生产过程中每一步必须按照严格的标准进行，成品加工完成后必须要进行相应的性能测试。目前的小渗碳炉渗碳+盐浴炉淬硬的方法加工方案仍有不足之处，例如：加工步骤繁多，导致人工的而成本降低。相比之下，箱式多用炉的方法更受到生产厂家的青睐。

3 高压密封垫圈在的制造工艺

3.1 高压紫铜垫圈加工工艺

高压紫铜垫圈起初在车床上加工完成，费工费时而且质量欠佳，达到一种供不应求的状态，后来采用模具生产的方法使生产效率得以提高，并且同时提高了质量。在对线圈进行挤压工艺时采用冷挤压大方法，就是常温下对线圈进行挤压加工工作，这种方法有很多方面的缺点，后来采用挤压级进模来生产该零件得到了较好的反映。还有一种线圈的质量也受到了人们的关注就是弹塑性组合密封垫圈，主要是由金属弹性垫和石棉垫圈组成，主要依靠石棉的塑性可以随外界影响而做到相应的塑性形变，从而密封防止泄露，其次它还有齿形垫构成多道密封更大程度上防止渗透泄露。如果管道中的物体对密封性要求更高还可以在沟槽面上涂抹液封胶，密封胶的密封机理，随着密封胶在使用过程中，存在于压紧接触面之间的状态和性能等不同而异。

3.2 齿形组合密封垫的应用

齿形组合密封垫以不锈钢齿形垫为主体，并且在上下表面覆盖铝垫组成，从而提高塑性变形能力，在压力作用下铝垫可以形成密封面。此外，不锈钢和铝垫的组合使得产品耐温，耐蚀，化学性能好，即使在高温，高压和强腐蚀介质作用下，也具有良好的密封性能。齿形密封垫的安装有特殊要求，要在密封沟槽和齿形垫上摄敷含氯量小于1PPM的无氯密封胶，而后将0.5mm的塑性平垫覆盖在齿形垫的上下齿面上，预紧后不允许齿形垫的齿尖露出覆盖。但是近年来齿形组合密封垫圈也不能完全满足工业上的需求。

4 结语

随着工业化的脚步越来越快，高压管路密封装置及密封线圈的应用逐渐引起人们的注意，高压管道的建造与防护工作也越来越受到人们关注，也与我们息息相关，例如：天然气是人们生活的必需品、氢气能源也越来越受关注。随之而来的高压管道的运输以及高压管路的密封装置及所用到的密封垫圈成为热点。同时伴随着一些相关企业出现，我们也应该着眼于此方面，多像学习国外的优秀技术，取长补短，此外国家也应该在此方面加大投入力度，积极研发新技术，增强我国在此方面的实力。

参考文献

[1] 陈鑫，吴福迪，王立峰，等.大缝隙密封的几种异型截面橡胶密封结构的有限元分析[J].强度与环境，2009（4）：1-5.

[2] 杜则裕.材料焊接科学基础[M].北京：机械I业出版社，2012.