对超高压采气井口平板闸阀密封结构技术的分析

张贤俊 刘旺德 徐熙旺 李志珍

摘要：平板闸阀是一种可在高压下工作的密封阀门，具有极高的实用价值。本文着眼于超高压采气井口平板闸阀的密封问题，对平板闸阀的密封结构技术进行探究。文章先从特点和优劣势方面概述平板闸阀，然后分析平板闸阀密封结构并提出增强密封性的策略，希望能为相关工作人员带来参考。

关键词：超高压;平板闸阀;密封结构;可靠性

前言：在超高压工作状态下，平板闸阀的密封性将会直接影响装置使用质量。在实践工作中，处于超高压工作状态下的平板闸阀大多以金属对金属的方式进行密封，所以具有极高具有良好的密封性。为提高平板闸阀的实用性，相关工作人员应该深入研究超高压井况下的平板闸阀密封结构技术，并着力提高密封可靠性。

1平板闸阀概述

以平行閘板作为关闭件的滑动阀被称为平板闸阀，这种装置常被安装在油气管线上，主要用于充当启闭和调节装置。平板闸阀的阀体承载力高、密封可靠且启闭灵活，能够适应高压以及超高压井下工作环境，拥有良好的防护性能以及使用耐久性。在实践工作当中，平板闸阀属于常用型井口设备，设备的密封性将会直接影响油气开展质量。从实际应用角度来看，平板闸阀有着密封性可靠、流阻小、安全性高且便于操作的优势;但在压力小于10MPa时也存在密封圈性能易失效的弊端。在使用平板闸阀时，相关工作人员必须高度重视其密封性问题[1]。

2平板闸阀的密封结构分析

2.1阀座与闸板

通常来说，应用在超高压井口施工环节的平板闸阀，都以金属对金属形式开展闸板与阀座密封。这种密封技术的操作原理是，基于超高压环境保证平板和阀座紧密相连。在实践工作当中，单闸板阀和双闸板阀都十分常见，它们的应用场景各不相同，但在密封方面都会采用金属对金属的密封技术。不过，在应用这种密封技术时，可基于结构差异分为进口端密封与出口端密封。

2.1.1单闸板阀

这种平板闸阀拥有平滑整齐的表面，闸板带孔，而且装置的密封面具有极高硬度。单闸板密封面经过多道工序处理，比如硬化、研磨、抛光等，所以极为适应中高压施工环境。开启阀门以后，闸板上的孔将对准阀座孔，结合管道共同打造完整通道。此时，介质流通的阻力极小，阻力损失不高。在密封环节，既可以采用进口端密封，也可采用出口端密封，但应用密封结构技术时必须严格控制杂质擦伤密封面。为此，相关工作人员必须优选密封圈、严格控制弹簧预应力并确保密封面上的油膜完整。

2.1.2双闸板阀

相比于单闸板阀，双闸板阀密封结构技术的复杂性更高，所需成本也相对较高。从结构方面来看，双闸板阀属于扩张型组织结构，闸板有主副之分，副板的位置由行程挡块来决定。在实际应用过程中，高低压状态下的密封操作要点存在明显差异。比如，低压环境下需基于人工操作保证密封可靠;高压环境下，需基于流动介质实现有效密封。双闸板阀的密封面磨损较小，所以使用耐久性较强。

2.2密封阀杆填料处

在平板闸阀的阀杆填料处，最为常见的密封方式就是密封圈。在此环节，有三种密封方法，其一为机械式密封;其二为半机械式密封;其三为自封式唇形复合密封。当平板闸阀所在环境压力大于70MPa时，大多会采用自封式唇形复合密封结构，此时需在唇形密封圈当中嵌入O型圈，从而让密封圈裙部弹力得到提升，达到密封加固效果。若处于超高压条件下，填料函会被设计成双密封圈形式，为保证密封可靠性需要涂抹密封油脂或密封膏，并设计到倒密封结构阀杆。这种技术优势众多，不仅能在密封油脂无力阻止介质泄漏时发挥密封效果，更有利于及时更换零件保证生产安全。为确保密封结构技术的应用有效性，可采用柔性密封圈。比如，使用弹性模量为5.3MPa、泊松比为0.49μ、硬度IRHD90的丁腈橡胶密封圈。为保障该区域密封可靠性，使用过程中应尽量避免摩擦和皮损问题，且相关工作人员需对装置的密封状态进行追踪监控。

2.3阀体与其他部分

通常来说，基于O型密封圈或D型密封圈，可实现阀体与阀座间隙密封。采用这两种密封圈，能够保证接触部位密封完整[2]。同时，相关工作人员还需要关注阀体与阀盖之间的密封问题。超高压采气井口施工中，平板闸阀的阀盖和阀体之间应该保持紧密相连和完整密封，从而保证装置使用安全和生产安全。此时，大多选用J形密封圈连接阀盖和阀体。

3平板闸阀密封优化策略

为提升平板闸阀密封可靠性，相关工作人员应该推动平板闸阀密封结构技术优化。为此，可从以下方面着手：

第一，加强密封公差控制。在此环节，相关工作人员应该优化平板闸阀密封副的工艺尺寸链公差和位置公差，从而保障装置的密封质效。比如，严格控制平板闸阀阀座孔与密封副间隙，为实现正常装配奠定基础。同时，密封副之间的间隙也必须符合标准，以免出现闸板开闭困难问题，影响密封结构的整体可靠性。

第二，优化密封副加工。密封副之间的加工精准性，将会直接影响密封副的品质，更会对平板闸阀的密封结构可靠性产生影响。在此环节，相关工作人员必须有效处理阀体与阀座结合面，避免不平、粗糙或破损，而且闸板与阀座表面的耐腐蚀合金表层结构应具有精密性和平整性，绝对不允许气孔或针眼存在。需要注意的是，喷焊是应避免出现不必要裂缝，打磨时应避免出现划痕，研磨抛光时，需清除杂质、避免泄漏并保证表层光滑透亮。

第三，提高密封圈使用有效性。作为平板闸阀密封结构中的重要组成部分，密封圈的选用合理性是保障装置密封可靠性的关键。在实践工作当中，相关工作人员需基于闸板厚度、密封面宽度有效计算应用在工作压力小于70MPa环境中平板闸阀O型圈变形量，从而保证低压密封的可靠性。在超高压环境当中，选用密封圈时需要考虑密封圈的形状以及材质，从而确保避免密封圈过度变形，导致密封失效。

结论：综上所述，超高压采气井口平板闸阀密封性影响因素众多，密封结构技术的可靠性将直接影响平板闸阀的实际应用价值。为切实提高超高压状态下的平板闸阀密封结构严密性，相关工作人员不仅需要明确其原本的密封结构，更应该优化密封方案、改良密封结构并提高密封副品质。

参考文献：

[1]李雪野.超高压采气井口平板闸阀密封结构技术研究[J].设备管理与维修，2020，{4}（12）：67-69.

[2]李斌，王达，杨春雷.采油树平板闸阀柔性密封圈结构优化设计[J].润滑与密封，2019，44（11）：105-111.