高压阀门试验工装的结构改进

　　分析了高压阀门强度和密封性能试验用工装存在的问题，介绍了利用O形圈密封原理设计的新型试验工装的结构特点、工作原理和使用性能。

1、概述

　　高压阀门出厂前必须进行强度试验和密封性能试验。试验工装的频繁使用和试验介质压力高，导致工装连接件容易出现变形和划伤等损坏情况，造成试验压力不稳定，产品不能正常保压，导致试验失败，试验成本上升和人力及物力的浪费。根据试验需要，设计了一种方便拆装，密封性能稳定，维护成本低的工装。

2、问题分析

　　2.1、结构

　　阀门的进出口端与试压接头的密封结构是常用的圆锥面与球面接触(图1) 。接头前端圆弧面与阀体进出口端的圆锥面接触，形成一条密封线，通过外套螺母和阀门进出口的螺纹连接提供预紧力，压紧接头，起到密封作用。在反复试验过程中，接头不断的受压变形，线密封变成面密封，密封预紧力越来越大，接头密封部位严重变形，密封形式失效，必须更换。

　　试验过程中，口径<10mm 的阀门使用接头容易形成密封，拆装使用次数较多，但是阀门口径>15mm 时，密封效果较差。口径32mm 的阀门，在试验压力达到35MPa 时，密封效果最差，新的接头使用几次，密封面处就出现泄露，必须更换接头，重新试验。如果随意加大作用在外套螺母上的拧紧力，外套螺母和阀体的螺纹很容易出现变形，严重时还会出现螺纹卡住现象，使阀体报废。阀体材料是不锈钢2Cr13 或1Cr18Ni9Ti，材料和加工成本较高。

图1 接头与阀门连接

　　2.2、材料

　　接头和阀体的接触面在拧紧力的作用下，都会产生变形，为了减少阀体接触面的变形，接头材料的硬度不能超过阀体。接头材料不一样，使用的效果也不同。

　　(1) 不锈钢

　　不锈钢接头材料一般为1Cr18Ni9Ti 或0Cr18Ni9，其硬度接近阀体。试验后，接头和阀体密封部位同时变形，阀体密封面会产生压痕，不利于多次密封。在外套螺母旋转拧紧的过程中，如果接头与外套螺母一起旋转，会损坏产品的阀体密封面。接头在多次使用后，密封线会变宽，容易出现外泄漏(图2) 。如果强制增加拧紧力，容易损坏阀体连接螺纹，造成产品返修或报废。

图2 损坏的不锈钢接头

　　(2) 黄铜

　　黄铜接头材料一般为H62，其硬度低于阀体。试验后，接头变形量较大(图3) ，一般不会损坏阀体密封面。早期使用密封较容易，多次使用后，接头密封线容易变宽，形成面密封，需要的拧紧力也会增大。黄铜接头也不能多次使用。

图3 损坏的铜接头

　　(3) 铝碗或铜碗

　　为了提高接头使用寿命，减少螺纹拧紧力，在接头和阀体密封面之间夹入一个薄铝碗( 或薄铜碗) 。铝碗材料为纯铝L2，退火处理降低材料硬度。铝碗一般在管路连接中比较常用，呈圆锥体，外径同阀体圆锥尺寸一致，厚度1.5mm。试验时，铝碗初期密封性能较好，不会破坏密封面，但是多次使用后变形较大，密封性能越来越差，需频繁更换。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这种方法不适合口径较大的阀门使用。

5、结语

　　利用O形圈设计的试验工装，在实际工作中密封效果好，拆装方便，使产品密封面在各类试验中不易受到损伤，避免造成返修和浪费，即完全满足产品的各项性能试验要求，又节约了生产成本。