絕緣接頭密封結(jié)構(gòu)
一、絕緣接頭結(jié)構(gòu)特色及密封失效原因
絕緣接頭作為埋地鋼管的陰極保護(hù)工程中的關(guān)鍵裝備，同時(shí)也是全部埋地鋼管的力學(xué)單薄點(diǎn)。就 全部式絕緣接頭自身而言，在保送天然氣埋地管道陰極保護(hù)系統(tǒng)中，與管道焊接為一體，請求它具有 與埋地鋼管異樣的壽命，且在壽命期內(nèi)供給優(yōu)勝的密封功用和電絕緣特點(diǎn)。
平日可以把絕緣接頭作為管件看待，但在遭到外界載荷時(shí)它的狀況比其他管件要復(fù)雜的多，也脆 弱很多。因?yàn)樵谝粭l埋地鋼質(zhì)管線中，其他管件與鋼管完成焊接后，其強(qiáng)度與鋼管基本不合，正常情 況下可以對管線上的各類載荷停止傳遞和分擔(dān)，但絕緣接頭外不雅旁觀似一個(gè)全部的鋼構(gòu)件，在外部倒是 被絕緣資料和密封資料完整斷開的，因此成為管線上的力學(xué)單薄點(diǎn)。當(dāng)外界爆發(fā)突發(fā)的地質(zhì)災(zāi)禍、不 平均的沉降、溫度變更發(fā)生的動(dòng)載荷，都邑在絕緣接頭部位發(fā)生應(yīng)力集中，形成局部變形，進(jìn)而招致 介質(zhì)走漏。
絕緣接頭的電絕緣功用是由剛性絕緣板承當(dāng)，密封則主如果依托接頭外部的金屬法蘭和絕緣板對 彈性密封墊片（或圈）的擠壓合營完成。形成絕緣接頭爆發(fā)密封掉效的啟事主要以下：
1.1密封資料在壽命期內(nèi)化學(xué)老化嚴(yán)重掉掉落應(yīng)有的彈性，在密封接合面出現(xiàn)走漏。
1.2管內(nèi)壓力變更惹起密封資料物理活動(dòng)，招致磨損嚴(yán)重，沒法保證密封面有效貼合。
1.3組裝時(shí)假設(shè)密封圈不能保持平衡的受力，爆發(fā)修改變形，變形部位在壽命期內(nèi)提早掉效。
1.4管線運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)外力或溫度變更發(fā)生的應(yīng)力集中，絕緣接頭的變形超越其接受力，進(jìn)而爆發(fā)走漏。
1.5密封資料掉壓爆破，掉掉落密封功用。所謂掉壓爆破，是指事件放空時(shí)管線壓力驟減，假設(shè)密 封資料周邊存在空間，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滲透密封資料的高壓介質(zhì)會(huì)快速逸出，招致密封資料物理破損。
狀況一主如果因?yàn)榻^緣接頭密封件的材質(zhì)啟事形成，只需控制好資料質(zhì)量便可以處理，后四種 狀況則與絕緣接頭的密封結(jié)構(gòu)有很大年夜的關(guān)系。絕緣接頭密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方法有三種：0型密封、 矩型密封、U形密封，其定名依據(jù)密封圈橫截面的外形。
二、密封結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)剖析
2.10型密封環(huán)密封
〇型密封系統(tǒng)是由兩個(gè)位于絕緣板兩側(cè)對稱的0型截面的密封環(huán)承當(dāng)，其道理是將〇形環(huán)裝入密封溝槽后，給它一個(gè)壓緊力，使其截面發(fā)生15~30%的壓縮變形，到達(dá)彈性密封的目標(biāo)（見圖1)在保送介質(zhì)的壓力比擬低的時(shí)分，主如果依托〇形環(huán)在裝置的時(shí)預(yù)壓所發(fā)生的彈性力停止密封，在保送 介質(zhì)壓力較高時(shí)，主如果靠介質(zhì)對〇形環(huán)的擠壓發(fā)生向外側(cè)移動(dòng)的壓緊力完成密封。
這類結(jié)構(gòu)的絕緣接頭長處是：
(1)密封結(jié)構(gòu)屬于對稱系統(tǒng)。
(2)密封資料用量少，成本低。
(3)加工機(jī)具復(fù)雜，不需求壓力很高的壓力機(jī)械裝備?
缺點(diǎn)是：
(1)密封截面積較小，密封距離短。當(dāng)外力感化招致絕緣接頭爆發(fā)不服均的變形時(shí)，彈性密封件 的彈功才華沒法賠償變形屋，進(jìn)而發(fā)生走漏。以一個(gè)DN400的接頭為例，其外部〇形環(huán)截面直徑7 mm, 有效的彈性變形距離只要1.4 mm,當(dāng)絕緣接頭因?yàn)閼?yīng)力集中發(fā)生局部的變形時(shí)，物理變形值平日都 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越這個(gè)數(shù)值.因此變形后爆發(fā)走漏就不成防止。
(2)在介質(zhì)壓力比擬高的時(shí)分，0形環(huán)會(huì)在梢中被推擠到槽的外端，當(dāng)介質(zhì)壓力降低時(shí)又會(huì)回彈 到內(nèi)端，密封環(huán)不時(shí)地活動(dòng)，使0形環(huán)很快磨損。
(3)密封環(huán)周邊存在空間，在組裝時(shí)全部圓周范圍內(nèi)會(huì)有偏向（平日的組裝工藝下都邑若干存在 —些)，就可以夠形成密封圈曲解變形，招致密封掉效。
(4)密封環(huán)周邊存在空間，存在掉壓爆破風(fēng)險(xiǎn)。
2.2矩形密封環(huán)密封系統(tǒng)
矩形密封系統(tǒng)是由一個(gè)牢牢被卡在鍛件與鍛件及鍛件與絕緣墊片之間的矩形截面的密封墊承當(dāng) (見圖2)。其密封功用的完成主如果依托彈性密封墊的彈性力。
作為矩形密封系統(tǒng)，與0形密封系統(tǒng)比擬，它的長處是：
1.密封距離和密封面積都有所添加，提高了抵御變形走漏的能力。
2.組裝簡單，因?yàn)榫匦蚊芊猸h(huán)與密封格的外形完整不合并可以嚴(yán)密聯(lián)合，密封件不會(huì)隨壓力的 變更而移動(dòng)，對金屬鍛件的外表精度、加工和裝配的機(jī)械公差請求不象〇形環(huán)請求那么離，同時(shí)又解 決了小口徑產(chǎn)品中絕緣板幾何尺寸較小，在放置到U形密封環(huán)屮時(shí)難度較大年夜、裝配費(fèi)用和請求高的問韙.裝配時(shí)比U形密封環(huán)輕易完成。
3.因?yàn)槊芊猸h(huán)與密封格的外形完整不合并可以嚴(yán)密聯(lián)合，如許就使得密封環(huán)處于一個(gè)有效限制的腔內(nèi)，沒有失掉爆破的風(fēng)險(xiǎn)。
它的缺點(diǎn)是：
(1)成本添加?炁要特別的裝備和校具來完成加工，同時(shí)因?yàn)榫匦蚊芊猸h(huán)的截面織比〇形環(huán)要大年夜 很多，密封資料用置也會(huì)坩加幾倍。
(2)矩形密封環(huán)同時(shí)感化于金屬鍛件和絕緣墊片之間,W于一個(gè)非對稱的密封系統(tǒng).當(dāng)外界情況 參數(shù)爆發(fā)大年夜的變更，密封系統(tǒng)內(nèi)分歧材質(zhì)部件發(fā)生的變更不冏，系統(tǒng)自身難以在此極端條件下保護(hù)壓力平衡。
2.3 U形密封環(huán)系統(tǒng)
U形密封系統(tǒng)由一個(gè)具有對稱結(jié)構(gòu)的U形密封墊承當(dāng)，組裝時(shí)U形環(huán)的兩個(gè)內(nèi)正面與絕緣接頭內(nèi) 部的剛性絕緣墊片嚴(yán)密接合在-起，兩個(gè)外正面與擺布法蘭鍛件農(nóng)面嚴(yán)密接合.全部U形環(huán)被牢牢地 擠壓在擺布法蘭鍛件之間的那塊預(yù)先留好的空N內(nèi)，從而到達(dá)密封后果（見閣3)。
與前述兩種密封結(jié)構(gòu)比擬，U形密封墊的結(jié)構(gòu)在很大年夜的水平上賠償了它們的缺少，主要表現(xiàn)在：
1.密封墊片的彈性密封面積和密封的有效鉅離都人幅度添加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越前兩種結(jié)構(gòu).能在較大的變形情況下提供可靠的密封效果。
2.密封墊片可以與周圍的空間嚴(yán)密地聯(lián)合而沒有一點(diǎn)閑暇，不需求準(zhǔn)確的外表精加工和特別的 機(jī)械公差。
3.此密封系統(tǒng)對稱感化于金屬鍛件外表和絕緣墊片之間，各個(gè)部件合營起感化來完成密封工 作，屬于對稱系統(tǒng)，在極端條件下不會(huì)發(fā)生不均勻的受力。
4.密封墊設(shè)在一個(gè)專門的受限空腔中，當(dāng)被密封介質(zhì)的壓力突降時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)掉壓爆破的現(xiàn)象。
5.因?yàn)槠涮貏e的U形結(jié)構(gòu)，在遭到介質(zhì)壓力變更的感化時(shí)，隨著管線系統(tǒng)壓力的添加，感化在 全部密封系統(tǒng)上的擠壓力也越大年夜，密封面的接觸越嚴(yán)密，密封后果越好（見圖4)。
這類結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是花費(fèi)成本添加較多。表現(xiàn)在：
(1)制形成本添加。需求公用模具加工，工廠加工和組裝均需求特別的裝備。
(2)密封資料用量大年夜，趕過其他密封系統(tǒng)幾倍，全部接頭的成本高。
三、絕緣接頭開展及應(yīng)用狀況
絕緣接頭的前身是絕緣法蘭，國際標(biāo)淮SY/T 0516-2008《絕緣接頭和絕緣法蘭技術(shù)規(guī)范》才首 次將之列入，此前SY/T 0516的稱號是《絕緣法蘭技術(shù)規(guī)范》，其中只有絕緣法蘭的內(nèi)容。
從以上結(jié)構(gòu)的剖析和對比不美不美觀出，〇型密封系統(tǒng)具有清晰的絕緣法蘭的陳跡，只是將法蘭的水線加深成為凹槽，個(gè)中添加了〇型密封圈。矩型密封系統(tǒng)則有了清晰的修改，提高了密封距離和面積， 降低了組裝難度，消弭了掉壓爆破的風(fēng)險(xiǎn)，但需用公用裝備和模具，且為非對稱結(jié)構(gòu)。U形密封系統(tǒng) 則是在前二者基礎(chǔ)上開辟的，就是對稱結(jié)構(gòu)，又極大年夜地添加了密封距離和面積，還消弭了掉壓爆破的 風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了技巧上實(shí)質(zhì)的奔騰。
三種密封結(jié)構(gòu)功用不時(shí)提高的價(jià)值，則是成本上的繼續(xù)提髙。密封資料屬于高科技產(chǎn)品，每公斤 單價(jià)約300~1100元，遠(yuǎn)髙于鋼鐵和絕緣資料，U型密封系統(tǒng)用量是0型的數(shù)倍。U型截面密封圈的 制作和裝置，均需求特制專用模具。
U型密封系統(tǒng)在橫貫加拿大年夜天然氣管線、歐洲管網(wǎng)等世界有名的天然氣長輸管網(wǎng)臨時(shí)退役的經(jīng) 歷，證清晰明了其所具有的凸起的密封功用和絕緣功用，所以國外的一些大型天然氣公司常常會(huì)采購文件中指明請求絕緣接頭為U型密封結(jié)構(gòu)。關(guān)于高壓小口徑絕緣接頭，出于成本思考，依然較多采取〇型密封。特別是城市配氣管線，或許便于停氣維修更換的場合，比方放散管絕緣。
因?yàn)槿腴T較輕易，投資少，目前國內(nèi)絕緣接頭生產(chǎn)商大多采取〇型，最近幾年來有些生產(chǎn)廠商開始引進(jìn)U型。
三種密封結(jié)構(gòu)各有特色，以后工程上都有應(yīng)用。今朝u型密封已成為高壓大年夜口徑輸氣干管的首 選產(chǎn)品；響應(yīng)地〇型密封因?yàn)閮r(jià)格較低，歷史長，花費(fèi)門檻不高，生產(chǎn)商多，在高壓小口徑 配氣管線上仍占據(jù)著較大年夜市場份額；矩型密封系統(tǒng)的功用和成本則介乎以上二者之間，因?yàn)樵谛】趶?(如小于DN50)的絕緣接頭中，采取U形密封結(jié)構(gòu)在裝配時(shí)絕緣板較難在U形環(huán)中間安排，但又要防止〇形密封結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，使得矩形環(huán)在這類場合有較多應(yīng)用。在施工中可依據(jù)工程具體需求靈敏選用， 以到達(dá)最好的投入產(chǎn)出比效果。
