复合密封（精选三篇）
复合密封 篇1
钢管在埋地时, 由于所承载的介质重量以及实际工作状态下, 在动态过程中有震动, 加之土壤自身沉降因素, 时间一长, 传统的卡箍或法兰连接难免有渗漏的现象发生, 而且不易发现。普通钢管选择直接焊接, 这种方式性能稳定, 牢靠, 但是这种方式在涂塑复合钢管焊接过程中导致内壁涂层的破坏, 最终导致涂层达不到其耐防腐, 耐磨损的效果。而埋地涂塑复合钢管采用双密封焊接方式连接, 这种连接不会因为大地的沉陷而导致管道断裂, 且埋地涂塑复合钢管具有流体阻力小、不结垢、不渗漏、安装简单等优点, 几乎适用于所有领域。
1 工程概况
山西潞安矿业 (集团) 有限责任公司高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目全厂给排水管网工程, 位于山西省襄垣县王桥镇郭庄村, 主要为厂区红线内装置界区线外的埋地给排水管网。本工程中生活给水系统主要供全厂生活饮用水、卫生间、浴室、食堂、洗眼器等用水。生活给水系统管道采用给水涂塑复合钢管, 管径大于DN100的管道连接方式为双密封焊接。管道总长6 500 m, DN100长2 000 m, DN200长4 500 m。
2 涂塑复合钢管双密封焊接的工作原理
双密封焊接涂塑复合钢管是最新比较热门的涂塑管道焊接方式, 其原理是涂塑钢管的端口均打有坡口, 在涂塑钢管两端打磨抛光处理之后, 在钢管内壁衬上宽度为5 cm~10 cm, 厚度为0.8 mm的不锈钢薄板, 在实际焊接时, 先用304或者是114不锈钢焊条或氩弧焊不锈钢焊丝打底, 进行内层不锈钢对接, 然后用碳钢焊条焊接外层钢管, 焊接完后外面需要用修补剂进行修补, 恢复外层涂层的原样。
3 涂塑复合钢管双密封焊接的施工
施工流程:涂塑复合钢管及相关辅材进场检查→管材的运输及储存→接头打磨处理→氩弧焊接内衬不锈钢管→内侧涂抹环氧树脂修补剂→焊接支架安装、固定钢管→双密封焊接→管道打压与防腐。
1) 涂塑复合钢管及相关辅材进场检查。管材焊接施工前进行外观检查, 并符合以下规定:
a.型号、规格符合设计要求, 管材表面有明显、不脱落的产品标识;b.管材内外壁涂层均匀, 完好, 无剥落、锈蚀等现象, 管材内、外壁表面光洁, 无毛刺、飞边、砂眼、气泡、裂纹、变形等缺陷;c.焊条、焊丝应根据母材的化学成分、机械性能合理选用, 在使用前必需检查其质量合格证明书和产品是否相符。焊条、焊丝存放地点应符合焊材对温度、湿度的要求, 按时填写保存环境记录。如果焊条受潮, 焊材使用前应按其使用说明进行烘干。
2) 管材的运输及储存。a.涂层复合钢管在运输过程中, 应避免剧烈撞击、抛摔、日晒, 严禁拖擦及用尖锐硬物刻划。b.涂层复合钢管在装卸时应使用尼龙带吊装。c.涂层复合钢管应平直存放于室内, 距离热源不应小于1 m。露天存放时必须用遮雨篷遮盖, 不应长期存放在室外阳光直射和严寒的场所。涂层复合管储存过程中的环境温度为-30℃~45℃。涂层复合管堆放时, 底部应采用两道支垫垫起, 支垫宽度为100 mm, 涂层复合管离地面不应少于100 mm。
3) 接头打磨处理。对管道的两端内外两面进行打磨, 打磨宽度为15 cm~20 cm, 使其出现金属光泽。经处理后, 用清洁、干燥、无油的压缩空气将管道内部的砂粒、尘埃、锈粉等微尘清除干净。
4) 氩弧焊接内衬不锈钢管。截一段长为5 cm~10 cm, 外径与涂塑钢管内径相同、厚度为0.8 mm的不锈钢管, 将其衬于钢管端部已打磨好的内侧, 不锈钢管里面的一端与钢管使用304不锈钢焊条焊接。焊接采用氩弧焊接, 焊接时电压要调小, 确定不焊破且牢固。
5) 内侧涂抹环氧树脂修补剂。用环氧树脂修补剂对不锈钢管与钢管焊接的部位进行修补, 使管道内表面涂敷上一层防腐层。修补剂使用前应搅拌均匀。防腐层应平整、光滑, 无流挂、无划痕等。严禁在雨、雪、雾及风沙等气候条件下露天作业。
6) 焊接支架安装、固定钢管。将衬好不锈钢的涂塑钢管运送至现场后按顺序堆放, 两端平放在升降式焊接支架上, 用水准仪对架体进行抄平, 保证管体两端在一个平面上;接口处采用接口支架对接, 支架采用两块40 cm长, 10 cm宽, 8 mm厚钢板长向焊接成“L”形, 水平段外侧焊接活动式卡口, 卡住管口避免管口移动。
7) 双密封焊接。焊接时, 第一步用不锈钢焊丝打底, 第二步用304不锈钢焊条氩弧焊进行内层不锈钢对焊, 焊接完成后进行检查焊缝质量, 合格后进行第三步操作, 用碳钢焊条焊接外层钢管。
8) 管道打压与防腐。管道焊接完毕后, 进行管道压力试验及冲洗, 对局部不合格接口进行返工处理至符合设计要求。
用涂塑复合钢管专用修补剂对管道之间焊缝的部位进行修补, 达到最终防腐的效果。
9) 注意事项。a.内衬通常选择304的不锈钢, 其所含的重金属比较少, 不易生锈, 可用于输送净水。用在化工防腐上面时, 建议使用316不锈钢, 因其防腐效果较明显。b.较适用于DN100以上管径管道连接。当管径为DN100以下时, 氩弧焊枪头难以进入管道内施焊。c.涂塑复合钢管在运输、安装过程中, 严禁剧烈碰撞、抛摔管道, 吊装时用柔软的尼龙吊装带, 严禁使用钢丝绳等坚硬吊具吊装, 应避免使用尖锐的安装工具。
10) 管道的回填。a.根据给水管道防冻和减少地面荷载影响的考虑, 须使管道位于冰冻线以下。b.回填必须在管道工程主体隐蔽验收合格后及时进行, 回填前选好合适土源, 不能回填淤泥、腐殖土、冻土及有机物。回填前将沟槽底木料、草帘等杂物清扫干净。槽底如有积水, 应先排除, 不得在水中回填土。c.回填土应由沟槽两侧对称运入槽内, 不得直接推入槽内, 不得直接回填在管道及其他部件上。d.非同时进行的两个回填土段的搭接处, 不得形成直槎, 应随铺土将夯实层留成阶梯状, 阶梯的长度大于高度的2倍。e.回填土压实应逐层进行, 不得损伤管道及其他附件。f.为尽快达到夯实的密实度标准, 回填土的含水量以接近最优含水量为宜。回填土前, 应对所填土壤进行实验, 求出最优含水量和最大干容重。g.回填土密实度要求应符合《市政工程质量检验评定标准》。
4 涂塑复合钢管双密封焊接的优点
双密封焊接涂塑钢管克服了原有涂塑钢管法兰连接、卡箍连接的成本高、抗压强度低的缺陷 (对比见表1) , 管道采用特种焊接预制技术, 使碳钢和不锈钢有效的结合在一起, 避免了钢管在焊接施工时对涂覆层的破坏, 是目前涂塑钢管特别是埋地涂塑钢管最佳连接方案。
5 涂塑复合钢管双密封焊接在本工程应用的创新
1) 管道采用焊接, 节点强度高, 解决了湿陷性黄土地质条件造成土壤自身沉降, 会导致管道接口断裂的问题。2) 管道采用特种焊接预制技术, 使碳钢和不锈钢有效的结合在一起, 不锈钢内衬宽度超出焊接影响范围, 避免了钢管焊接施工时对涂覆层的破坏。3) 施工安装时, 管道内外部焊缝采用涂塑防腐, 避免了采用螺栓、卡箍连接时连接金属件易锈蚀、密封件易老化漏水等缺点。4) 管道焊接时使用自制的夹具固定, 保证了焊缝质量及焊接后管道的平直度。
6 实施效果及经济效益
在2013年高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目全场给排水管网工程中使用了涂塑复合钢管双密封焊接, 缩短了施工工期, 降低了施工成本, 安全的完成了施工任务, 得到了建设单位、监理单位的认可, 对以后工程承揽提供了有利的条件, 并取得了良好的经济效益和社会效益。
根据实际计算, 最大的收益是工程成本的降低, 经济效益显著, 而且连接方式性能稳定, 牢靠, 避免渗漏现象的发生, 提高了工程质量, 取得了业主的认可, 提高了公司的信誉度。此种连接方法节约了材料, 降低了能耗, 同时又取得了良好的社会效益。参考文献:
摘要：通过介绍涂塑复合钢管双密封焊接在高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目全厂给排水管网工程中的应用情况, 阐述了该焊接工艺的施工方法, 并对其技术优势作了分析, 指出该工艺具有显著的经济效益, 应用前景广阔。
关键词：涂塑复合钢管,双密封焊接,氩弧焊,经济效益
参考文献
[1]GBJ 15-88, 建筑给排水设计规范[S].
[2]GB 50268-2008, 给水排水管道工程施工及验收规范[S].
复合密封 篇2
集装箱密封传统上使用溶剂型丁基橡胶类或氯丁橡胶类密封胶。然而，该类密封胶固化时挥发的溶剂可能对人体造成伤害，甚至污染环境；此外，由于胶体不具有弹性，使用时间稍长会出现“皱皮”现象，其中的增黏树脂也随着使用时间延长而失黏。因此，传统密封胶已无法适应现代集装箱对环保和使用寿命的高要求。
聚丙烯酸酯乳液具有成膜性好、强度高和黏结性强等特点，且来源广泛，成本低廉，因此被广泛应用于涂料、胶黏剂、印染纺织、造纸、皮革涂刷等领域，但其存在耐水性差、低温变硬、高温发黏等缺点。相比之下，有机硅具有优异的耐高低温性、疏水性、透气性和耐候性，因此，有机硅改性丙烯酸酯乳液是近年来业界研究的热点。[1]
有机硅改性丙烯酸酯是将有机硅分子以化学键的形式接合到丙烯酸酯大分子上[2]，因而形成的改性局限于各个乳胶颗粒范围内；分子间一般无交联或其他反应发生，故虽然产品性能有所提高，但其本质未发生变化。石正金等[3]制备的传统有机硅改性丙烯酸酯乳液是流动的，必须添加二氧化硅来抗流动，故基材单一，未反映出产品耐水性能的改变。
用有机硅与聚丙烯酸酯共混分子键相互贯穿并以化学键形式各自交联而成的网络结构复合材料与其他类型复合材料（如聚合物共混物的嵌段共聚物或接枝共聚物）相比，在性能上有2点差异：一是互穿网络复合材料在溶剂中只溶胀不溶解；二是互穿网络复合材料不能蠕变或流动。与一般聚丙烯酸酯乳液相比，互穿网络复合材料在不增加成本的前提下，赋予产品更多优良性能，明显增强其耐磨性、耐水性和耐候性，并可提高其冲击强度、拉伸强度及黏结强度等。[4-5]
集装箱用水基型SAC复合密封胶是一种新型密封胶，其用有机硅与聚丙烯酸酯实现聚合物网络相互贯穿，使产品综合了聚丙烯酸酯和有机硅的优点：（1）成膜性好，耐水性强，黏结可靠；（2）既有弹性，又有极佳的柔韧性；（3）适用基材广泛（包括油漆表面）；（4）不含苯、甲苯和二甲苯；（5）挥发性有机物含量极低。与传统的溶剂型丁基橡胶类和氯丁橡胶类密封胶相比，水基型SAC复合密封胶具有更好的物理性能和更低的排放量，可在90℃带鼓风的烘箱中504 h而不粉化、不龟裂、不皱皮，且失重仅7%，因此更能满足现代集装箱工业对材料的需求。
2 制备试验内容
2.1 试验一
试验一的原料、规格和配比情况见表1。
表1 试验一的原料、规格和配比情况
根据表1的配比情况一次性投料，并在搅拌过程中完成分散、混合、水解、交联。当自然升温40℃时停止搅拌，并在常温下熟化，即可制备互穿网络聚合物。随后，对该聚合物的耐溶剂性和不流动性进行检验。
（1）耐溶剂性 将聚合物在聚乙烯薄膜上摊成€讇椎难澹诒曜继跫路胖煤螅磤兹⊙？个；将6个试样置于广口玻璃瓶中，然后向瓶中注入二甲苯，盖好瓶盖；在标准条件下放置后观察，试样应无溶解现象（允许溶胀）。
（2）不流动性 按照GB/T 13477.6―2002第6.1节的要求，将试样在（50€？）℃恒温箱中垂直和水平各放置后观察，无变形现象。
2.2 试验二
试验二的原料、规格和配比情况见表2。
表2 试验二的原料、规格和配比情况
在搅拌有机硅丙烯酸酯聚合物的过程中，每隔加入表2中的1种辅料，全部加完且搅拌均匀后，抽去气泡即完成密封胶的制备。随后，使用电子拉力机对密封胶进行性能测试。作为试验基材，阳极氧化铝、水泥砂浆块、浮法玻璃的规格尺寸应符合GB/T 13477.1―2002的规定。另外，将阳极氧化铝试块六面均匀涂满长油度醇酸油漆并干燥后备用。
（1）拉伸强度（油漆试块与玻璃） 参照GB/T 13477.8―2002进行试验，试样制备好后在标准条件下放置。结果显示：拉伸强度为，断裂伸长率为280%，破坏形式为内聚破坏。
（2）弹性恢复率（水泥砂浆块与阳极氧化铝） 参照GB/T 13477.17―2002进行试验，试样制备好后在标准条件下放置。结果显示：试验伸长率为60%，弹性恢复率为85%。
（3）剥离强度（不锈钢丝网与玻璃） 参照GB/T 13477.18―2002进行试验，试样制备好后在标准条件下放置。结果显示：标准条件下的剥离强度为，水浸泡后的剥离强度为/mm，且均为内聚破坏。
3 试验结果分析
集装箱用水基型SAC复合密封胶里的有机硅凝胶采用多种有机硅聚合物制造，含有多种功能性基团。当有机硅凝胶与聚丙烯酸酯乳液混合时，利用聚丙烯酸酯乳液里的水水解得到硅醇基团的化合物，进而发生缩合反应，形成完整的三维网状体系。丙烯酸酯颗粒由于失水而逐渐靠近并产生初期交联，有机硅和聚丙烯酸酯各自产生的交联形成网络互穿的不流动聚合物，随着体系里的水逐渐挥发，有机硅完成与聚丙烯酸酯网络互穿。该体系中有多种功能性基团，其可分别与不同黏结材料表面缩合成不可逆转的化学键，具有黏结材料多样、黏结力强、耐水性好等优点。
3.1 有机硅凝胶的选用
在试验中发现：当有机硅凝胶超过20份时，有机硅水解所需水量增加，造成聚丙烯酸酯乳液不稳定，因过度交联而不具操作性；当有机硅凝胶低于20份时，有机硅水解所需水量减少，造成聚丙烯酸酯乳液交联度不够，整个体系呈流动性。
3.2 增塑剂的选用
为使水基型SAC复合密封胶具有良好的弹性和延伸性，添加增塑剂是必要的。DOP热损失率低、耐低温性佳、相容性好、增塑效率高[6]，适量添加DOP对提高密封胶的断裂伸长率和弹性恢复率具有积极意义（见表3）。
表3 DOP用量对密封胶性能的影响
由表3可知，随着DOP用量的增加，密封胶弹性恢复率降低，断裂伸长率增加，剥离强度下降。当DOP用量为24份时，密封胶的弹性恢复率、断裂伸长率和剥离强度呈最佳值。
3.3 填料的选用
填料作为补强剂和增量剂用于增加密封胶的强度和降低生产成本。本试验选用重质碳酸钙作为填料，规格为1 250目（见表4）。
表4 重质碳酸钙用量对密封胶性能的影响
由表4可知，随着重质碳酸钙用量的增加，密封胶的拉伸强度和剥离强度显著增加，而断裂伸长率和弹性恢复率则随之降低。为保证密封胶的综合黏结性能，重质碳酸钙选用200份为宜。
参考文献：
[1] 聂王焰，周艺峰. D4改性丙烯酸酯乳液的合成研究[J]. 中国胶粘剂，2004，13（2）：1-3.
[2] 王剑，储富祥. 有机硅氧烷-丙烯酸酯乳液研究进展[J]. 中国胶粘剂，2003，12（5）：52-55.
[3] 石正金，潘守伟. 一种高附着力丙烯酸酯密封胶的制备[J].中国建筑防水，2012（6）：11-13.
[4] 耿耀宗. 现代水性涂料：工艺€放浞絸酚τ肹M]. 北京：中国石化出版社，2005：136，138，143.
[5] 涂伟萍. 水性涂料[M]. 北京：化学工业出版社，2006：60.
[6] 张先亮，唐红定，廖俊. 硅烷偶联剂：原理、合成与应用[M]. 北京：化学工业出版社，2012：11-13.
复合密封 篇3
三元乙丙橡胶属于高分子材料,随温度的变化会出现不同的相态,密封性能也会出现较大的变化。在高寒的地区,外界环境温度可低至-50℃;在炎热的夏天,外界环境的温度可达60℃,在突发事故(如火灾中),箱内温度可达100℃ 以上。 本研究通过含密封圈的密封装置的高低温密封性实验研究, 采用密封箱内压力监测法和氦质谱检漏法对插层复合型三元乙丙橡胶密封圈的高温(70、92、122和152℃)和低温(-50、 -55和-60℃)密封性能进行了实验研究,为插层复合型三元乙丙橡胶密封圈在极端条件下的使用提供参考。
1实验部分
1.1插层复合型三元乙丙橡胶密封圈的制备
插层剂采用蒙脱土(OMMT),基本配方见表1,经塑炼、 混炼和硫化等工序制得。
1.2实验用密封装置
实验用密封装置示意图见图1。箱体的一端连接有通气管路和阀门,主要用于实验气体的充放。
(1:箱体;2:密封圈;3:螺栓;4:箱盖;5:通气管路)
1.3压力监测法
实验测试系统示意图如图2所示。密封箱表面贴有温度传感器,主要用于监测密封箱体表面的温度变化,以确定其是否达到热平衡。压力传感器设置在温度箱外的气体管路上, 确保压力传感器处于常温下工作,避免低温环境对其影响。 实验过程中,温度和压力的采集均采用在线同步采集,以确保获得整个实验过程中的温度和压力数据。
室温条件下,在装配好的密封箱内充入(0.55±0.01) MPa的N２气体,置于温度箱内,开始测试密封箱内的压力变化,按图3控制实验温度。
1.4氦质谱检漏法
在图1所示的密封箱体外缠好加热带,温控点布置在靠近密封圈的位置;按图4的曲线控制升温速度。 温度达到(92±2)℃后向密封箱体内充He至压力达(0.05±0.01)MPa (气体置换1次,氦的体积含量为55.56%),利用氦质谱检漏仪采用吸枪法测试密封箱体上法兰分离面及螺栓处的漏率(30min内完成),1h后测试1次漏率,1.5h后测试1次漏率, 若前后2次测试值基本无变化,以前次测试值作为平衡漏率, 对应的时间作为平衡时间t１,分别测试温度达到B、C、D、E、F和G点的漏率及包装箱完全自然冷却后的漏率。
2结果与讨论
2.1实验装置的压力监测结果
图5是压力监测法得到的密封箱内压力与时间曲线,表2是压力监测过程中各阶段的温度与压力。
根据理想气体状态方程,体积一定的情况下,理想气体的压力与绝对温度成正比,初始温度为15.5℃,压力为0.57MPa的理想气体,(-49±1)、(-55±1)、(-60±1)和(70±1)℃ 的压力分别为0.441~0.444、0.430~0.433、0.420~0.423和0.674~0.679MPa。由表1可见,在-50、-55、-60和70℃ 等4个实验温度下,模拟腔体内的压力与按理想气体状态方程计算的压力基本一致,说明N２在-50、-55、-60和70℃ 实验温度范围内符合理想气体状态方程;平衡开始压力与平衡结束时压力基本一致(微小变化是因为温度的波动引起), 说明在低温时密封圈密封性能没有发生变化;温度恢复时的压力与初始压力值一致,说明密封箱中的压力未发生变化,在整个实验过程中密封圈密封性能良好。
2.2实验装置的氦质谱检漏结果
B、C、D、E、F和G时间点的漏率与箱内压力见表3。经过高温实验后(92℃、4h;122℃、1h;152℃、1h)测试螺栓的力矩由装配时的4N·m变为2.5~4N·m;密封圈取出后,发现密封圈被压扁,说明密封圈在高温时发生了永久变形(恢复72h后,变形量为10%左右),密封比压有所减小。由表3可见,密封箱体在92、122和152℃时的短时(1h~3h)漏率均不超过氦质谱检漏仪吸枪法的检测限(10－７Pa·m３/s),说明三元乙丙橡胶密封圈的密封结构耐受高温实验后(92℃、4h;122℃、1h; 152℃、1h),其漏率不超过10－７Pa·m３/s。
3结论
用插层复合型三元乙丙橡胶圈密封的腔体,在充N２的低温(-50、-55和-60℃)、高温(70℃)实验过程中,腔内压力维持不变,温度恢复后腔内压力均恢复至初始值,表明三元乙丙橡胶密封圈高低温密封性能良好,在-60~70℃ 的条件下具有优良的密封性能。
通过密封结构的合理设计,插层复合型三元乙丙橡胶密封圈在92、122和152℃的密封性能良好,表观漏率不大于氦质谱检漏仪的检测限10－７Pa·m３/s。
