管道密封

简介

密封件通过防止泄漏、保持压力或排除污染，帮助系统或机制连接在一起。

法兰隔离（绝缘）垫片配合绝缘套件（垫圈和套筒）使用，不仅能完成上述任务，还能提供电气隔离，减少或缓解腐蚀的积累。

1. 什么是管道密封？

2. 管道密封为何会失败？

3. 石油和管道天然气条件的变化

4. GRE绝缘垫片的缺陷

管道密封为何会失效？

超过80%的泄漏或绝缘问题都源于安装不当。

安装

影响密封的最常见原因是安装。目前超过80%的泄漏或隔离问题源于安装不当，但我们认为这一情况在未来可能会有所改善，因为石油和天然气公司越来越关注温室气体的排放问题。随着排放标准的更新，之前被评为在可接受密封级别的垫片，可能会被标为“泄漏者”，因此我们需要一款新型的隔离垫片。而它可能不会被安装方法所影响。

超过80%的故障归因于安装问题。最常见的安装问题是没有为垫片留出足够大的间隙，以便于垫片能够插入法兰之间。安装垫片之前应对法兰进行对齐。第二大原因是扭矩应用不当。我们需确保使用制造商推荐的扭矩，并分三个等量的步骤进行安装，分别为推荐扭矩的33%、66%和100%。同时，确保使用“星形”图案进行扭紧。其他几个可能的原因包括确保你是否使用含有金属颗粒的润滑剂，确保你的垫圈没有“反装”，金属垫圈必须是与螺母接触的垫圈，确保螺母的平面朝向垫圈，而不是有印字的螺母侧。

石油和天然气管道条件的变化

过去50年里，管道条件发生了许多变化。越来越多的侵蚀性化学物质出现在介质流中（如硫化氢、蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等）。温度上升，压力增加，我们还看到了向更大直径管道发展的趋势，这可能使得正确安装和密封变得更加困难。

作为绝缘产品制造的全球领导者，GPT的工程团队发现，管道的变化正影响到传统的隔离垫片。更高的温度和压力组合可能导致GRE材料的垫片爆裂，这些材料的玻璃转变温度不足以承受操作温度。酸性气体的化学组合可以化学侵蚀GRE。加剧这一问题的是，GRE倾向于让所有介质渗透到垫片的体内。这可能导致GRE的体积、质量和密度的改变。同时，这可能会减少螺栓负荷，导致更大的泄漏和爆裂的可能性。

同时劳动力的变化也影响了管道实现更好的密封。根据PHMSA数据，2014年至2018年5年期间，管道事故的平均年均发生666起，而1999年至2003年的5年平均值仅为474起。一些可能的原因是，千禧一代比婴儿潮一代更频繁地更换工作。LinkedIn在20年的时间里研究了5亿用户，发现一个千禧一代在毕业后的前10年里平均更换工作四次。这意味着管道工人成为长期、高度训练的个体的可能性减小。而超过80%的垫片故障是安装不当造成的，技术水平不足的劳动力无法改善这一状况。

GRE绝缘垫片的缺陷

大多数绝缘垫片采用的材料——玻璃纤维增强环氧树脂（GRE），存在显著的渗透性（参见右侧照片）。这是一款GRE垫片（此例中为G10）在300psi的氮气环境中的表现。在已经施加了Snoop™泄漏探测剂，氮气依然很容易通过垫片渗透。而在一氧化碳和二氧化碳以及乙烷和甲烷的环境下表现也会类似。

多年来绝缘垫片制造商了解气体会通过GRE渗透，并试图开发方法利用介质穿透垫片本体并推动密封件紧贴法兰形成密封（通常称为“自能密封”或“泄露到密封”设计）。

幸运的是，GPT开发了一种专利方法，在介质到达GRE之前就对其进行密封。该产品名为VCS-ID，内含有PTFE内径（ID）密封件（见图像）。

PTFE ID密封件经过加工，以锁定在GRE和316SS金属核心中，使其无法脱落。

当我在法兰上使用“Snoop”检测我的垫片时，泡泡会非常快速且容易地出现。我能通过增加对垫片的负荷来停止泄露吗？

如果你使用的是玻璃纤维增强环氧（GRE）垫片，这可能行不通。与纤维或PTFE垫片相比，压缩GRE垫片要困难得多。但相对而言GRE更容易发生“渗透”，而你通常看到的是通过垫片的渗透，而不是密封处的泄露。解决这一问题的是使用VCS-ID或Evolution，它们含有PTFE密封件，在介质到达GRE之前即停止渗透。