針對逸散泄漏的創(chuàng)新密封解決方案

逸散泄漏，或者說是在非主觀故意（需要）的情況下，氣體或蒸汽從承壓設(shè)備中逃逸的現(xiàn)象——它是全球溫室氣體泄漏的主要途徑，對健康有潛在威脅，而且往往會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失¹。美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）估計(jì)，全球大約有60%的逸散泄漏是源自閥門，特別是控制閥²。

閥門的逸散泄漏標(biāo)準(zhǔn)

為了防止逸散泄漏的發(fā)生，API 641和ISO 15848-1等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為閥門測試規(guī)程制定了嚴(yán)格的要求。它們針對各種不同的特定試驗(yàn)條件，例如不同的機(jī)械循環(huán)次數(shù)和熱循環(huán)模式，專門設(shè)定了泄漏率的允許范圍。至于閥門應(yīng)該遵循哪種標(biāo)準(zhǔn)，通常是由閥門類型、用途和市場的要求決定的，見圖2。

· API 641：規(guī)定了直角回轉(zhuǎn)閥門的逸散泄漏試驗(yàn)規(guī)程。包括操作閥門進(jìn)行610次機(jī)械循環(huán)，并且進(jìn)行3次熱循環(huán)，最高溫度為260℃。試驗(yàn)介質(zhì)為甲烷，最高允許泄漏率為100PPMv（百萬分之體積濃度）。

· ISO 15848-1：對于隔離閥和控制閥都適用。針對控制閥規(guī)定了一系列試驗(yàn)規(guī)程，包括最多4次熱循環(huán)和100,000次機(jī)械循環(huán)。試驗(yàn)可以采用甲烷或氦氣作為介質(zhì)。

此外，美國環(huán)境保護(hù)署長期要求那些受到“同意令”約束的煉油廠，采用制造商保證或承諾（擔(dān)保）五年零泄漏的填料產(chǎn)品，而且必須經(jīng)過普遍認(rèn)可的方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

經(jīng)認(rèn)證的低泄漏填料（CLLT）

經(jīng)認(rèn)證的低泄漏填料（CLLT），通常由柔性石墨和某種形式的金屬增強(qiáng)材料混合制成，并包裹或浸滲聚四氟乙烯（PTFE）。要想得到低泄漏填料（CLLT）認(rèn)證，產(chǎn)品必須通過API 622逸散泄漏試驗(yàn)，還要滿足相關(guān)各項(xiàng)要求。此類填料產(chǎn)品通常應(yīng)用于那些通過了API 624，API 641和ISO 15848-1試驗(yàn)的閥門。這些試驗(yàn)證書可以證明，產(chǎn)品具有低泄漏性能和長期的使用壽命。

對于較低操作頻度的隔離閥而言，傳統(tǒng)的低泄漏填料可以提供足夠的密封，但很多用戶不愿意將它們用于控制閥。這是因?yàn)榭刂崎y往往需要頻繁執(zhí)行操作，因此閥桿更容易被填料中的金屬增強(qiáng)材料劃傷。為了解決這個(gè)問題，人們開發(fā)了一種不含金屬增強(qiáng)材料的防逸散泄漏填料。

創(chuàng)新技術(shù)

在上述市場需求的驅(qū)動(dòng)下，Teadit 2848填料問世了。它是專門針對逸散泄漏而設(shè)計(jì)，甚至名稱的靈感就是來自ISO15848逸散泄漏標(biāo)準(zhǔn)。采用抗氧化柔性石墨纖維編織物作為基礎(chǔ)材料，并采用創(chuàng)新的高強(qiáng)度聚四氟乙烯纖維編織護(hù)套，進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。和英科奈爾®合金絲等傳統(tǒng)材料相比，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有更高的斷裂載荷，同時(shí)又避免了劃傷或損壞閥桿的風(fēng)險(xiǎn)。

用高強(qiáng)度聚四氟乙烯護(hù)套增強(qiáng)的石墨纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的英科奈爾護(hù)套，使得這款新穎的壓縮填料具有優(yōu)異的低泄漏性能，適用于安裝應(yīng)力較高的閥門。它也非常適合那些需要低摩擦、可追溯、低泄漏的解決方案。

填料特性：

· 低摩擦：和傳統(tǒng)的金屬增強(qiáng)填料相比，聚四氟乙烯增強(qiáng)材料能顯著降低摩擦力。

· 斷裂載荷高：精心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)使它的斷裂載荷，是英科奈爾合金絲的兩倍有余。

· 可追溯：采用了“Teadit TAGS”標(biāo)簽技術(shù)，填料即使已經(jīng)投入使用，仍能識(shí)別產(chǎn)品身份，提高了可追溯性。

· Teadit 2848填料具有自潤滑特性，不會(huì)硬化，尺寸穩(wěn)定，是一種理想的高性能壓縮填料。它適用于高溫高壓，以及各種化工工況。作為一款品質(zhì)優(yōu)異的產(chǎn)品，它同時(shí)能符合各種工藝要求，因此可以降低庫存總量。

填料摩擦力測試

此款填料的優(yōu)異性能，得到了無數(shù)次試驗(yàn)的證明。摩擦力試驗(yàn)顯示，2848填料在室溫下，摩擦力比不含聚四氟乙烯的填料低40%。當(dāng)溫度升高后，這一差距還會(huì)加大。

此款填料產(chǎn)品已經(jīng)配合控制閥經(jīng)歷了苛刻的試驗(yàn)，包括100,000次機(jī)械循環(huán)，和最高達(dá)260℃的熱循環(huán)。試驗(yàn)證明產(chǎn)品的泄漏率遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的上限。

在石油化工廠進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn)，也驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室里得到的結(jié)果。即便在使用了二十多個(gè)月后，配置了Teadit 2848填料的閥門仍然保持了極低的逸散泄漏率。在某個(gè)案例中，原本泄漏率不合格的閥門在裝配了2848填料后，泄漏率降到了0.2PPMv。

經(jīng)過了謹(jǐn)慎細(xì)致的設(shè)計(jì)和內(nèi)部試驗(yàn)之后，工程師們決定選用高強(qiáng)度聚四氟乙烯護(hù)套作為增強(qiáng)材料。這種設(shè)計(jì)已經(jīng)在低泄漏閥門試驗(yàn)中證明了無出其右的性能。

結(jié)論

隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)越來越嚴(yán)苛，業(yè)界對逸散泄漏防控的要求也就越來越高。這意味著先進(jìn)的填料技術(shù)開始凸顯的重要性。Teadit 2848憑借先進(jìn)的設(shè)計(jì)滿足了這些要求。它結(jié)合了聚四氟乙烯的低摩擦系數(shù)，以及柔性石墨的耐高溫特性，同時(shí)也避免了金屬增強(qiáng)材料的應(yīng)用。這樣的填料解決方案，已經(jīng)滿足甚至超越了全球的各種逸散泄漏標(biāo)準(zhǔn)。

Teadit 2848的優(yōu)勢在于結(jié)合了低泄漏、高機(jī)械強(qiáng)度和長期可靠性等優(yōu)勢，尤其適合對性能要求高的控制閥應(yīng)用場景。如果工廠設(shè)施希望降低溫室氣體排放、延長閥門壽命，并且借助多用途的填料產(chǎn)品精簡庫存配件，那么Teadit 2848“下一代”填料技術(shù)無疑是明智之選。

參考資料

1. https://www.lythouse.com/blog/fugitive-emissions-definition- measurement-and-reduction-techniques

2. 閥桿逸散泄漏的監(jiān)控和防范 - 金屬氧化物的導(dǎo)電率和氣體吸收測量 - 不列顛哥倫比亞大學(xué)化學(xué)和生物工程系，加拿大，不列顛哥倫比亞省，溫哥華