絕緣接頭密封結構
一、絕緣接頭結構特色及密封失效原因
絕緣接頭作為埋地鋼管的陰極保護工程中的關鍵裝備，同時也是全部埋地鋼管的力學單薄點。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系統中，與管道焊接為一體，請求它具有 與埋地鋼管異樣的壽命，且在壽命期內供給優勝的密封功用和電絕緣特點。
平日可以把絕緣接頭作為管件看待，但在遭到外界載荷時它的狀況比其他管件要復雜的多，也脆 弱很多。因為在一條埋地鋼質管線中，其他管件與鋼管完成焊接后，其強度與鋼管基本不合，正常情 況下可以對管線上的各類載荷停止傳遞和分擔，但絕緣接頭外不雅旁觀似一個全部的鋼構件，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單薄點。當外界爆發突發的地質災禍、不 平均的沉降、溫度變更發生的動載荷，都邑在絕緣接頭部位發生應力集中，形成局部變形，進而招致 介質走漏。
絕緣接頭的電絕緣功用是由剛性絕緣板承當，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。形成絕緣接頭爆發密封掉效的啟事主要以下：
1.1密封資料在壽命期內化學老化嚴重掉掉落應有的彈性，在密封接合面出現走漏。
1.2管內壓力變更惹起密封資料物理活動，招致磨損嚴重，沒法保證密封面有效貼合。
1.3組裝時假設密封圈不能保持平衡的受力，爆發修改變形，變形部位在壽命期內提早掉效。
1.4管線運轉時外力或溫度變更發生的應力集中，絕緣接頭的變形超越其接受力，進而爆發走漏。
1.5密封資料掉壓爆破，掉掉落密封功用。所謂掉壓爆破，是指事件放空時管線壓力驟減，假設密 封資料周邊存在空間，運轉時滲透密封資料的高壓介質會快速逸出，招致密封資料物理破損。
狀況一主如果因為絕緣接頭密封件的材質啟事形成，只需控制好資料質量便可以處理，后四種 狀況則與絕緣接頭的密封結構有很大年夜的關系。絕緣接頭密封系統的結構方法有三種：0型密封、 矩型密封、U形密封，其定名依據密封圈橫截面的外形。
二、密封結構優缺點剖析
2.10型密封環密封
〇型密封系統是由兩個位于絕緣板兩側對稱的0型截面的密封環承當，其道理是將〇形環裝入密封溝槽后，給它一個壓緊力，使其截面發生15~30%的壓縮變形，到達彈性密封的目標（見圖1)在保送介質的壓力比擬低的時分，主如果依托〇形環在裝置的時預壓所發生的彈性力停止密封，在保送 介質壓力較高時，主如果靠介質對〇形環的擠壓發生向外側移動的壓緊力完成密封。
這類結構的絕緣接頭長處是：
(1)密封結構屬于對稱系統。
(2)密封資料用量少，成本低。
(3)加工機具復雜，不需求壓力很高的壓力機械裝備?
缺點是：
(1)密封截面積較小，密封距離短。當外力感化招致絕緣接頭爆發不服均的變形時，彈性密封件 的彈功才華沒法賠償變形屋，進而發生走漏。以一個DN400的接頭為例，其外部〇形環截面直徑7 mm, 有效的彈性變形距離只要1.4 mm,當絕緣接頭因為應力集中發生局部的變形時，物理變形值平日都 遠遠超越這個數值.因此變形后爆發走漏就不成防止。
(2)在介質壓力比擬高的時分，0形環會在梢中被推擠到槽的外端，當介質壓力降低時又會回彈 到內端，密封環不時地活動，使0形環很快磨損。
(3)密封環周邊存在空間，在組裝時全部圓周范圍內會有偏向（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)密封環周邊存在空間，存在掉壓爆破風險。
2.2矩形密封環密封系統
矩形密封系統是由一個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 (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，與0形密封系統比擬，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，因為矩形密封環與密封格的外形完整不合并可以嚴密聯合，密封件不會隨壓力的 變更而移動，對金屬鍛件的外表精度、加工和裝配的機械公差請求不象〇形環請求那么離，同時又解 決了小口徑產品中絕緣板幾何尺寸較小，在放置到U形密封環屮時難度較大年夜、裝配費用和請求高的問韙.裝配時比U形密封環輕易完成。
3.因為密封環與密封格的外形完整不合并可以嚴密聯合，如許就使得密封環處于一個有效限制的腔內，沒有失掉爆破的風險。
它的缺點是：
(1)成本添加?炁要特別的裝備和校具來完成加工，同時因為矩形密封環的截面織比〇形環要大年夜 很多，密封資料用置也會坩加幾倍。
(2)矩形密封環同時感化于金屬鍛件和絕緣墊片之間,W于一個非對稱的密封系統.當外界情況 參數爆發大年夜的變更，密封系統內分歧材質部件發生的變更不冏，系統自身難以在此極端條件下保護壓力平衡。
2.3 U形密封環系統
U形密封系統由一個具有對稱結構的U形密封墊承當，組裝時U形環的兩個內正面與絕緣接頭內 部的剛性絕緣墊片嚴密接合在-起，兩個外正面與擺布法蘭鍛件農面嚴密接合.全部U形環被牢牢地 擠壓在擺布法蘭鍛件之間的那塊預先留好的空N內，從而到達密封后果（見閣3)。
與前述兩種密封結構比擬，U形密封墊的結構在很大年夜的水平上賠償了它們的缺少，主要表現在：
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，遠遠超越前兩種結構.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密地聯合而沒有一點閑暇，不需求準確的外表精加工和特別的 機械公差。
3.此密封系統對稱感化于金屬鍛件外表和絕緣墊片之間，各個部件合營起感化來完成密封工 作，屬于對稱系統，在極端條件下不會發生不均勻的受力。
4.密封墊設在一個專門的受限空腔中，當被密封介質的壓力突降時，不會出現掉壓爆破的現象。
5.因為其特別的U形結構，在遭到介質壓力變更的感化時，隨著管線系統壓力的添加，感化在 全部密封系統上的擠壓力也越大年夜，密封面的接觸越嚴密，密封后果越好（見圖4)。
這類結構的缺點就是花費成本添加較多。表現在：
(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，趕過其他密封系統幾倍，全部接頭的成本高。
三、絕緣接頭開展及應用狀況
絕緣接頭的前身是絕緣法蘭，國際標淮SY/T 0516-2008《絕緣接頭和絕緣法蘭技術規范》才首 次將之列入，此前SY/T 0516的稱號是《絕緣法蘭技術規范》，其中只有絕緣法蘭的內容。
從以上結構的剖析和對比不美不美觀出，〇型密封系統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，個中添加了〇型密封圈。矩型密封系統則有了清晰的修改，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險，但需用公用裝備和模具，且為非對稱結構。U形密封系統 則是在前二者基礎上開辟的，就是對稱結構，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 風險，實現了技巧上實質的奔騰。
三種密封結構功用不時提高的價值，則是成本上的繼續提髙。密封資料屬于高科技產品，每公斤 單價約300~1100元，遠髙于鋼鐵和絕緣資料，U型密封系統用量是0型的數倍。U型截面密封圈的 制作和裝置，均需求特制專用模具。
U型密封系統在橫貫加拿大年夜天然氣管線、歐洲管網等世界有名的天然氣長輸管網臨時退役的經 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采購文件中指明請求絕緣接頭為U型密封結構。關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。
因為入門較輕易，投資少，目前國內絕緣接頭生產商大多采取〇型，最近幾年來有些生產廠商開始引進U型。
三種密封結構各有特色，以后工程上都有應用。今朝u型密封已成為高壓大年夜口徑輸氣干管的首 選產品；響應地〇型密封因為價格較低，歷史長，花費門檻不高，生產商多，在高壓小口徑 配氣管線上仍占據著較大年夜市場份額；矩型密封系統的功用和成本則介乎以上二者之間，因為在小口徑 (如小于DN50)的絕緣接頭中，采取U形密封結構在裝配時絕緣板較難在U形環中間安排，但又要防止〇形密封結構的缺點，使得矩形環在這類場合有較多應用。在施工中可依據工程具體需求靈敏選用， 以到達最好的投入產出比效果。
