一种垫片的低温测试方法和用于垫片低温测试的工装法兰的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超低温垫片的低温性能测试方法，本发明超低温垫片的低温性能测试方法使用惰性气体氦气首先在常温及垫片公称压力下进行试验，记录泄漏量。确保组件在合适条件下进行试验；进而，将工装组件完全浸没于液氮中，保持30min～60min，确保工装完全冷透，各处温度稳定为止，进行低温深冷测试，氦气加压至对应垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后，保持900s；关闭进气阀，氦质谱仪真空嗅探法检漏测试。本发明提供了一种可靠的测试方法以表征低温垫片的质量和性能。
【专利说明】
一种垫片的低温测试方法和用于垫片低温测试的工装法兰
技术领域
[0001] 本发明涉及垫片性能测试领域，具体而言，涉及一种垫片的低温测试方法和用于 垫片低温测试的工装法兰。
【背景技术】
[0002] 垫片(Gasket)用于实现两个物体之间的机械密封，通常用以防止两个物体之间受 到压力、腐蚀和管路自然地热胀冷缩泄漏。由于机械加工表面不可能完美，使用垫片即可填 补不规则性。垫片通常由片状材料制成，如垫纸，橡胶，硅橡胶，金属，软木，毛毡，氯丁橡胶， 丁腈橡胶，玻璃纤维或塑料聚合物(如聚四氟乙烯）。
[0003] 目前，垫片在低温环境下的应用越来越广泛，因此，垫片在低温环境下的性能指标 越发显得重要。但现在技术中还没有一套完整的低温性能测试方法。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种垫片的低温测试方法和用于垫片低温测试的工装法兰，用以克服 现有中存在的至少一个问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供了一种垫片的低温测试方法，包括以下步骤：
[0006] 将测试垫片设置在工装法兰的密闭空腔中，其中，所述工装法兰设置有用于通入 惰性气体的气体进口以及用于收集泄漏惰性气体的气体出口，所述气体进口与测试垫片一 侧的密闭空腔连通，所述气体出口依次通过气体收集腔、引流导管与测试垫片另一侧的密 闭空腔连通；
[0007] 在常温及垫片公称压力下从所述气体进口通入惰性气体进行试验，记录从所述气 体出口收集的惰性气体泄漏量；
[0008] 将工装法兰完全浸没于液氮中进行低温深冷测试，保持第一设定时间后，向所述 气体进口中通入惰性气体加压至对应测试垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后， 保持第二设定时间，关闭惰性气体的进气阀，利用质谱仪真空嗅探法检漏测试惰性气体泄 漏量，并将测得的惰性气体泄漏量与设定指标值进行比较。
[0009] 进一步地，所述第一设定时间为30min~60min。
[0010] 进一步地，所述第二设定时间为900s。
[0011] 进一步地，试验过程中温度的波动应保持在±5°C。
[0012] 进一步地，氦质谱仪真空嗅探法的测漏分辨率不低于l〇-4pa.m 3/s。
[0013] 进一步地，试验过程中介质压力波动应小于设定值的0.5%。
[0014] 为达到上述目的，本发明还提供了一种用于垫片低温测试的工装法兰，包括:法兰 本体、密封0型圈、密闭空腔、泄漏收集腔、引流导管、进气口和出气口，其中：
[0015] 所述密闭空腔为所述法兰本体内的中空腔体，所述密闭空腔的横截面与待测垫片 一致，所述密闭空腔的两端分别设置有所述密封〇型圈，所述密闭空腔靠近所述气体出口的 一侧用于设置待测垫片，其中，待测垫片通过螺母固定在螺栓后安放在所述密闭空腔中；
[0016] 所述气体进口和所述气体出口分别设置在所述法兰本体的两端，所述气体进口用 于通入惰性气体，所述气体出口用于收集泄漏惰性气体，所述气体进口与测试垫片一侧的 密闭空腔连通，所述气体收集腔设置在所述气体出口处，所述气体收集腔通过所述引流导 管与待测垫片另一侧的密闭空腔连通。
[0017] 本发明超低温垫片的低温性能测试方法，使用惰性气体氦气首先在常温及垫片公 称压力下进行试验，记录泄漏量。确保组件在合适条件下进行试验;进而，将工装组件完全 浸没于液氮中，保持30min~60min，确保工装完全冷透，各处温度稳定为止，进行低温深冷 测试，氦气加压至对应垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后，保持900s;关闭进气 阀，氦质谱仪真空嗅探法检漏测试。本发明提供了一种可靠的测试方法以表征低温垫片的 质量和性能。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明一个实施例的垫片的低温测试装置示意图；
[0020] 图2为一个实施例的用于垫片低温测试的工装法兰示意图；
[0021 ]图3为本发明一个实施例的垫片螺母预紧安装顺序示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 图1为本发明一个实施例的垫片的低温测试装置示意图；图2为一个实施例的用于 垫片低温测试的工装法兰示意图。图中标号说明：1 一氦气瓶;2-增压栗;3-液氮槽;4一杜 瓦瓶;5-装有垫片的工装;6-氦质谱仪;7-数据采集及控制系统；101-密封0型圈；102-测 试垫片；103-密闭空腔；104-气体进口； 105-气体出口。
[0024] 请参阅图2,用于垫片低温测试的工装法兰包括:法兰本体、密封0型圈、密闭空腔、 泄漏收集腔、引流导管、进气口和出气口，其中：
[0025] 所述密闭空腔为所述法兰本体内的中空腔体，所述密闭空腔的横截面与待测垫片 一致，所述密闭空腔的两端分别设置有所述密封〇型圈，所述密闭空腔靠近所述气体出口的 一侧用于设置待测垫片，其中，待测垫片通过螺母固定在螺栓后安放在所述密闭空腔中；
[0026] 所述气体进口和所述气体出口分别设置在所述法兰本体的两端，所述气体进口用 于通入惰性气体，所述气体出口用于收集泄漏惰性气体，所述气体进口与测试垫片一侧的 密闭空腔连通，所述气体收集腔设置在所述气体出口处，所述气体收集腔通过所述引流导 管与待测垫片另一侧的密闭空腔连通。
[0027] 工装法兰采用刚性模拟平面法兰，法兰厚度与直径之比应不小于1/3,法兰材料的 强度极限不小于500MPa;密封面硬度不小于40HRC;密封面表面粗糙度应在5μπι~ΙΟμπι之间。 试验法兰装置包括泄漏收集腔和引流导管。
[0028]用于低温试验的试样须在常温密封试验满足表3指标后进行。
[0029]表1超低温垫片性能 [0030]
[0032]其中，缠绕式垫片，波齿/齿形组合垫在试验前，试样应在100°C±2°C下烘干lh后， 放入盛有适宜干燥剂的干燥器中冷却至21°C~30°C。
[0033]非金属垫片在试验前，试样应在室温环境下放置至少4h。
[0034]试样的试验条件见表2。
[0035]表2试验条件
[0036]
[0037] 试验程序如下：
[0038] 1、试验准备
[0039] 1.1检查垫片和法兰密封面是否光洁、有无机械损伤、径向划痕和锈蚀，并用丙酮 清洗法兰密封面，垫片对中安装。
[0040] 1.2螺母在螺栓上转动应灵活，不晃动;螺栓无弯曲现象;螺栓螺纹无断开现象。
[0041] 1.3不同产品按表2规定的预紧比压，按公式(A1)计算扭矩：
[0042] T=KXF0X(d + 1000)..............................(A1)
[0043] 式中：
[0044] τ-扭矩，单位为牛.米(N.m);
[0045] K-螺栓系数，应取0.2或0.3;
[0046] F0-垫片有效面积(mm2) X预紧比压(N/mm2) +螺栓数量；
[0047] d-螺栓公称直径，单位为毫米(mm)。
[0048] 1.4用定力矩扳手安装垫片至预定的扭矩，记录其数值。安装垫片时，应按图3的顺 序依次拧紧螺母。但不应一次就拧到计算值。应至少循环拧2~3次，以便垫片应力分布均 匀。图3为本发明一个实施例的垫片螺母预紧安装顺序示意图。
[0049] 1.5检查其他装置、仪表是否正常。确保装置安放在没有低温汽化气体的位置。
[0050] 1.6按GB/T 19204-2003第7.1.5条穿戴好防护用品。
[0051 ]注意:低温会有被冻伤，灼伤的可能。
[0052]具体操作程序如下：
[0053] 2.1在常温及垫片公称压力下，使用氦气做初始试验，记录泄漏量。确保组件在合 适条件下进行试验
[0054] 2.2将工装组件完全浸没于液氮中，保持30min~60min，确保工装完全冷透，各处 温度稳定为止。测量工装组件各温度的均匀性。热电偶温度变化应在±5 °C范围内。
[0055] 2.3在低温试验温度下，
[0056] a)氦气加压至表3对应垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后，保持900s。 关闭进气阀，氦质谱仪真空嗅探法检漏测试。若泄漏值低于1.〇\1〇-4?&.!113/8，则继续下一 步。
[0057] b)重复A3.2.3a)的步骤，直至达到规定压力的最大测试值，待压力稳定后保持 900s，关闭进气阀，氦质谱仪真空法检漏测试，记录泄漏数值。
[0058]注意:在高压气体试验条件下，应注意气体试验的危险性。
[0059]表3垫片最大允许测试值及测试压力增量值
[0060] L0061」2.4打开试验介质排气阀，将工装撤出
低温槽，自然回温。
[0062] 2.5组件恢复至环境温度，重复A3.2.1所述的氦气试验，测量并记录垫片的泄漏 量，并将结果与步骤2.1的结果进行比较。
[0063] 2.6试验结束后，拆开工装组件，检查垫片的完好程度。
[0064] 本发明超低温垫片的低温性能测试方法，使用惰性气体氦气首先在常温及垫片公 称压力下进行试验，记录泄漏量。确保组件在合适条件下进行试验;进而，将工装组件完全 浸没于液氮中，保持30min~60min，确保工装完全冷透，各处温度稳定为止，进行低温深冷 测试，氦气加压至对应垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后，保持900s;关闭进气 阀，氦质谱仪真空嗅探法检漏测试。本发明提供了一种可靠的测试方法以表征低温垫片的 质量和性能。
[0065] 本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0066] 本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分 布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0067] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可 以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而 这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。
【主权项】
1. 一种垫片的低温测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 将测试垫片设置在工装法兰的密闭空腔中，其中，所述工装法兰设置有用于通入惰性 气体的气体进口以及用于收集泄漏惰性气体的气体出口，所述气体进口与测试垫片一侧的 密闭空腔连通，所述气体出口依次通过气体收集腔、引流导管与测试垫片另一侧的密闭空 腔连通； 在常温及垫片公称压力下从所述气体进口通入惰性气体进行试验，记录从所述气体出 口收集的惰性气体泄漏量； 将工装法兰完全浸没于液氮中进行低温深冷测试，保持第一设定时间后，向所述气体 进口中通入惰性气体加压至对应测试垫片最大允许测试值的增量值，待压力稳定后，保持 第二设定时间，关闭惰性气体的进气阀，利用质谱仪真空嗅探法检漏测试惰性气体泄漏量， 并将测得的惰性气体泄漏量与设定指标值进行比较。2. 根据权利要求1所述的垫片的低温测试方法，其特征在于，所述第一设定时间为 30min~60min〇3. 根据权利要求1所述的垫片的低温测试方法，其特征在于，所述第二设定时间为 900s〇4. 根据权利要求1所述的垫片的低温测试方法，其特征在于，试验过程中温度的波动应 保持在±5°C。5. 根据权利要求1所述的垫片的低温测试方法，其特征在于，氦质谱仪真空嗅探法的测 漏分辨率不低于l(T4P a.m3/s。6. 根据权利要求1所述的垫片的低温测试方法，其特征在于，试验过程中介质压力波动 应小于设定值的0.5%。7. -种用于垫片低温测试的工装法兰，其特征在于，包括:法兰本体、密封0型圈、密闭 空腔、泄漏收集腔、引流导管、进气口和出气口，其中： 所述密闭空腔为所述法兰本体内的中空腔体，所述密闭空腔的横截面与待测垫片一 致，所述密闭空腔的两端分别设置有所述密封0型圈，所述密闭空腔靠近所述气体出口的一 侧用于设置待测垫片，其中，待测垫片通过螺母固定在螺栓后安放在所述密闭空腔中； 所述气体进口和所述气体出口分别设置在所述法兰本体的两端，所述气体进口用于通 入惰性气体，所述气体出口用于收集泄漏惰性气体，所述气体进口与测试垫片一侧的密闭 空腔连通，所述气体收集腔设置在所述气体出口处，所述气体收集腔通过所述引流导管与 待测垫片另一侧的密闭空腔连通。
【文档编号】G01M3/26GK105973543SQ201610366159
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】贾琦月, 吴益民, 孙李超, 代永清, 黄永刚, 白改玲, 张怡, 高天喜, 张鹏
【申请人】中国寰球工程公司