双重密封法兰研制及其密封性能-中国组织工程研究-上海应用物理.PDF

第36 卷 第10 期 核 技 术 Vol. 36, No.10 2013 年10 月 NUCLEAR TECHNIQUES October 2013 双重密封法兰研制及其密封性能 1 1,2 1 1 1 张钦华 唐忠锋 傅 远 谢雷东 黎 忠 1 （中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区 上海 201800 ） 2 （中国科学院核辐射与核能技术重点实验室 上海 201800 ） 摘要 为解决普通法兰不能在高温腐蚀环境中长期使用的问题，设计加工了一种新型双重密封管道连接法兰。 该法兰采用柔性石墨缠绕垫片和金属 C 形密封圈双重密封结构，特有的保护气设计使石墨缠绕垫片能在高温 下不被氧化而长期稳定使用；同时建立一套试验台架对双重密封法兰高温密封性能进行测试。结果表明：该 双重密封法兰在750 ºC、0.7 MPa 保温43 h 条件下，其法兰整体泄漏率几乎为零，达到并满足使用要求。该技 术解决了传统法兰采用石墨垫片易被氧化和采用金属垫片易被腐蚀而失效的缺点，在众多领域具有广泛应用。 关键词 法兰，管道连接，双重密封 中图分类号 TL353+ .11 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100602 法兰是管道间及管道和设备间相互连接的重要 熔盐具有高温稳定性好、高热导率、高比热等特点， 零件，其作为可拆卸连接件广泛应用于机械、石油 其高温(超过 500 ºC)强腐蚀的环境对材料、管路设 化工和核工业等众多领域[1–3] 。普通法兰通常用石墨 备要求非常苛刻[9,10]。普通单重密封法兰在超过400 ºC 垫片或者金属密封圈的单层密封，通过螺栓或卡箍 高温和强腐蚀环境下使用存在缺陷，限制了其在化 提供预紧力使法兰成对连接。在高于400 ºC 的空气 工、核电等领域的应用。 环境下，石墨垫片的石墨容易发生氧化导致法兰密 为克服普通法兰不能在高温强腐蚀环境下使用 [4,5] 封失效，进而导致其在高温条件下不能长期使用 。 的缺点，本文设计并加工了一种双重密封法兰，通 金属密封圈在核电领域应用广泛[6]，其耐空气氧化， 过密封台架对法兰的高温密封性能进行测试，发现 可以在400 ºC 空气环境下长期使用。但其在强腐蚀 该法兰可在超过600 ºC 的高温强腐蚀条件下稳定运 介质工况下容易腐蚀失效，不宜在强腐蚀介质条件 行。该法兰有望在化工、核工业等领域获得广泛应用。 [7] 下长期作用 。 熔盐堆(MSR)使用氟化物熔盐作为核燃料的载 1 双重密封法兰 体或冷却剂，其中二元混合物LiF-BeF2 和三元混合 双重密封法兰如图 1 和图2 所示，图 1(b)是局 物LiF-NaF-KF 为最常用的候选熔盐体系[8] 。氟化物 部放大图。 图 1 双重密封法兰结构示意图 1. 阴面法兰，2. 阳面法兰，3. 石墨缠绕垫片，4. 金属C 形密封圈，5. 螺栓螺母 Fig.1 Schemati