绝缘接头密封结构
一、绝缘接头结构特色及密封失效原因
绝缘接头作为埋地钢管的阴极保护工程中的关键装备，同时也是全部埋地钢管的力学单薄点。就 全部式绝缘接头自身而言，在保送天然气埋地管道阴极保护系统中，与管道焊接为一体，请求它具有 与埋地钢管异样的寿命，且在寿命期内供给优胜的密封功用和电绝缘特点。
平日可以把绝缘接头作为管件看待，但在遭到外界载荷时它的状况比其他管件要复杂的多，也脆 弱很多。因为在一条埋地钢质管线中，其他管件与钢管完成焊接后，其强度与钢管基本不合，正常情 况下可以对管线上的各类载荷停止传递和分担，但绝缘接头外不雅旁观似一个全部的钢构件，在外部倒是 被绝缘资料和密封资料完整断开的，因此成为管线上的力学单薄点。当外界爆发突发的地质灾祸、不 平均的沉降、温度变更发生的动载荷，都邑在绝缘接头部位发生应力集中，形成局部变形，进而招致 介质走漏。
绝缘接头的电绝缘功用是由刚性绝缘板承当，密封则主如果依托接头外部的金属法兰和绝缘板对 弹性密封垫片（或圈）的挤压合营完成。形成绝缘接头爆发密封掉效的启事主要以下：
1.1密封资料在寿命期内化学老化严重掉掉落应有的弹性，在密封接合面出现走漏。
1.2管内压力变更惹起密封资料物理活动，招致磨损严重，没法保证密封面有效贴合。
1.3组装时假设密封圈不能保持平衡的受力，爆发修改变形，变形部位在寿命期内提早掉效。
1.4管线运转时外力或温度变更发生的应力集中，绝缘接头的变形超越其接受力，进而爆发走漏。
1.5密封资料掉压爆破，掉掉落密封功用。所谓掉压爆破，是指事件放空时管线压力骤减，假设密 封资料周边存在空间，运转时渗透密封资料的高压介质会快速逸出，招致密封资料物理破损。
状况一主如果因为绝缘接头密封件的材质启事形成，只需控制好资料质量便可以处理，后四种 状况则与绝缘接头的密封结构有很大年夜的关系。绝缘接头密封系统的结构方法有三种：0型密封、 矩型密封、U形密封，其定名依据密封圈横截面的外形。
二、密封结构优缺点剖析
2.10型密封环密封
〇型密封系统是由两个位于绝缘板两侧对称的0型截面的密封环承当，其道理是将〇形环装入密封沟槽后，给它一个压紧力，使其截面发生15~30%的压缩变形，到达弹性密封的目标（见图1)在保送介质的压力比拟低的时分，主如果依托〇形环在装置的时预压所发生的弹性力停止密封，在保送 介质压力较高时，主如果靠介质对〇形环的挤压发生向外侧移动的压紧力完成密封。
这类结构的绝缘接头长处是：
(1)密封结构属于对称系统。
(2)密封资料用量少，成本低。
(3)加工机具复杂，不需求压力很高的压力机械装备?
缺点是：
(1)密封截面积较小，密封距离短。当外力感化招致绝缘接头爆发不服均的变形时，弹性密封件 的弹功才华没法赔偿变形屋，进而发生走漏。以一个DN400的接头为例，其外部〇形环截面直径7 mm, 有效的弹性变形距离只要1.4 mm,当绝缘接头因为应力集中发生局部的变形时，物理变形值平日都 远远超越这个数值.因此变形后爆发走漏就不成防止。
(2)在介质压力比拟高的时分，0形环会在梢中被推挤到槽的外端，当介质压力降低时又会回弹 到内端，密封环不时地活动，使0形环很快磨损。
(3)密封环周边存在空间，在组装时全部圆周范围内会有偏向（平日的组装工艺下都邑若干存在 —些)，就可以够形成密封圈曲解变形，招致密封掉效。
(4)密封环周边存在空间，存在掉压爆破风险。
2.2矩形密封环密封系统
矩形密封系统是由一个牢牢被卡在锻件与锻件及锻件与绝缘垫片之间的矩形截面的密封垫承当 (见图2)。其密封功用的完成主如果依托弹性密封垫的弹性力。
作为矩形密封系统，与0形密封系统比拟，它的长处是：
1.密封距离和密封面积都有所添加，提高了抵御变形走漏的能力。
2.组装简单，因为矩形密封环与密封格的外形完整不合并可以严密联合，密封件不会随压力的 变更而移动，对金属锻件的外表精度、加工和装配的机械公差请求不象〇形环请求那么离，同时又解 决了小口径产品中绝缘板几何尺寸较小，在放置到U形密封环屮时难度较大年夜、装配费用和请求高的问韪.装配时比U形密封环轻易完成。
3.因为密封环与密封格的外形完整不合并可以严密联合，如许就使得密封环处于一个有效限制的腔内，没有失掉爆破的风险。
它的缺点是：
(1)成本添加?炁要特别的装备和校具来完成加工，同时因为矩形密封环的截面织比〇形环要大年夜 很多，密封资料用置也会坩加几倍。
(2)矩形密封环同时感化于金属锻件和绝缘垫片之间,W于一个非对称的密封系统.当外界情况 参数爆发大年夜的变更，密封系统内分歧材质部件发生的变更不冏，系统自身难以在此极端条件下保护压力平衡。
2.3 U形密封环系统
U形密封系统由一个具有对称结构的U形密封垫承当，组装时U形环的两个内正面与绝缘接头内 部的刚性绝缘垫片严密接合在-起，两个外正面与摆布法兰锻件农面严密接合.全部U形环被牢牢地 挤压在摆布法兰锻件之间的那块预先留好的空N内，从而到达密封后果（见阁3)。
与前述两种密封结构比拟，U形密封垫的结构在很大年夜的水平上赔偿了它们的缺少，主要表现在：
1.密封垫片的弹性密封面积和密封的有效钜离都人幅度添加，远远超越前两种结构.能在较大的变形情况下提供可靠的密封效果。
2.密封垫片可以与周围的空间严密地联合而没有一点闲暇，不需求准确的外表精加工和特别的 机械公差。
3.此密封系统对称感化于金属锻件外表和绝缘垫片之间，各个部件合营起感化来完成密封工 作，属于对称系统，在极端条件下不会发生不均匀的受力。
4.密封垫设在一个专门的受限空腔中，当被密封介质的压力突降时，不会出现掉压爆破的现象。
5.因为其特别的U形结构，在遭到介质压力变更的感化时，随着管线系统压力的添加，感化在 全部密封系统上的挤压力也越大年夜，密封面的接触越严密，密封后果越好（见图4)。
这类结构的缺点就是花费成本添加较多。表现在：
(1)制形成本添加。需求公用模具加工，工厂加工和组装均需求特别的装备。
(2)密封资料用量大年夜，赶过其他密封系统几倍，全部接头的成本高。
三、绝缘接头开展及应用状况
绝缘接头的前身是绝缘法兰，国际标淮SY/T 0516-2008《绝缘接头和绝缘法兰技术规范》才首 次将之列入，此前SY/T 0516的称号是《绝缘法兰技术规范》，其中只有绝缘法兰的内容。
从以上结构的剖析和对比不美不美观出，〇型密封系统具有清晰的绝缘法兰的陈迹，只是将法兰的水线加深成为凹槽，个中添加了〇型密封圈。矩型密封系统则有了清晰的修改，提高了密封距离和面积， 降低了组装难度，消弭了掉压爆破的风险，但需用公用装备和模具，且为非对称结构。U形密封系统 则是在前二者基础上开辟的，就是对称结构，又极大年夜地添加了密封距离和面积，还消弭了掉压爆破的 风险，实现了技巧上实质的奔腾。
三种密封结构功用不时提高的价值，则是成本上的继续提髙。密封资料属于高科技产品，每公斤 单价约300~1100元，远髙于钢铁和绝缘资料，U型密封系统用量是0型的数倍。U型截面密封圈的 制作和装置，均需求特制专用模具。
U型密封系统在横贯加拿大年夜天然气管线、欧洲管网等世界有名的天然气长输管网临时退役的经 历，证清晰明了其所具有的凸起的密封功用和绝缘功用，所以国外的一些大型天然气公司常常会采购文件中指明请求绝缘接头为U型密封结构。关于高压小口径绝缘接头，出于成本思考，依然较多采取〇型密封。特别是城市配气管线，或许便于停气维修更换的场合，比方放散管绝缘。
因为入门较轻易，投资少，目前国内绝缘接头生产商大多采取〇型，最近几年来有些生产厂商开始引进U型。
三种密封结构各有特色，以后工程上都有应用。今朝u型密封已成为高压大年夜口径输气干管的首 选产品；响应地〇型密封因为价格较低，历史长，花费门槛不高，生产商多，在高压小口径 配气管线上仍占据着较大年夜市场份额；矩型密封系统的功用和成本则介乎以上二者之间，因为在小口径 (如小于DN50)的绝缘接头中，采取U形密封结构在装配时绝缘板较难在U形环中间安排，但又要防止〇形密封结构的缺点，使得矩形环在这类场合有较多应用。在施工中可依据工程具体需求灵敏选用， 以到达最好的投入产出比效果。
