มาตรฐานและการกำหนดการรั่วไหลของซีลกล: การตีความมาตรฐาน API 682 และ GB/T

การรั่วไหลของซีลกลเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดของประสิทธิภาพการปิดผนึกและเป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการรับรองอุปกรณ์และการติดตามการทำงาน อย่างไรก็ตาม “การรั่วไหลเท่าไหร่จึงถือว่าเป็นการรั่วไหลในซีลกล” เป็นหนึ่งในคำถามทางเทคนิคที่ถูกถามบ่อยที่สุดในเว็บไซต์วิศวกรรม ในฐานะหัวข้อที่มีการปรึกษาสูงสำหรับทีมบริการเทคนิคของ Huahao Sealing Co., Ltd. (霍邱县华豪密封件有限公司) บทความนี้จึงตีความข้อกำหนดขีดจำกัดการรั่วไหลในมาตรฐาน API 682 และ GB/T 14295 อย่างเป็นระบบ วิเคราะห์เกณฑ์การกำหนดภายใต้เงื่อนไขต่างๆ และให้คำแนะนำในการวินิจฉัยสาเหตุการรั่วไหลพร้อมแนวทางแก้ไข

1. ข้อกำหนดการรั่วไหลในมาตรฐาน API 682

1.1 ซีลกลเดี่ยว

มาตรฐาน API 682 (ฉบับที่ 4) กำหนดสำหรับซีลกลเดี่ยวว่า ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่ระบุ การรั่วไหลที่มองเห็นได้ของซีลต้องไม่เกิน 20 หยด/นาที (ประมาณ 1 มล./นาที) ขีดจำกัดนี้ใช้กับสภาวะสื่อที่ไม่เป็นอันตรายทั่วไปและเป็นข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการรับรองทางวิศวกรรม ในการใช้งานจริง ซีลกลแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์คุณภาพสูงมักมีการรั่วไหลต่ำกว่า 5 หยด/นาที

1.2 ซีลกลคู่

สำหรับซีลกลคู่ มาตรฐาน API 682 กำหนดว่า การรั่วไหลของของเหลวกั้นจากซีลหลักไปยังด้านสื่อจะต้องไม่เกิน 5 มล./ชั่วโมง และการรั่วไหลของของเหลวกั้นจากซีลรองไปยังด้านบรรยากาศจะต้องไม่เกิน 5 มล./ชั่วโมง ซีลกลคู่ที่ใช้ของเหลวกั้นตามแผน 53A ควรไม่มีการรั่วไหลที่มองเห็นได้ในด้านสื่อในระหว่างการทำงานปกติ

1.3 ขีดจำกัดในสภาวะพิเศษ

สำหรับสื่ออันตราย เช่น สารระเหย สารพิษ หรือสารไวไฟ API 682 แนะนำการออกแบบให้ไม่มีการปล่อยของเหลวรั่วไหล หมายความว่าไม่ควรตรวจพบการรั่วไหลของสื่อในระหว่างการทำงานปกติ ในกรณีดังกล่าวควรใช้ซีลกลคู่พร้อมของเหลวกั้นที่มีแรงดัน เพื่อให้มั่นใจว่าไม่มีการรั่วไหลของสื่อแม้ซีลหลักจะล้มเหลวก็ตาม

2. ข้อกำหนดการรั่วไหลในมาตรฐาน GB/T 14295

2.1 การจำแนกระดับการรั่วไหล

มาตรฐาน GB/T 14295 “ข้อกำหนดทางเทคนิคของซีลกล” แบ่งการรั่วไหลของซีลกลออกเป็นสามระดับ:

• พรีเมียม: ≤5 หยด/นาที (ประมาณ 0.25 มล./นาที)
• เกรดหนึ่ง: ≤10 หยด/นาที (ประมาณ 0.5 มล./นาที)
• เกรดผ่าน: ≤20 หยด/นาที (ประมาณ 1 มล./นาที)

2.2 ขอบเขตการใช้แต่ละเกรด

เกรดพรีเมียมใช้กับอุปกรณ์ความแม่นยำและสภาวะที่สำคัญ; เกรดหนึ่งใช้กับปั๊มอุตสาหกรรมทั่วไป; เกรดผ่านเป็นมาตรฐานขั้นต่ำสำหรับการรับรอง ซีลกลแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์จาก Huahao Sealing Co., Ltd. มักจะผ่านมาตรฐานเกรดพรีเมียม

2.3 เงื่อนไขการทดสอบ

GB/T 14295 กำหนดเงื่อนไขการทดสอบว่า: น้ำสะอาดที่อุณหภูมิห้อง ความดัน 1.0 MPa ความเร็ว 3000 รอบ/นาที และระยะเวลาการทำงาน 100 ชั่วโมง การรั่วไหลจะถูกวัดภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เพื่อใช้เป็นเกณฑ์ในการกำหนดระดับการรั่วไหล

3. การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อการรั่วไหล

3.1 คุณภาพผิวหน้าปลาย

ความเรียบของผิวหน้าปลายแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์เป็นตัวชี้วัดสำคัญสำหรับการควบคุมการรั่วไหล มาตรฐาน API 682 กำหนดให้ความเรียบของผิวหน้าปลายไม่เกิน 0.0006 มม. (ประมาณ 3 แถบรบกวน) ข้อมูลการวัดแสดงให้เห็นว่าเมื่อความเรียบของผิวหน้าปลายเพิ่มขึ้นจาก 0.0006 มม. เป็น 0.001 มม. การรั่วไหลอาจเพิ่มขึ้นจาก 5 หยด/นาที เป็น 15-20 หยด/นาที ความหยาบผิวหน้าปลายควรถูกควบคุมให้อยู่ที่ Ra 0.1-0.2 μm

3.2 ความดันเฉพาะผิวหน้าปลาย

ความดันเฉพาะผิวหน้าปลายของซีลกลโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.3-0.6 MPa ความดันเฉพาะที่ต่ำเกินไปทำให้การสัมผัสผิวหน้าปลายไม่เพียงพอและเพิ่มการรั่วไหล ในขณะที่ความดันเฉพาะที่สูงเกินไปจะทำให้ผิวหน้าปลายสึกหรอมากขึ้นและลดอายุการใช้งานของซีล สำหรับแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์ เนื่องจากวัสดุมีความนุ่มกว่า จึงแนะนำให้ใช้ความดันเฉพาะในช่วงต่ำถึงกลางที่ 0.3-0.5 MPa

3.3 ลักษณะของตัวกลาง

ความหนืดของตัวกลางมีผลอย่างมากต่อการรั่วไหล ความหนืดที่สูงกว่าจะทำให้การรั่วไหลลดลง การรั่วไหลของน้ำจะสูงกว่าของน้ำมันไฮดรอลิกประมาณ 10 เท่า อุณหภูมิตัวกลางที่สูงขึ้นจะลดความหนืด ทำให้การรั่วไหลเพิ่มขึ้น อนุภาคของแข็งในตัวกลางจะขูดผิวหน้าปลาย ทำให้การรั่วไหลเพิ่มขึ้นอย่างมาก

3.4 คุณภาพการติดตั้ง

การติดตั้งที่ไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุทั่วไปของการรั่วไหล ความผิดพลาดในแนวตั้งฉากระหว่างห้องซีลกับเพลาควรน้อยกว่า 0.05 มม. และความผิดพลาดในแนวร่วมศูนย์ระหว่างแหวนซีลกับเพลาควรน้อยกว่า 0.1 มม. การบีบอัดสปริงควรเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบอย่างเคร่งครัด การบีบอัดมากเกินไปจะทำให้ผิวหน้าปลายร้อนเกินไป ในขณะที่การบีบอัดน้อยเกินไปจะทำให้เกิดการรั่วไหล

4. การกำหนดและวินิจฉัยการรั่วไหล

4.1 การรั่วไหลปกติและผิดปกติ

ซีลกลจะมีการรั่วไหลเล็กน้อยในระหว่างการทำงานปกติ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ปกติของการระเหยของฟิล์มของเหลวบนผิวหน้า สำหรับตัวกลางน้ำ การรั่วไหลในสภาวะปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1-5 หยด/นาที เมื่อการรั่วไหลเกิน 20 หยด/นาที หรือกลายเป็นการไหลต่อเนื่อง ควรกำหนดว่าเป็นการรั่วไหลผิดปกติและต้องหยุดเครื่องเพื่อตรวจสอบ

4.2 กระบวนการวินิจฉัยสาเหตุการรั่วไหล

1.ตรวจสอบตำแหน่งการรั่วไหล: ผิวหน้าปลายซีล, O-ring, ห้องซีล

2.ตรวจสอบสภาพตัวกลาง: อุณหภูมิ, ความดัน, ปริมาณของแข็ง

3.ตรวจสอบสภาพซีล: การสึกหรอผิวหน้าปลาย, ความเรียบ, การบีบอัดสปริง

4.ตรวจสอบคุณภาพการติดตั้ง: ความตั้งฉาก, ความร่วมศูนย์, แรงขันยึด

4.3 สาเหตุการรั่วไหลที่พบบ่อยและวิธีแก้ไข

• การสึกหรอผิวหน้าปลาย: ตรวจสอบปริมาณการสึกหรอของแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์; เปลี่ยนเมื่อเกิน 30% ของความหนาเดิม
• การบิดเบือนผิวหน้าปลาย: ตรวจสอบความเรียบผิวหน้าปลาย; ขัดใหม่หรือเปลี่ยนหากเกินพิกัดความเผื่อ
• การเสื่อมสภาพของ O-ring: ตรวจสอบการแข็งตัว, การบิดเบือน, การกัดกร่อนของ O-ring; เปลี่ยนหากจำเป็น
• การเสียหายของสปริง: ตรวจสอบความสูงและแรงของสปริง; เปลี่ยนหากเสียหาย
• การตกผลึกของตัวกลาง: ตรวจสอบว่าตัวกลางมีการตกผลึกบนผิวหน้าปลายหรือไม่; เติมสารล้างหรือสารระบายความร้อน

5. ข้อกำหนดพิเศษสำหรับสภาพสื่ออันตราย

5.1 สื่อพิษ

ซีลกลที่ใช้กับสื่อพิษ (เช่น เบนซีน, ไฮโดรเจนซัลไฟด์) มีขีดจำกัดการรั่วไหลที่ 2 หยดต่อนาที และต้องใช้แหวนซีลคู่พร้อมกับแผน 53A ที่ใช้ของเหลวกั้นแรงดัน ของเหลวกั้นแรงดันควรสูงกว่าความดันในห้องซีล 0.15-0.25 MPa

5.2 สื่อไวไฟและระเบิดได้

ซีลกลที่ใช้กับสื่อไวไฟและระเบิดได้ (เช่น น้ำมันเบนซิน, เอทิลีน) ควรออกแบบให้ไม่มีการปล่อยไอเสีย (zero-emission) โดยไม่พบการรั่วไหลในระหว่างการทำงานปกติ แนะนำให้ใช้แผน 53B หรือแผน 54 ที่ใช้ของเหลวกั้นแรงดัน

5.3 สื่ออุณหภูมิสูง

ซีลกลที่ใช้กับสื่ออุณหภูมิสูง (>150℃) จะมีมาตรฐานการรั่วไหลที่ผ่อนปรน เนื่องจากสื่อมักจะระเหยที่ผิวหน้าปิด แนะนำให้ใช้แผน 23 ที่มีการล้างทำความเย็น เพื่อควบคุมอุณหภูมิผิวหน้าปิดให้อยู่ต่ำกว่าจุดระเหยของสื่อ

6. วิธีการตรวจสอบการรั่วไหล

6.1 การตรวจสอบด้วยสายตา

ตรวจสอบการหยดของเหลวที่ซีลเป็นประจำ พร้อมบันทึกจำนวนหยดต่อนาที วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายและใช้งานได้จริง เหมาะสำหรับสภาพการใช้งานทั่วไป

6.2 การวัดปริมาตรของเหลวที่เก็บรวบรวม

ติดตั้งถ้วยเก็บรวบรวมของเหลวใต้ซีล และวัดปริมาตรของเหลวที่รั่วไหลเป็นระยะ เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่มีความสำคัญสูงและต้องการบันทึกการรั่วไหลอย่างแม่นยำ

6.3 การตรวจสอบออนไลน์

ใช้เครื่องตรวจจับ VOC หรือเครื่องวัดการไหลสำหรับตรวจสอบการรั่วไหลแบบออนไลน์ เพื่อแจ้งเตือนแบบเรียลไทม์และวิเคราะห์แนวโน้ม เหมาะสำหรับสื่ออันตรายและอุปกรณ์ที่มีความสำคัญสูง

บทสรุป

การรั่วไหลของซีลกลเป็นการสะท้อนโดยตรงถึงประสิทธิภาพการปิดผนึก และวิศวกรควรมีความคุ้นเคยกับขีดจำกัดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและวิธีการตรวจสอบ สำหรับซีลกลแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์ การควบคุมคุณภาพผิวหน้าปิด การติดตั้ง และการบำรุงรักษาในการใช้งานเป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมการรั่วไหล Huahao Sealing Co., Ltd. สามารถจัดหาแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์ที่ได้มาตรฐาน API 682 และ GB/T 14295 พร้อมบริการวินิจฉัยการรั่วไหลและให้คำปรึกษาแก้ไข สำหรับการสนับสนุนทางเทคนิค กรุณาติดต่อทีมวิศวกรของเรา