概述了RGD 檢測技術(shù)與現(xiàn)狀。結(jié)合高溫高壓易燃石化苛刻工況與RGD 防爆檢測要求，從RGD 治具容器、殼體壁厚、容積、防爆O 形圈的安裝配合以及O 形圈溝槽的設(shè)計與計算等方面進(jìn)行深入研究， 解決了RGD 治具試樣O 形圈預(yù)壓縮率難以控制、RGD 檢測準(zhǔn)確性不足甚至失效以及RGD 試驗(yàn)過程中試驗(yàn)介質(zhì)無法充分滲入O 形圈以與O 形圈爆破失效后的泄漏危險等難題， 順利設(shè)計開發(fā)了防爆O 形圈RGD 檢測治具。

引言

近年來， 石化閥門的用量占閥門總用量的比例超過50%， 石油化工天然氣工業(yè)閥門中防爆O 形圈產(chǎn)品及檢測技術(shù)與評價手段問題更加凸顯。如：API 6D《石油與天然氣工業(yè)管道輸送系統(tǒng)管道閥門》[1] 中規(guī)定：高壓閥門(10MPa)及以上用于碳?xì)浠衔餁怏w的閥門，其O 形圈應(yīng)選擇防爆O 形圈。美國Total 公司通用技術(shù)規(guī)范“管道閥門”規(guī)定：除Class A(即介質(zhì)為水、空氣、氮?dú)狻⒁簯B(tài)油，溫度為室溫至75℃，用于灌水等工況)外的其他等級必須通過RGD(Rapid Gas Decompression)檢測。國內(nèi)石化及天然氣高壓閥門采用的防爆O 形圈基本來自進(jìn)口， 其價格是國內(nèi)同類產(chǎn)品的數(shù)十倍甚至百倍。其主要原因在于缺乏防爆O 形圈產(chǎn)品質(zhì)量反饋手段(即RGD 檢測技術(shù))以及相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范體系(方法)，從而無法解決對頻頻發(fā)生的石油化工管道閥門密封件(O 形圈)高溫高壓碳?xì)浠衔锕r失效引起的貿(mào)易技術(shù)難題， 不能有效評價該工況閥門產(chǎn)品質(zhì)量與持續(xù)改進(jìn)。

RGD 檢測是指承壓設(shè)備內(nèi)部快速壓力降低導(dǎo)致滲入彈性材料(如O 形圈)的介質(zhì)膨脹以致爆破的檢驗(yàn)方法。其前提是承壓設(shè)備內(nèi)部的壓力降低速率必須大于滲入彈性材料內(nèi)部的介質(zhì)的擴(kuò)散速率。其主要用于評價防爆O 形圈在高壓高溫易燃腐蝕性介質(zhì)工況下抵抗快速泄壓爆破失效與密封泄漏性能。而RGD 檢測的核心部件和關(guān)鍵難點(diǎn)之一是RGD 治具的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。

1、問題描述

隨著國內(nèi)外大型石化工程的建設(shè)與實(shí)施， 防爆O形圈在石油化工天然氣閥門中得到廣泛應(yīng)用，RGD 檢測技術(shù)在國外也逐步得到認(rèn)可和推廣。從國內(nèi)外的文獻(xiàn)檢索中， 發(fā)現(xiàn)對O 形圈的研究主要側(cè)重于O 形圈結(jié)構(gòu)參數(shù)[5-7](如溝槽設(shè)計、壓縮率、變形等)的設(shè)計與失效分析， 而對高壓易燃石化工況下防爆O 形圈內(nèi)部氣體介質(zhì)快速泄壓導(dǎo)致的爆破失效(即RGD 性能)與RGD檢測治具研究與報道較少。

國內(nèi)對RGD 檢測技術(shù)的認(rèn)識起步較晚， 主要是近幾年隨著國外石油天然氣管道閥門需求量逐年增加，高壓閥門防爆O 形圈的使用已列入該產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)被提出，RGD 檢測也列入該類產(chǎn)品必檢項(xiàng)目之一。自此， 國內(nèi)外部分閥門與密封件生產(chǎn)商聯(lián)合對RGD 治具的設(shè)計做了初步研究，并制備了RGD 檢測設(shè)備，但由于國內(nèi)外無RGD 檢測與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，缺乏RGD 檢測、設(shè)備設(shè)計與RGD 失效分析方法的指導(dǎo)等原因。整體上，RGD治具的設(shè)計開發(fā)的難點(diǎn)與突出問題可歸納如下：

(1)RGD 治具上O 形圈溝槽設(shè)計配合過程中的受擠壓、剪切、配合精度不足等[8，9]引起的失效明顯，使O形圈預(yù)壓縮率難以控制及準(zhǔn)確性不足， 無法滿足高溫高壓易燃介質(zhì)試驗(yàn)過程對試樣(防爆O 形圈)的環(huán)向均勻滲透，難以達(dá)到RGD 檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、預(yù)壓縮率準(zhǔn)確控制要求。

(2)石化閥門上用防爆O 形圈多為承受內(nèi)壓，而國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)計的RGD 治具為了便于安裝多數(shù)采取外壓式且溝槽內(nèi)徑大于O 形圈內(nèi)徑使O 形圈產(chǎn)生伸長變形， 當(dāng)進(jìn)行RGD 檢測時在內(nèi)部高溫高壓介質(zhì)作用下，易產(chǎn)生徑向膨脹或局部剪切變形，導(dǎo)致RGD 檢測結(jié)果誤差大或直接失效。

(3)O 形圈治具容器與治具密封板多采用以試樣(防爆O 形圈為密封件)組成平板單一密封，其易產(chǎn)生當(dāng)試樣O 形圈爆破后治具容器與治具密封板之間的高溫高壓氣泄漏危險;同時，密封面上只能一次安裝一個O 形圈進(jìn)行試驗(yàn)，完成RGD 檢測(5 個循環(huán)，一個循環(huán)約48h，一組3 個O 形圈)周期長、成本高。

2、RGD 治具設(shè)計

2.1、RGD 檢測與治具設(shè)計通用要求

考慮RGD 檢測試驗(yàn)條件與設(shè)備設(shè)計與安全，將石化閥門用防爆O 形圈RGD 檢測參數(shù)與RGD 治具設(shè)計通用要求如下：

(1)試驗(yàn)介質(zhì)：CH4與CO2不同配比的氣體混合物;

(2)試驗(yàn)壓力：≤30MPa，誤差為±0.2MPa;

(3)試驗(yàn)溫度：≤200℃，誤差為±2℃;

(4)RGD 治具O 形圈預(yù)壓縮率：≤13.7%;

(5)RGD 治具容器容積：≥3L;

(6)RGD 治具O 形圈配合面粗糙度Ra<0.5μm，溝槽表面粗糙度Ra<2μm;

(7)在RGD 試驗(yàn)有效與壓力安全前提下，O 形圈密封副之間應(yīng)留有一定間隙，確保RGD 試驗(yàn)過程氣體介質(zhì)充分滲入試樣(O 形圈);

(8)RGD 治具應(yīng)具有一定強(qiáng)度、剛性和耐腐蝕性，能承受高溫高壓易燃腐蝕性氣體介質(zhì)的循環(huán)疲勞試驗(yàn)(5 個循環(huán)，第一個循環(huán)78h，其余循環(huán)均為48h);

(9)RGD 試驗(yàn)過程，若試樣O 形圈爆破失效后，RGD治具應(yīng)能保證密封，避免高壓高溫易燃?xì)怏w泄漏危險。

4、結(jié)論

本文所述RGD 治具已順利用于防爆O 型圈RGD檢測過程，其將助推RGD 檢測技術(shù)在石化領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用以及RGD 檢測標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，為防爆O 形圈在高溫高壓易燃介質(zhì)工況的應(yīng)用提供檢測依據(jù)，為RGD 檢測技術(shù)在高溫高壓石化領(lǐng)域用O 形圈泄漏與安全性能評定，彌補(bǔ)了彈性材料拉伸、硬度等常規(guī)測試的不足。其將有助于指導(dǎo)高溫高壓碳?xì)浠衔锕r彈性材料(O形圈)的選擇與產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)，也將有助于解決出口石油化工管道閥門密封件的技術(shù)性貿(mào)易難題， 以期助推防爆O 形圈產(chǎn)品的國產(chǎn)化。