4、材料选用

安全阀中常用的O 形圈材质一般有氟橡胶( FKM) 、丁腈橡胶( NBR) 、乙丙橡胶( EPDM) 、氟硅橡胶( FVMQ) 和全氟醚橡胶( FFKM) 等。对于温度超出O 形圈使用限制，或者介质对O 形圈性能有影响，通常不建议选择使用O 形圈为密封件的安全阀。在安全阀中O 形圈的选用与温度、介质、压力都有关系，此外还需要考虑各项因素的综合影响。

(1) 温度

温度是影响O型橡胶密封圈使用范围的关键因素之一，其使用温度一般为- 60℃～ 327℃，高温或低温工况都需要选择特殊的材料，才能实现有效的密封。在常用的橡胶材质中，全氟醚橡胶具有优异的耐高温性能，普通全氟醚橡胶工作温度范围在- 25℃～ 240℃，特殊牌号的全氟醚橡胶可承受316℃的恒温或343℃的间歇高温而不发生硬化和脆化失效，因此对于其他橡胶不适用的高温工况下，可选用全氟醚橡胶。

橡胶在低温下会脆化而失去密封作用，一般不推荐用于低温环境中。橡胶材料中耐低温能力最佳的是硅橡胶，低温级牌号可使用到- 100℃，但是它的拉伸强度低、抗磨损能力弱，一般不能用于动密封，不适用于作为安全阀密封件。耐低温能力仅次于硅橡胶的氟硅橡胶使用温度范围为- 60℃～ 177℃，它在保持了硅橡胶的耐低温性基础上，强化了耐化学性能和力学性能。在低温工况中，优先选择氟硅橡胶。

(2) 介质

安全阀广泛应用于石化、能源和电力等行业。针对不同的介质，需要选择适当的材料。氟橡胶具有阻燃性、优异的气密性、耐臭氧、耐候性、良好的抗老化性以及广泛的耐腐化性，适用于无机酸、燃油、纯氧、四氯化硅等，在安全阀中应用广泛。乙丙橡胶具有优异的耐水、水蒸汽和过热水特性，适用于电力行业的高温水蒸汽工况的安全阀。全氟醚橡胶适用于含有芳香烃化合物的有机溶剂，者含有湿硫化氢介质。

(3) 压力

常用O 形圈的硬度为邵氏50 ～ 90。根据O 形圈的密封原理，当系统压力较低时，建议选用硬度较低的O 形圈。当系统压力较高时，选用硬度较高的O 形圈。当工作压力超过10MPa 时，最好选择挡圈配合使用，防止高压时，O 形圈被挤入密封间隙变形。另外，压力较高时，O 形圈易产生“内爆”，即O形圈在高压下经过较长时间，高压气体分子渗入O形圈内部，当O 形圈外部压力瞬间降低时，内部高压气体分子就容易因为急剧扩散而撑破O 形圈。特别是阀座密封处的O 形圈，安全阀开启时，压力的瞬时泄放很容易使此处的O 形圈产生“内爆”，因此在高压工况下，建议此处的O 形圈最好选用致密性高的O 形圈或者防内爆型O 形圈。

5、失效分析及处理

(1) 介质不相容失效

在实际工程中，选用的O 形圈与介质不相容，将出现腐蚀、溶胀变形和断裂等问题，造成安全阀密封失效。

(2) 疲劳失效某天然气加氢装置上，安全阀整定压力为26MPa，工作压力为24. 7MPa，上线运行一段时间后，出现泄漏现象。安全阀拆卸检查显示阀座密封处O 形圈出现断裂。经分析，由于实际工作压力波动范围超出系统的预期范围，而系统工作压力与整定压力很接近，致使安全阀频繁起跳，达到了O 形圈的寿命极限，导致O 形圈疲劳断裂失效。解决方案是通过工艺改进控制系统压力的波动，并且定期更换阀座处O型橡胶密封圈，上线后安全阀正常运行。

(3) 变形失效

橡胶相对于塑料和石墨等其他类型的非金属密封材料而言，硬度较低，并且具有较好的回弹性，但是在高温、高压或二者兼有的工况下，容易产生变形，造成密封失效。某天然气管线，安全阀整定压力21MPa，选用75邵氏硬度的O 形圈。阀门运行一年后表面光滑，但阀座密封处O形圈断面已变形为矩形沟槽的形状，失去回弹性，造成密封失效。当更换为90邵氏硬度的O 形圈后，密封圈工作性能良好。

6、结语

在选择和设计O形橡胶密封圈时，应综合考虑温度、介质和压力等工况条件对O型橡胶圈的影响，沟槽结构、安装和维护情况等各项因素的影响，以延长O 形圈的使用寿命，保证安全阀在线的正常运行。