探討了閥門用抗爆O 形圈快速泄壓檢測技術的基本原理、試驗方法與步驟、結果評價及檢測裝置的設計，提出并解決了檢測模具的設計、加熱與溫度準確控制方式等技術關鍵。

1、概述

　　目前，國內石化及天然氣高壓閥門采用的抗爆O 形圈基本由國外進口，其價格是國內同類產品的數十倍。其主要原因是我國缺乏抗爆O 形圈產品質量失效評價檢測技術，即國際通用的快速泄壓( Rapid Gas Decompression - RGD) 檢測技術，以及相應的檢測標準技術規范體系。通過對閥門用抗爆O 形圈RGD 檢測技術的研究，及RGD 檢測裝置的研制，完善了O 形圈失效分析與檢測手段。

2、檢測原理

　　美國石油協會標準API 6D 中規定，壓力在CL600( 10MPa) 及以上用于碳氫化合物氣體介質的閥門，其O 形圈應選擇抗爆O 形圈。美國TOTAL 公司通用技術規范“管道閥門”規定，除Class A 級( 即介質為水、空氣、氮氣、液態油，溫度為室溫～ 75℃，用于灌水等工況) 外的其他等級用O 形圈必須通過RGD 或AED ( Anti - explosion Decompression) 測試。NORSOK M710 標準給出的RGD 定義是承壓設備內部快速壓力降低導致滲入彈性材料( 如O 形圈) 的介質膨脹以致爆破的檢驗方法。其前提是承壓設備內部的壓力降低速率必須大于滲入彈性材料內部的介質的擴散速率。目前，RGD 或AED 檢測技術在國外逐步得到認可和推廣。

　　所有彈性材料都有一定的滲透性，當滲入密封圈內的氣體壓力被釋放時，進入密封件內的氣體膨脹并試圖向低壓方向逸散，如果突然泄壓，密封圈就會像氣球那樣爆破。在某些含氧的情況下，密封圈會由于急劇泄壓而燒毀。Park 公司對密封圈快速泄壓進行了大量的研究，并推薦采用N380 - 80 橡膠材料。挪威標準M710 將抵抗RGD 爆破性能列為密封件材料選擇的重要指標之一，并制定了RGD檢測技術規范。

3、RGD 試驗與分析

　　3.1、試驗條件

　　各標準對O 形圈RGD 試驗的規定見表1。

表1 抗爆O 形圈RGD 試驗條件

續表1

　　3.2、試驗步驟

　　目前，國內外針對O 形圈的RGD 試驗均采用NORSOK M710 或美國TOTAL 公司的技術規范( 表2) 。

表2 RGD 試驗步驟

　　3.3、結果評價

　　當抗爆O 形圈試樣經過RGD 帶壓熱循環試驗后，將試樣按徑向等分切成四段( 圖1) ，用顯微鏡或至少可放大10 倍的放大鏡觀察試樣橫截面上內裂紋情況，進行等級評定( 表3) 。一般情況下，RGD試驗后，被測抗爆O 形圈的結果評價等級超過3 級即可以拒收。圖2 為RGD 試驗后O 形圈試樣截面典型示意圖，由于該試樣橫截面上出現超過8 條的內裂紋，且有1 條以上的內裂紋長度超過橫截面直徑的80%，但無貫穿性裂紋，故而評為4 級。

　　4.2、溫度控制

　　針對O 形圈RGD 檢測過程的溫度要求( t≤200℃，誤差± 2℃) ，采用特制箱體氣體加熱方式，利用模糊自適應PID 控制與可控硅調壓及計算機采集與反饋技術相結合，實現RGD 檢測過程溫度快速、準確控制。

　　加熱箱中，根據材料質量、體積、傳熱面積、傳熱系數和材料性質等因素，確定加熱片的總功率，同時為保證傳熱均勻，溫度控制準確，在試驗箱體內壁四周均布安裝功率相同的加熱片。箱體底部安裝不銹鋼支撐架，以支撐試驗模具。溫度控制是利用模糊自適應PID 算法和可控硅調壓控制加熱片實現( 圖5) 。

圖5 RGD 檢測溫度控制流程

　　首先，可控硅調壓器接收4 ～ 20mA 的信號，調整輸出電壓。輸出電壓改變，加熱片的功率隨之改變，進而控制加熱溫度。溫度控制過程中，選取2 個測溫點，分別監測加熱箱體內部環境氣體和模具內部試驗介質溫度。通過此對工藝過程進行溫度監視，并將采集到的溫度信號反饋到控制器，進行整體的溫度控制，從而達到控制要求。RGD 檢測時，首先將加熱箱體內部環境氣體溫度加熱并穩定在規定值，然后將模具內部試驗介質溫度穩定在檢測規定值及誤差± 2℃范圍內。

5、結語

　　RGD 檢測抗爆O 形圈高壓的氣體滲透、擴散、膨脹、爆破等過程及橫截面裂紋等失效分析與結果評價，彌補了彈性材料拉伸、硬度等常規測試的不足，有助于指導高溫高壓碳氫化合物工況彈性材料( O 形圈) 的選擇與產品質量改進，解決出口石油化工管道閥門密封件的技術問題，提高抗爆O 形圈產品的國產化率。