金屬硬密封球閥卡澀解決措施摘要： 分析了金屬硬密封球閥在線運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的卡澀問題，并提出了解決措施。如果產(chǎn)品在線運(yùn)行時(shí)能避免這些問題的發(fā)生或?qū)@些問題能夠及時(shí)的解決，就能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高產(chǎn)量并降低成本。硬密封球閥的球體與閥座采用金屬對金屬的密封方式，為了確保硬密封球閥在各種溫度和壓力下的可靠密封，針對用戶的不同使用工況和要求，可以采用多種球體和閥座的硬化技術(shù)，包括超音速噴涂、鎳基噴焊、表面特殊硬化、硬質(zhì)合金噴焊等，球體和閥座表面硬度一般可達(dá)到HRC60以上，高可達(dá)HRC74以上。密封面材料耐溫可達(dá)540℃。金屬硬密封法蘭球閥材料的結(jié)合強(qiáng)度可以達(dá)到10000PSI以上，密封面材料還具有很好的耐磨擦、耐沖擊等性能。硬密封固定球閥能夠適用于絕大多數(shù)的苛刻工況條件。 
金屬硬密封球閥卡澀解決措施 防止閥門在高溫下的漲死 高溫工況下由于熱膨脹而容易引起球體與閥座的漲死，從而導(dǎo)致閥門無法開啟。屬硬密封球閥采用了碟簧或彈簧加載的密封結(jié)構(gòu)，在高溫下零部件的熱膨脹可以被碟簧或彈簧所吸收，故能夠保證閥門在高溫下不會(huì)被漲死，并能夠在高溫下靈活啟閉。 優(yōu)異的密封性能 采用球體研磨工藝，通過球體與研磨器具在空間不同方位的旋轉(zhuǎn)，使球體表面達(dá)到圓度和光潔度，閥門的密封性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 閥門的密封面采用金屬對金屬密封結(jié)構(gòu)，填料采用柔性石墨，墊片采用不銹鋼＋柔性石墨結(jié)構(gòu)。因此，閥門即使在火災(zāi)情況下也能確保可靠的密封。 自然的防靜電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 金屬硬密封球閥的閥體、閥座、球體等金屬零件緊密接觸，自然形成了靜電通道。因此，金屬硬密封球閥不需要設(shè)置防靜電裝置。 雙阻斷及泄放功能 硬密封固定球閥一般采用球前閥座密封結(jié)構(gòu)。金屬硬密封固定球閥的兩個(gè)閥座能切斷進(jìn)口端和出口端的介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)雙阻斷功能。當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，即使閥門進(jìn)出口兩端同時(shí)受壓，閥門中腔和兩端通道也可以被相互阻斷，中腔內(nèi)的剩余介質(zhì)可以通過泄放閥排出。
金屬硬密封球閥卡澀解決措施引 言
在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷提高及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，球閥作為流體通道的起閉原件，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電、造紙、原子能、航空、火箭等各行業(yè)，但由于前期設(shè)計(jì)考慮的不足及現(xiàn)場施工時(shí)安裝調(diào)試維護(hù)的不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致少數(shù)金屬硬密封球閥開關(guān)卡澀，影響了客戶系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)作，這也勢必會(huì)影響生產(chǎn)效率，增加運(yùn)行成本。因此，本文對金屬硬密封球閥開關(guān)卡澀的原因加以分析，并結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出解決思路，以供參考。 
1、金屬硬密封球閥卡澀解決措施開關(guān)過程介紹
球閥的工作原理是靠旋轉(zhuǎn)閥芯（球體）來實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)動(dòng)作，圖1閥門處于關(guān)閉位置，圖2閥門處于開啟位置。如圖所示球體繞閥體中心線作90°旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟、關(guān)閉的狀態(tài)。
由于現(xiàn)場系統(tǒng)及設(shè)備的工作需要，球閥開關(guān)動(dòng)作較為頻繁，球閥使用環(huán)境也較為苛刻、惡劣，為了保證球閥在線開關(guān)平穩(wěn)順暢、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，所以對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求做到細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)也要周期性地對球閥進(jìn)行檢查、清洗及維護(hù)。
金屬硬密封球閥關(guān)閉件球體繞閥體中心線作旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟、關(guān)閉的一種閥門，密封件嵌于不銹鋼閥座內(nèi)，金屬閥座尾端設(shè)有彈簧，當(dāng)密封面磨損或者燒毀時(shí)，在彈簧作用下推動(dòng)閥座與球體形成金屬密封。其具有的自動(dòng)泄壓功能，當(dāng)閥門中腔介質(zhì)壓力超過彈簧預(yù)緊力，出口端閥座后退脫離球體，達(dá)到自動(dòng)泄壓效果，泄壓后閥座自動(dòng)復(fù)位，適用于水、溶劑、酸和天然氣等工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷等，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：
設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)按照: ASME B16.34,API6D等；
結(jié)構(gòu)長度按照: ASME B16.10；
連接端尺寸按照：ASME B16.5,ASME B16.25；
檢驗(yàn)和測試按照: API598；
防火設(shè)計(jì)按照：API607； 
2、金屬硬密封球閥卡澀解決措施原因分析
球閥的工作原理很簡單，借助手柄或其他驅(qū)動(dòng)裝置在閥桿上端施加一定的轉(zhuǎn)矩并傳遞給球體，使球體的通孔與閥體通道中心線重合或垂直，便完成了全開或全關(guān)的動(dòng)作。從現(xiàn)場工況分析，金屬硬密封球閥多用于高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)、顆粒硬度高等介質(zhì)工況，經(jīng)過對球閥多年的不斷研究及維修經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對金屬硬密封球閥開關(guān)卡澀作了一些簡單分析與研究，歸納出以下幾點(diǎn)主要原因：
（1）摩擦扭矩增大
由于現(xiàn)場工況的特殊性，一些固體顆粒介質(zhì)容易進(jìn)入閥座與閥體的配合間隙，對配合處易造成磨損、腐蝕，進(jìn)而造成閥座與球體密封面的摩擦扭矩增大。
（2）金屬粘結(jié)現(xiàn)象
這是由硬質(zhì)涂層選擇上不匹配所造成的，由于粉煤介質(zhì)在高溫高壓下，在管線中的流動(dòng)速度很快，沖刷嚴(yán)重，所以造成密封面發(fā)生損壞（圖4）及粘結(jié)現(xiàn)象（圖4）。
（3）憋壓卡澀現(xiàn)象
在鎖斗閥中，閥門在線工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高壓差，且閥門內(nèi)部壓差會(huì)急劇升高，就會(huì)造成這一現(xiàn)象。
（4）零件磨損、腐蝕、損壞等現(xiàn)象
通過對閥門解體維修是發(fā)現(xiàn)，閥門內(nèi)部零件有嚴(yán)重?fù)p壞和磨損腐蝕的現(xiàn)象。
（5）驅(qū)動(dòng)裝置及氣路附件出現(xiàn)故障
二、金屬硬密封球閥卡澀解決措施主要零件及材質(zhì)：
| 序號(hào) | 零件名稱 | 材質(zhì) | 序號(hào) | 零件名稱 | 材質(zhì) | | GB | ASTM | GB | ASTM | | 1 | 閥虂E | WCB | A216-WCB | 8 | 彈簧 | 60Si2Mn | AISI 9260 | | 2 | 密封圈 | 柔性石墨 | 柔性石墨 | 9 | 墊片 | 柔性石墨+不銹鋼 | B12.10-304/F.G | | 3 | 閥讈E | 1Cr18Ni9Ti | 304 | 10 | 帖菹 | 柔性石墨 | 柔性石墨 | | 4 | 球虂E | 1Cr13 | A276-420 | 11 | 帖菹壓蓋 | WCB | A216-WCB | | 5 | 螺母 | 35 | A194-2H | 12 | 擋圈 | 65Mn | AISI 1066 | | 6 | 螺謥E | 35CrMoA | A193-B7 | 13 | 閥桿 | 1Cr13 | A276-410 | | 7 | 座祦E | 1Cr18Ni9Ti | 304 | 14 | 螺釘 | 35 | A193-B7 |
三、金屬硬密封球閥卡澀解決措施主要性能規(guī)范： 
| 壓力等級 | 公稱壓力 | 磅級 | | 1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.4 | 10.0 | 150 | 300 | 400 | 600 | | 試驗(yàn)壓力 | 殼體試褋E | 2.4 | 3.75 | 6.0 | 9.6 | 15.0 | 3.03 | 7.5 | 10.2 | 15.0 | | 密封試褋E | 1.76 | 2.75 | 4.4 | 7.04 | 11.0 | 2.2 | 5.5 | 7.48 | 11.0 | | 適用工縼E | 適用介質(zhì) | 紙漿、漿料、粉塵及各種固體顆粒介質(zhì) | | 適用溫度 | -196~≤550E | | 適用規(guī)范 | 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) | GB12237-89 API60 JP17S-48 | | 法蘭尺寸按 | JB79-59、GB91133、HG20592-97 ANSI B16.5 JIS B2212-2214 | | 結(jié)構(gòu)長度按 | GB12221-89 ANSI B16.0 JIS B2002 |
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3、金屬硬密封球閥卡澀解決措施解決措施
如果球閥在線運(yùn)行時(shí)能避免以上這些問題的發(fā)生或?qū)@些問題能夠及時(shí)的解決，就能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高產(chǎn)量并降低成本。 
（1）為了防止介質(zhì)物料進(jìn)入閥桿內(nèi)部，所以對閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到現(xiàn)場的工況需求。首先采取閥桿擋灰圈的設(shè)計(jì)（圖示5），這是針對應(yīng)用在固體、漿料和含有顆粒介質(zhì)的系統(tǒng)，密封圈很好地阻擋了顆粒介質(zhì)進(jìn)入閥桿與軸套間；其次采取的雙軸承設(shè)計(jì)（圖6），一方面增加了轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，使閥桿很難發(fā)生粘接而影響閥門轉(zhuǎn)矩，另一方面雙軸承采用特殊的摩擦副配對，使雙軸承能夠更加靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，大大降低了該處的摩擦力矩，從而降低了整臺(tái)閥門的開關(guān)扭矩，良好地保證了閥桿啟閉的靈活性，保證閥門的開關(guān)穩(wěn)定及順暢。
（2）為了避免金屬粘結(jié)現(xiàn)象，所以應(yīng)該針對不同工況應(yīng)采用的硬密封材料硬密封材料由硬質(zhì)涂層材料和基體材料組成，基體材料必須具有良好的加工性能，同時(shí)應(yīng)具備良好的高溫或低溫機(jī)械性能，足夠的抗腐蝕能力。硬質(zhì)涂層必須具有耐磨、耐腐蝕、高結(jié)合力、較低的孔隙率和低摩擦性能，同時(shí)還得考慮不同的基體材料需要不同的涂層工藝，以保證不會(huì)影響基體材料的性能，發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，影響閥門的開關(guān)。
（3）要解決閥門憋壓卡澀的問題，閥門應(yīng)采取自動(dòng)泄壓結(jié)構(gòu)，當(dāng)中腔壓力出現(xiàn)異常升高現(xiàn)象時(shí)，中腔介質(zhì)能依靠本身的推力推動(dòng)閥座而自動(dòng)泄壓，從而確保閥門安全級運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
（4）保證加工精度，從一些零件的損壞現(xiàn)象，不難發(fā)現(xiàn)許多零件的拉傷都集中在一個(gè)部位，無論是軸套還是球體下凸臺(tái)，均不是整個(gè)面拉傷，僅僅是特定區(qū)域拉傷，這說明球體底軸與閥桿軸心發(fā)生了偏斜，這是由于軸孔與底軸偏心造成的; 首先就是要保證其加工精度的要求，使上下軸孔與球體中心軸線、閥桿中心軸線同心，說明零件的加工精度對閥門的穩(wěn)定運(yùn)行是起到關(guān)鍵性作用的，所以應(yīng)編制優(yōu)良的加工藝以及采取數(shù)控機(jī)床等高精度的加工設(shè)備進(jìn)行加工生產(chǎn)，保證零件的加工精度。
（5）在對閥門的驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工況的需求，合理的、正確的選擇驅(qū)動(dòng)裝置 ，再有平時(shí)應(yīng)該經(jīng)常檢查氣路附件及管線，保證氣路管線連接密封可靠，驅(qū)動(dòng)裝置開關(guān)平穩(wěn)順暢。不得出現(xiàn)電磁閥的閥芯損壞，鐵芯卡死、線圈燒壞等現(xiàn)象，氣缸存在漏氣及其密封件損壞等問題。 
金屬硬密封球閥卡澀解決措施結(jié) 語
通過多年設(shè)計(jì)研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)的積累及現(xiàn)場實(shí)際工況的應(yīng)用證明，金屬硬密封球閥開關(guān)卡澀問題是可以避免和解決的，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。硬密封球閥是新的技術(shù)結(jié)合而設(shè)計(jì)的雙線密封結(jié)構(gòu)，可自然泄壓閥座，能保證高、低壓和真空狀態(tài)下的可靠密封。當(dāng)介質(zhì)壓力運(yùn)行在低壓區(qū)時(shí)，閥座密封圈與球體接觸面積較小，故有較大的密封比壓，確保閥座可靠密封，當(dāng)介質(zhì)壓力運(yùn)行在較高位時(shí)，閥座密封圈與球體的接觸面積變大，故閥座密封圈能承受較大的介質(zhì)推力而不會(huì)損壞。采用金屬密封耐高溫組合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的球閥可用于更高的溫度。這種結(jié)構(gòu)具有單向密封功能。
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