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金屬硬密封球閥卡澀解決措施

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詳細(xì)介紹

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(xiàn)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的卡澀問(wèn)題,并提出了解決措施。如果產(chǎn)品在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)能避免這些問(wèn)題的發(fā)生或?qū)@些問(wèn)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(duì)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(duì)用戶(hù)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?lài)娡俊㈡嚮鶉姾?、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。

Q47H金屬硬密封固定球閥27.jpg

金屬硬密封球閥卡澀解決措施

防止閥門(mén)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(mén)無(wú)法開(kāi)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(mén)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(guò)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(mén)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(mén)的密封面采用金屬對(duì)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(mén)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(mén)進(jìn)出口兩端同時(shí)受壓,閥門(mén)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(guò)泄放閥排出。

API美標(biāo)法蘭球閥9.jpg

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(chǎng)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(kāi)關(guān)卡澀,影響了客戶(hù)系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)作,這也勢(shì)必會(huì)影響生產(chǎn)效率,增加運(yùn)行成本。因此,本文對(duì)金屬硬密封球閥開(kāi)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。

304不銹鋼球閥026.jpg

1、金屬硬密封球閥卡澀解決措施開(kāi)關(guān)過(guò)程介紹
球閥的工作原理是靠旋轉(zhuǎn)閥芯(球體)來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,圖1閥門(mén)處于關(guān)閉位置,圖2閥門(mén)處于開(kāi)啟位置。如圖所示球體繞閥體中心線(xiàn)作90°旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到開(kāi)啟、關(guān)閉的狀態(tài)。
由于現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)及設(shè)備的工作需要,球閥開(kāi)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(xiàn)開(kāi)關(guān)平穩(wěn)順暢、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,所以對(duì)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(duì)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(xiàn)作旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到開(kāi)啟、關(guān)閉的一種閥門(mén),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(mén)中腔介質(zhì)壓力超過(guò)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(guò)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(zhǎng)度按照: ASME B16.10;
連接端尺寸按照:ASME B16.5,ASME B16.25;
檢驗(yàn)和測(cè)試按照: API598;
防火設(shè)計(jì)按照:API607;

304不銹鋼球閥24.jpg

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(jiǎn)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(xiàn)重合或垂直,便完成了全開(kāi)或全關(guān)的動(dòng)作。從現(xiàn)場(chǎng)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(guò)對(duì)球閥多年的不斷研究及維修經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,對(duì)金屬硬密封球閥開(kāi)關(guān)卡澀作了一些簡(jiǎn)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(chǎng)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(duì)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(xiàn)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(mén)在線(xiàn)工作時(shí),會(huì)產(chǎn)生較高壓差,且閥門(mén)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(guò)對(duì)閥門(mén)解體維修是發(fā)現(xiàn),閥門(mén)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  

304不銹鋼球閥00.jpg

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(chēng)材質(zhì)序號(hào)零件名稱(chēng)材質(zhì)
GBASTMGBASTM
1閥虂EWCBA216-WCB8彈簧60Si2MnAISI 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E1Cr18Ni9Ti30410帖菹柔性石墨柔性石墨
4球虂E1Cr13A276-42011帖菹壓蓋WCBA216-WCB
5螺母35A194-2H12擋圈65MnAISI 1066
6螺謥E35CrMoAA193-B713閥桿1Cr13A276-410
7座祦E1Cr18Ni9Ti30414螺釘35A193-B7

三、金屬硬密封球閥卡澀解決措施主要性能規(guī)范:

Q47F固定式球閥1.jpg

壓力等級(jí)公稱(chēng)壓力磅級(jí)
1.62.54.06.410.0150300400600
試驗(yàn)壓力殼體試褋E2.43.756.09.615.03.037.510.215.0
密封試褋E1.762.754.47.0411.02.25.57.4811.0
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~≤550E
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(zhǎng)度按GB12221-89  ANSI B16.0  JIS B2002










3、金屬硬密封球閥卡澀解決措施解決措施
如果球閥在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)能避免以上這些問(wèn)題的發(fā)生或?qū)@些問(wèn)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。

API美標(biāo)法蘭球閥18.jpg

(1)為了防止介質(zhì)物料進(jìn)入閥桿內(nèi)部,所以對(duì)閥門(mén)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(chǎng)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(duì)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(mén)轉(zhuǎn)矩,另一方面雙軸承采用特殊的摩擦副配對(duì),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(mén)的開(kāi)關(guān)扭矩,良好地保證了閥桿啟閉的靈活性,保證閥門(mén)的開(kāi)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(duì)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(mén)的開(kāi)關(guān)。
(3)要解決閥門(mén)憋壓卡澀的問(wèn)題,閥門(mén)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(mén)安全級(jí)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(wú)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(shuō)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(xiàn)、閥桿中心軸線(xiàn)同心,說(shuō)明零件的加工精度對(duì)閥門(mén)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(duì)閥門(mén)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(xiàn),保證氣路管線(xiàn)連接密封可靠,驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)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(xiàn)圈燒壞等現(xiàn)象,氣缸存在漏氣及其密封件損壞等問(wèn)題。

Q47H金屬硬密封固定球閥11.jpg

金屬硬密封球閥卡澀解決措施結(jié)  語(yǔ)
通過(guò)多年設(shè)計(jì)研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)的積累及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況的應(yīng)用證明,金屬硬密封球閥開(kāi)關(guān)卡澀問(wèn)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(xiàn)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。