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金屬硬密封球閥的改進

    在高溫、高壓、高流速劇烈沖刷腐蝕、含有高強度顆粒介質(zhì)等工況下，經(jīng)常會選用硬密封球閥，但是這類存在閥門壽命低, 泄漏量大, 質(zhì)保期短的現(xiàn)象。我公司潛心研究了一種耐沖蝕超硬密封結(jié)構(gòu)球閥，提出一種全新概念的高質(zhì)量,行程了高檔次, 耐沖蝕, 質(zhì)保期長的硬密封球閥系列產(chǎn)品。

    球閥流阻小, 流向不受限制, 啟閉迅速與其他類閥門相比具有綜合性能好的優(yōu)勢, 也是國內(nèi)外閥門制造商研發(fā)的重點課題。若球閥密封面材料采用的是四氟乙烯, 尼龍1010 、聚酰亞氨等非金屬材料, 其密封材料承受的比壓q ≤20 MPa , 溫度t≤180 ℃, 使球閥使用領(lǐng)域受到了極大的限制。目前國內(nèi)金屬密封球閥密封面采用氮化處理,鍍硬鉻或噴焊CoCrW 硬質(zhì)合金等硬化工藝, 但仍然解決不了高壓下密封面擦傷, 高溫下密封面耐磨性下降的缺陷。該項目采用噴涂等工藝, 根據(jù)使用條件采取不同噴涂方法, 可以最大限度滿足閥門運行參數(shù)需求。

    二十世紀末, 國內(nèi)外球閥在原有浮動球閥和固定式球閥座結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上基本形成幾種具有代表性的硬密封球閥改進工藝，1、閥門結(jié)構(gòu)主要提高密封面硬度及彈性, 延長密封材料的使用壽命則采用改進機械傳動模式, 擺脫或減少球體與密封面摩擦接觸防止擦傷, 以提高或延長閥門使用壽命。2、采用國內(nèi)外先進的HVOF 噴涂技術(shù)使球體與密封面形成超硬密封, 密封面硬度HRC ≥73 。HVOF 噴涂是目前我公司近期研發(fā)的高新技術(shù),在處于研發(fā)期并逐步探索形成一套比較成熟經(jīng)驗。3、最大限度的提高球體與密封面的硬度是保證高溫、高壓、腐蝕和顆粒性介質(zhì)狀態(tài)下密封面使用壽命的關(guān)鍵。4、改進球閥傳統(tǒng)的密封機理設(shè)計是新結(jié)構(gòu)球閥的創(chuàng)新。傳統(tǒng)的球閥設(shè)計采用球體與密封面為線接觸, 密封圈承受比壓過大, 密封圈變形是球閥使用壽命低的主要因素。超硬密封球閥密封面采用新型結(jié)構(gòu), 密封面承受比壓相對減小, 對提高球閥的使用壽命提供了保證。采用耐高溫、耐腐蝕的彈簧(板彈簧、圓柱形彈簧) , 保證高溫、高壓閥門在低壓下密封可靠性。采用填充金屬骨架填料保證高溫、高壓條件下閥桿密封可靠。5、采用先進的加工工藝和裝配工藝, 超硬密封球閥采用先進的熱噴涂技術(shù)為超硬密封球閥提供了工藝保證。球體、密封圈及密封面的制造精度、光潔度和吻合度則是超硬密封球閥研制成功的關(guān)鍵技術(shù)。Cr2O3 、ZrO2 、Al2O3 、Ni 基合金和WC 等超硬密封材料能滿足高溫、高壓、腐蝕顆粒狀介質(zhì)條件下的密封功能條件要求。同時也給產(chǎn)品制造加工、裝配帶來難度。6、加工工藝  超硬密封球閥球體和密封圈密封面硬度為1000～1300HV (69～75HRC) , 在此硬度基礎(chǔ)上球體及密封圈制造精度、光潔度, 球面與密封圈吻合度, 是產(chǎn)品研制成功的關(guān)健

    球體 粗加工成型→噴涂超硬密封材料(專用設(shè)備、工裝) →超硬密封面研磨(專用設(shè)備、專用夾具、特制磨料) →拋光。

    閥座 粗加工成型→噴涂超硬密封材料(專用設(shè)備、工裝) →超硬密封面研磨(專用設(shè)備、專用夾具、特制磨料) →拋光。

    裝配  閥體與閥蓋裝配時, 調(diào)整好閥座與球體的配合尺寸, 保證球體中心與閥桿軸同心, 保證球閥密封可靠性。對于浮動球閥, 首先調(diào)整閥座寬度, 再調(diào)整墊片厚度。對于固定球閥, 首先調(diào)整閥座寬度,再調(diào)整彈簧預(yù)緊力。整機裝配后, 閥門開啟靈活, 球體與閥座密封面吻合度100 %。扭矩達到設(shè)計要求后, 按標準進行殼體試驗, 密封試驗。采用金屬硬密封是實現(xiàn)閥門使用高參數(shù)的有效措施。金屬閥座密封必須吻合, 產(chǎn)生一定比壓才能實現(xiàn)密封。通常條件下球體與金屬閥座密封在無摩擦或少摩擦條件旋轉(zhuǎn)球體, 壽命才能延長, 而這種情況是很難實現(xiàn)的, 使用條件也將大大受到限制。超硬密封球閥有效地解決此類問題, 顯示出球閥的特殊功能。