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等工況下，經常會選用硬密封球閥，但是這類存在閥門壽命低, 泄漏量大, 質保期短的現象。我公司潛心研究了一種耐沖蝕超硬密封結構球閥，提出一種全新概念的高質量,行程了高檔次, 耐沖蝕, 質保期長的硬密封球閥系列產品。

    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勢, 也是國內外閥門制造商研發的重點課題。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 ℃, 使球閥使用領域受到了極大的限制。目前國內金屬密封球閥密封面采用氮化處理,鍍硬鉻或噴焊CoCrW 硬質合金等硬化工藝, 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需求。

    二十世紀末, 國內外在原有浮動球閥和固定式球閥座結構基礎上基本形成幾種具有代表性的硬密封球閥改進工藝，1、閥門結構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、采用國內外先進的HVOF 噴涂技術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的高新技術,在處于研發期并逐步探索形成一套比較成熟經驗。3、最大限度的提高球體與密封面的硬度是保證高溫、高壓、腐蝕和顆粒性介質狀態下密封面使用壽命的關鍵。4、改進球閥傳統的密封機理設計是新結構球閥的創新。傳統的球閥設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構, 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鍵技術。Cr2O3 、ZrO2 、Al2O3 、Ni 基合金和WC 等超硬密封材料能滿足高溫、高壓、腐蝕顆粒狀介質條件下的密封功能條件要求。同時也給產品制造加工、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, 是產品研制成功的關健

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

    裝配  閥體與閥蓋裝配時, 調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, 首先調整閥座寬度, 再調整墊片厚度。對于固定球閥, 首先調整閥座寬度,再調整彈簧預緊力。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閥門使用高參數的有效措施。金屬閥座密封必須吻合, 產生一定比壓才能實現密封。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球體, 壽命才能延長, 而這種情況是很難實現的, 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。