金属硬密封球阀的改进

    在高温、高压、高流速剧烈冲刷腐蚀、含有高强度颗粒介质等工况下，经常会选用硬密封球阀，但是这类存在阀门寿命低, 泄漏量大, 质保期短的现象。我公司潜心研究了一种耐冲蚀超硬密封结构球阀，提出一种全新概念的高质量,行程了高档次, 耐冲蚀, 质保期长的硬密封球阀系列产品。

    球阀流阻小, 流向不受限制, 启闭迅速与其他类阀门相比具有综合性能好的优势, 也是国内外阀门制造商研发的重点课题。若球阀密封面材料采用的是四氟乙烯, 尼龙1010 、聚酰亚氨等非金属材料, 其密封材料承受的比压q ≤20 MPa , 温度t≤180 ℃, 使球阀使用领域受到了极大的限制。目前国内金属密封球阀密封面采用氮化处理,镀硬铬或喷焊CoCrW 硬质合金等硬化工艺, 但仍然解决不了高压下密封面擦伤, 高温下密封面耐磨性下降的缺陷。该项目采用喷涂等工艺, 根据使用条件采取不同喷涂方法, 可以最大限度满足阀门运行参数需求。

    二十世纪末, 国内外在原有浮动球阀和固定式球阀座结构基础上基本形成几种具有代表性的硬密封球阀改进工艺，1、阀门结构主要提高密封面硬度及弹性, 延长密封材料的使用寿命则采用改进机械传动模式, 摆脱或减少球体与密封面摩擦接触防止擦伤, 以提高或延长阀门使用寿命。2、采用国内外先进的HVOF 喷涂技术使球体与密封面形成超硬密封, 密封面硬度HRC ≥73 。HVOF 喷涂是目前我公司近期研发的高新技术,在处于研发期并逐步探索形成一套比较成熟经验。3、最大限度的提高球体与密封面的硬度是保证高温、高压、腐蚀和颗粒性介质状态下密封面使用寿命的关键。4、改进球阀传统的密封机理设计是新结构球阀的创新。传统的球阀设计采用球体与密封面为线接触, 密封圈承受比压过大, 密封圈变形是球阀使用寿命低的主要因素。超硬密封球阀密封面采用新型结构, 密封面承受比压相对减小, 对提高球阀的使用寿命提供了保证。采用耐高温、耐腐蚀的弹簧(板弹簧、圆柱形弹簧) , 保证高温、高压阀门在低压下密封可靠性。采用填充金属骨架填料保证高温、高压条件下阀杆密封可靠。5、采用先进的加工工艺和装配工艺, 超硬密封球阀采用先进的热喷涂技术为超硬密封球阀提供了工艺保证。球体、密封圈及密封面的制造精度、光洁度和吻合度则是超硬密封球阀研制成功的关键技术。Cr2O3 、ZrO2 、Al2O3 、Ni 基合金和WC 等超硬密封材料能满足高温、高压、腐蚀颗粒状介质条件下的密封功能条件要求。同时也给产品制造加工、装配带来难度。6、加工工艺  超硬密封球阀球体和密封圈密封面硬度为1000～1300HV (69～75HRC) , 在此硬度基础上球体及密封圈制造精度、光洁度, 球面与密封圈吻合度, 是产品研制成功的关健

    球体 粗加工成型→喷涂超硬密封材料(专用设备、工装) →超硬密封面研磨(专用设备、专用夹具、特制磨料) →抛光。

    阀座 粗加工成型→喷涂超硬密封材料(专用设备、工装) →超硬密封面研磨(专用设备、专用夹具、特制磨料) →抛光。

    装配  阀体与阀盖装配时, 调整好阀座与球体的配合尺寸, 保证球体中心与阀杆轴同心, 保证球阀密封可靠性。对于浮动球阀, 首先调整阀座宽度, 再调整垫片厚度。对于固定球阀, 首先调整阀座宽度,再调整弹簧预紧力。整机装配后, 阀门开启灵活, 球体与阀座密封面吻合度100 %。扭矩达到设计要求后, 按标准进行壳体试验, 密封试验。采用金属硬密封是实现阀门使用高参数的有效措施。金属阀座密封必须吻合, 产生一定比压才能实现密封。通常条件下球体与金属阀座密封在无摩擦或少摩擦条件旋转球体, 寿命才能延长, 而这种情况是很难实现的, 使用条件也将大大受到限制。超硬密封球阀有效地解决此类问题, 显示出球阀的特殊功能。