硬密封球阀设计.pdf

大口径硬密封球阀的设计 1 概述 球阀由于具有启闭迅速、轻便、流体阻力小，结构简单、体积小、重 量轻、密封可靠、维修方便等特点，因此被广泛应用于化工、石油、发电、 原子能等各行业的管道上。近年来，随着材料和制造技术的发展，中、小 口径球阀已满足不了市场发展的需要。本文探讨了一种适用于高温高压工 况下的大口径硬密封固定球球阀的结构设计。 2 分析 球阀按其结构形式一般分为浮动球球阀和固定球球阀两种。而浮 动球球阀一般用于中小口径，中低压管道。当阀门公称通径 DN ≥ 200mm,公称压力PN ≥600Lb 时,一般采用固定球球阀。 3 结构设计 针对大口径工况的需求，设计了大口径硬密封固定球球阀（图 1）。为便于装配，阀体采用三段式结构。 每一阀都有两个阀座，每个方向都能密 封，因而没有流向限制，是双向阀。法 兰式填料箱用螺栓与阀体连接，填料采 15 14 用柔性石墨，特别适用于高温高压工 13 12 况。填料装在填料箱内，使更换填料更 11 10 加方便。填料箱底部的台阶还具有防冲 9 出功能，防止上阀杆因介质压力过高而 8 7 冲出。上、下阀杆均设有摩擦系数低的 6 SF 型自润滑滑动轴承，减少摩擦，使 5 4 3 2 1 （图1 ） 操作更省力、更平稳。下阀杆处增加了 1 蝶形弹簧 2 、12上下阀杆 3 、11滑动轴承 4 、5 阀体 6 密封环 7 阀座 8 弹簧座 9 球体 10 弹簧 13 填料箱 蝶形弹簧，一是克服球体自重对阀门低 14 填料 15 驱动装置 压初始密封的影响，二是具备了防静电 功能。阀座后部设有弹簧座及弹簧，保证低压时阀座预紧力，保证密封。 阀座弹簧预紧组件，具有自紧特性，实现上游密封。结构设计充分考虑了 介质沉积、结垢对弹簧的影响，采用配合尺寸对其进行封闭。而且阀门流 量孔径与管线内径一致，以便管线清扫。 4 材料选择 首先，阀门的主要零件（阀体、球体、阀座、填料箱，阀杆等） 材质采用双相钢 S31803 （中国牌号为00Cr22Ni5Mo3N ）。球体及阀座 密封面喷焊不同牌号的硬质合金，喷焊层厚度为 2.5mm,其硬度差达 HRC50 。双相不锈钢 S31803 （00Cr22Ni5Mo3N ）硬度：HB ≤290 ，而 普通 ASTM A182 F316L+G510 的硬度：HB ≤180。阀门密封件材料 为双相钢喷焊硬质合金，不但硬度提高了，而且耐冲蚀性和抗擦伤性也 随之提高。其次，双相不锈钢与普通的316L 相比，耐晶间腐蚀性能更 加优良，不但增加了强度和韧性，而且更容易密封。双相钢材质的球阀 比普通的球阀使用寿命长一倍基至几倍。再次，普通的 ASTM A182 F316L+G510 球阀仅适用于尿素及甲胺液等腐蚀性介质，而双相钢球阀 不但适用于尿素及甲胺液等腐蚀性介质，而且适用于含硫化氢