引言

球型調節閥越來越多地應用於石油化工裝置中，如聚乙烯生產實（shí）驗裝置中，其應用介質在有機溶劑、氣、水的基礎上增加了（le）高聚合粉（fěn）料（含有機溶（róng）劑（jì））等高黏結性、高硬度（dù）的塑化料固體（tǐ）顆粒。由於固體顆粒（lì）介質的特殊性和有機溶劑（如己烷）的易（yì）揮發性等原因，應用於此類介質的球閥使用一段時間後，易出現內漏、卡澀，開關不到位等故障。此時，執行器的（de）持續（xù）輸出力可能對（duì）球閥整體主要操作件造成破壞，閥門被（bèi）迫下線維修，進而（ér）影響生產裝置的運行（háng）。目前，不管是進口品牌硬密封球閥，還是國內生產的硬密（mì）封球閥，應用於固體顆粒介質工段時，均容易出現內（nèi）漏（lòu）和卡澀現象。為了增加係統在線正常運行的時間，國內（nèi）一（yī）些閥門製作公司如鞍山熱工、大連亨利、重慶川儀等對金屬硬密封球閥（fá）結構進行了優化，通（tōng）過改進球閥的內部結構，比如Z新設計研發的專利（lì）：刮刀式雙向高溫金（jīn）屬硬密封球閥，優化後的金屬硬密封球閥在含固體顆粒介（jiè）質工段的運行效果良好，值得提倡石油化工生產顆粒狀（zhuàng）粉料的（de）裝（zhuāng）置使用。

1、 損壞原因分析

根據客戶使用情況調查，應（yīng）用（yòng）於固（gù）體顆粒工段的金屬硬（yìng）密封（fēng）球閥（fá），故障頻（pín）率較高，容易出現內漏、卡澀等故（gù）障，通常金屬硬密封（fēng）在線運行時間Z多為半年左（zuǒ）右，甚至（zhì）兩（liǎng）三個（gè）月就出現故（gù）障，這也（yě）成（chéng）為製約整個裝置長期運行的瓶頸。

1.1 內（nèi）漏原因分析（xī）

球閥內漏與工藝介質的性質、運行條件、密封副塗層（céng）材料的選擇（zé）等（děng）因素相關。球閥內漏（lòu）主要原因：密封麵塗層衝刷；介質對密封麵的剝落與腐（fǔ）蝕（shí）。一研究（jiū）表明，金屬硬（yìng）密封球閥、密封副塗層之間存在著粘結的現象，如果密封副塗（tú）層（céng）選取不合適，密封麵之間就會產（chǎn）生嚴重的粘（zhān）結，在開關過（guò）程中密封麵之間就（jiù）嚴重拉傷。球閥在開啟瞬間，由於上下遊相（xiàng）對（duì）壓（yā）差較大（dà）流通間隙較小，流速較快，此（cǐ）時固體顆粒介（jiè）質會對球閥密封副塗（tú）層產生強烈（liè）的衝刷，隨（suí）著球閥開關頻（pín）率不斷增加，衝刷（shuā）增加（jiā），Z終導致球閥（fá）嚴重內（nèi）漏。

聚乙烯下料球閥閥座內固體顆粒殘留照片

1.2 卡澀及開（kāi）關不到位原因分析

固體顆粒用球閥（fá）出現卡澀及開關不到位的直（zhí）接原因（yīn）：密封麵拉傷；固（gù）體顆粒介質在（zài）閥腔內堆積；軸承、軸套等不做硬化處理或設計結構不合理。有些工段開啟壓差很大，溫（wēn）度較高，導致密封麵摩擦力較大，開關所需的克服摩擦力所做（zuò）的功大部分（fèn）轉化為熱能，升高了密封麵的溫度，更加增大（dà）了附著磨損和氧化磨損的趨勢。隨著開（kāi）關次數的增加，密封麵很容易拉傷，造成開（kāi）關卡澀（sè）。采用雙重軸承設計和軸套硬化處理，既（jì）增加閥杆（gǎn）轉動的（de）旋轉點，又通過增（zēng）加不同硬度的硬化材料提高了雙重軸承和軸套硬化（huà）的耐磨性和（hé）強度（dù），保證了閥（fá）門長期高頻率的開關而不會導致閥杆與軸承、軸套拉傷。

下料端（duān）球閥入口處顆粒堵塞照片

2 、處理辦法

粉料用金屬硬密封球（qiú）閥（fá），由於其應用介質的特殊性（xìng），密封麵的整體（tǐ）壽命均較短（duǎn），無法很好地滿足現場實際使用（yòng）需求，存在很大的安全隱患。因而應從閥門整體結構出發，對閥門進行優化設計，如密封麵材質選擇、開口碟簧設計（jì）、卸灰槽設計、閥座結（jié）構（gòu）優化等，可有效（xiào）提（tí）高應用於（yú）固體顆粒的硬密封球閥密封麵的使用壽命，進而可提高整個球閥在（zài）線運行時間。

2.1 密封麵材（cái）質選擇

經過國（guó）內外許多球閥供應商實驗（yàn）研究表明，密封麵的塗層材料（liào）選擇並非越硬越好，也沒有Z佳的適用於任何場合的特殊材料。根據工藝介（jiè）質（zhì）條件及操作要求，采用合適的硬質（zhì）合金材料，並采用合理的密封結（jié）構，才能（néng）有效預防密封（fēng）副粘結。在密（mì）封麵材料選擇上，該公司通過大量的（de）試驗，對幾十種密封副材料進行（háng）配比試驗，從中挑出了具有超強工況針對（duì）性，抗粘接性（xìng）、抗（kàng）氧化性、良好導熱性及導電性的硬質合金塗層（céng）材料。該硬質合金塗層徹底解決了高壓、高（gāo）溫（wēn）、純淨氣體工況下，硬質合金粘結、氧化、熱量積累以及靜（jìng）電放電等難題，其應用於固（gù）體顆粒介質時，無論（lùn）在耐磨性能還是使用壽命上都得到了很大的提升。在密封結構上，該公司采用定量壓縮（suō）、雙軸承（chéng）、開口碟簧補償等結構設計，保證高溫（wēn）、常溫和低溫（wēn）下開關扭矩穩（wěn）定及開關到位。

球閥硬密封圈照片

2.2 開口碟簧設計

固體顆粒球閥越來越（yuè）多地選（xuǎn）用碟簧。通常情況下，應?碟簧的球閥即使在無壓狀態下（xià），開啟與（yǔ）關閉過程中產生的扭矩亦不相同，開啟過程（chéng）中扭矩波動不大，但關閉過程（chéng）出（chū）現扭矩先Z大再突然（rán）變（biàn）小然後再逐漸增大的現象。原因是球體（tǐ）在關（guān）閉的過程中，閥（fá）座的（de）側斜（xié）造成起始位置與關閉位（wèi）置的碟（dié）簧預緊力（lì）不同，相（xiàng）應的球座密封副之間產生的摩擦力不同。開口碟簧可解（jiě）決閥門開啟與關閉扭矩不同（tóng）的問題。球閥（fá）開啟或關閉過程中，開口碟簧使開口側（cè）碟簧（huáng）力變小，此（cǐ）時雖然閥座側斜，一側的碟簧壓縮量會增大，但由於開口的影響，使兩側（cè）的力基本相同，保（bǎo）證球閥關閉與開啟過程中球座密封副塗層產生的摩擦力（lì）矩基（jī）本恒定，降低了整台球閥的開關扭矩，有效降（jiàng）低了閥門卡（kǎ）澀（sè）故障。

2.3 卸灰（huī）槽設計

進入到碟簧位置的物料相對螺旋彈簧較易排出，但物（wù）料同樣會進入碟簧部位，在碟簧（huáng）與閥體或閥帽之間形成的（de）三角區（qū）域內形成堆（duī）積。而且隨著壓力（lì）的變化，閥座組件會產生少量的位移，碟簧（huáng）變形產（chǎn）生的空隙就（jiù）會被固體或漿料介（jiè）質填滿，使碟簧無法複位（wèi），失去其固有的（de）彈性（xìng）補償功能而處於卡死（sǐ）狀態（tài），從而造（zào）成球體與閥座之間的摩擦力隻增不減，越來越大，Z終（zhōng）導（dǎo）致球閥開始出現卡澀現象，直至執行器無法驅動（dòng）球閥，Z終導致球閥故（gù）障。該（gāi）公司設計的球閥卸灰槽已很好地解決了這一（yī）難題。物（wù）料進入碟簧後，通過卸灰槽（cáo）排（pái）出（chū）碟簧後麵的灰或漿料，碟簧不會被卡死，良好地保證了閥座的靈活（huó）性，從而使該處扭（niǔ）矩很好地（dì）控製在設計範圍內，保證了係統的正常運（yùn）行。除了上述所提及的優化設（shè）計，針對固體顆粒介質用（yòng）球閥，該公司設（shè）計、生產此類閥門時（shí）還確保了以下方麵：

（1）閥座邊緣銳（ruì）利，起刮刀（dāo）作用，防止（zhǐ）固體顆粒進入閥座與球體的縫隙。

（2）閥座環與閥體內的閥座槽的（de）表（biǎo）麵粗糙度與尺寸公差合理，保證其間的石墨密（mì）封材料在規定的操作及設計溫度下不會被擠壓，同時防止由於熱膨脹引起的閥座粘結。

（3）座槽內的閥座環支撐部件在球閥運轉過程中不會發生傾斜。

（4）閥座表麵具（jù）有足夠（gòu）的硬度，無汙跡、裂縫或凹痕。

3 、結論

金屬硬密封球閥應用於懸浮液、渣漿、聚乙烯粉等固體顆粒介質時，易出現內漏、卡澀、開關不到位等故障。通（tōng）過（guò）優化球閥的（de）內部結構，比如Z新（xīn）設計（jì）研發的刮刀式雙向高溫金屬硬密封球閥，有效防止了閥腔內介質雜質進入閥體與閥座之間的（de）腔內，設計生產出來的球閥具有（yǒu）壽命長，耐高溫、耐磨（mó）損、耐衝刷等特點，已廣泛應用於高溫、高壓、腐蝕（shí）、結晶、沉澱（diàn）性介質工況，如石（shí）油化（huà）工裝置生產的的固體顆粒產品下（xià）料（liào）輸送等管線上，效果很好（hǎo）。

（來源：網絡）