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硬密封球閥在使用工況上比軟密封球閥要嚴苛很多，高溫矩允、強腐蝕以及粉塵糯驯、顆粒、泥漿等介質(zhì)對硬密封球閥的持續(xù)使用造成了相當大的障礙赵椰。在硬密封球閥的使用過程中耙福，常常應(yīng)為工況或者人為的原因?qū)е麻y門出現(xiàn)故障而被迫維修。了解閥門故障產(chǎn)生的原因蠢琳，并找到預(yù)防故障的方法啊终，對于閥門行業(yè)工作者和產(chǎn)品使用者來說，都是必要且有效的傲须。

    本文針對性的對硬密封球閥進行分析蓝牲。并從客戶使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，拓展硬密封球閥產(chǎn)品設(shè)計及附屬配備應(yīng)注意的問題泰讽，并提出改善的方向例衍。

    從產(chǎn)品的使用角度來分類，硬密封球閥故障大致可以分為以下兩類：非技術(shù)類故障以及技術(shù)類故障已卸。

    1 非技術(shù)類故障

    此類故障是與技術(shù)無關(guān)的佛玄，即并非閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題或者內(nèi)部零件運行發(fā)生故障。因此，其故障原因一般是由外界條件導(dǎo)致梦抢。

    1.1 閥門選型的錯誤

    有的客戶在選擇閥門型號的時候般贼，由于對產(chǎn)品使用工況缺乏了解，或者處于成本的考慮奥吩，選擇的閥門不能滿足工況下工作溫度哼蛆、工作壓力、介質(zhì)腐蝕性划搓、沖蝕性的要求沮念，導(dǎo)致閥門一旦投入使用，就迅速出現(xiàn)故障验脐。

    因此澜碎，在選型過程中，客戶方或者設(shè)計院一定要把產(chǎn)品的使用可靠性放在*位织活，因此成本原因選擇過于低端的產(chǎn)品嫡境，產(chǎn)生故障造成損害，反而得不償失篡搓。這一點在工況嚴苛的硬密封球閥選型中帘圣，尤為重要。

    1.1.1 球座密封面噴涂硬質(zhì)合金面選材錯誤

    硬密封球閥的性能關(guān)鍵在于鋼球页镜、閥座的表面硬化處理饼酱。為了保證金屬對金屬的密封，硬密封球座之間密封比壓力遠大于普通球閥纸牌，這使金屬材料間容易出現(xiàn)咬合或者拉傷瘾显，這兩種情況都會直接導(dǎo)致球閥無法正常使用。目前應(yīng)用zui廣泛涎才，效果的球座表面硬化方法是噴涂硬質(zhì)合金技術(shù)（主要是鎳基合金和鉻基合金）鞋既，硬密封球閥的鋼球和閥座噴涂層很大程度上決定了球座密封面的使用性能和壽命，因此在實際復(fù)雜的工況中耍铜，要根據(jù)實際情況選擇硬質(zhì)合金層邑闺。

    硬質(zhì)合金層的選擇大致有兩個方向：一是追求其硬度，高硬度合金層耐磨損棕兼，耐沖蝕性能較強陡舅，常用于存在細小，堅硬的固體顆粒介質(zhì)工況（如煤化工伴挚、多晶硅行業(yè)）靶衍；二是追求其耐腐蝕性能，有些強腐蝕性介質(zhì)下茎芋，耐腐蝕合金層可以有效保護球座內(nèi)部基材颅眶，從而延長壽命蜈出，常用于強腐蝕性介質(zhì)工況（如石化、造紙行業(yè)）涛酗。硬密封球閥材料選型中净处，其球座密封面噴涂硬質(zhì)合金層的材料是重中之重，一定不能選擇與工況皮向、使用介質(zhì)條件不匹配的硬質(zhì)合金嘲陋。

    1.1.2 閥門一些內(nèi)件選材與工況溫度不符

    硬密封球閥中，有一些內(nèi)件的選材是與其使用工況溫度或介質(zhì)溫度密切相關(guān)的盘荸，比如填料、密封墊圈软健、閥桿護套等等．選擇硬密封球閥一般有兩種原因售检，一是工況溫度較高，軟密封閥座無法承受祸榨，二是介質(zhì)磨蝕能力彤擒、沖蝕能力較強，軟密封閥座不夠堅硬．可見硬密封球閥不等于高溫球閥垢雨，在某些工況中锯叮，它的使用溫度并不一定很高。

    當介質(zhì)溫度低于200℃時辐践，填料坦报、密封墊圈（包括體蓋密封墊圈、下閥桿密封墊圈狂鞋、中法蘭密封墊圈等）片择，閥桿護套等都可以選擇用合成塑料。這種配置與軟密封球閥中相關(guān)配件的配置類似骚揍。

    當介質(zhì)溫度高于200℃時字管，填料需要選用石墨（石墨耐溫性能強，高溫下性能基本無變化）信不，密封墊圈一般選用金屬絲包裹在石墨圈外圍（用石墨密封嘲叔，金屬絲定型），閥桿護套也要換成金屬材料抽活。

    所以硫戈，在硬密封球閥的選型過程中，工況溫度或介質(zhì)溫度是一定要作為必要因素之一來決定選型方向的酌壕。錯誤的內(nèi)件選擇掏愁，輕則造成成本浪費，重則導(dǎo)致閥門失效卵牍，無法使用果港。

    1.2 附屬件的選型故障

    閥門的附屬件包括驅(qū)動裝置桌懊、驅(qū)動裝置配套裝置以及連接驅(qū)動裝置的支架、聯(lián)接軸等配件潘谴。硬密封球閥的驅(qū)動裝置按照其動力來源可分為：杠桿手柄英嬉、鋼管手柄、渦輪執(zhí)行器哆沽、手輪離合減速器（用來切換手動操作或自動操作）份肠、自動執(zhí)行器（包括氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器贬嚷、電液動執(zhí)行器等）僧少。

    對于杠桿手柄、鋼管手柄汇光，齒輪機構(gòu)等依靠手動操作的驅(qū)動裝置供撵，根據(jù)產(chǎn)品的工作扭力值計算力矩，然后選擇合適的長度或則規(guī)格即可旱谐，當然材料的抗扭抗拉強度也是需要考慮的蔗括。

    對于自動執(zhí)行器的選型相對復(fù)雜一些。拿氣動執(zhí)行器舉例撤防，氣動執(zhí)行器分為單作用型和雙作用型虽风。雙作用型氣動執(zhí)行器開關(guān)都有彈簧力作用，扭力一致．單作用型的氣動執(zhí)行器開啟的時候要克服彈簧彈力作用寄月，關(guān)閉的時候靠彈簧力關(guān)閉辜膝，這樣，其輸出扭矩是一個范圍扭力值剥懒，增加了選型的難度内舟，一般安裝氣動執(zhí)行器，需要在閥門的工作扭力值基礎(chǔ)上初橘，乘以一個安全系數(shù)验游，防止由于范圍性變化的執(zhí)行器輸出扭矩出現(xiàn)操作力不夠的情況發(fā)生。

    一般在出廠的時候保檐，未到實際工況耕蝉，其實際工作扭力值是無法準確測量的，常用的標準是根據(jù)空載扭力值乘以一個介質(zhì)系數(shù)來估算其工作扭力值夜只。對于硬密封球閥垒在，要根據(jù)工況的不同選擇這個介質(zhì)系數(shù)，如果是顆粒扔亥、粉塵愚贩、泥漿介質(zhì)，這個系數(shù)就要取得盡量大些摹跑，一般在1.5～2這個范圍內(nèi)選擇米搭。

    除了執(zhí)行器本身的選型需要注意以外趴鹰，其附屬配件也要根據(jù)實際情況選型，如相關(guān)電磁閥避纤、減壓閥纠沉、閥位開關(guān)等等，如一個進氣量很大的氣動執(zhí)行器蜂棒，卻配備一個氣流量很小的電磁閥岔雾，這樣氣動執(zhí)行器進氣會很慢，閥門關(guān)閉變慢董株，密封面受沖蝕的時間就越長黑乞，不利于閥門使用壽命。而且膛姊，自動裝置的閥門的顯著優(yōu)勢就在于啟閉時間快捐煤，很多客戶要求在N秒內(nèi)完成啟閉動作，這就對相關(guān)配件的合理配置提出了更高的要求蓄诽。

    1.3 其他非技術(shù)型故障

    除了以上常見的選型錯誤導(dǎo)致的非技術(shù)型故障，在硬密封球閥的實際使用過程中媒吗，由于安裝的方向仑氛、步驟等沒有按照規(guī)范，也可能產(chǎn)生使用故障闸英，因此在閥門的使用過程中锯岖，應(yīng)遵照說明書，把該連接的位置連接好甫何，確保*出吹。

    2 技術(shù)類故障

    前文提到的非技術(shù)類故障都是人為因素造成的，來源于主觀原因辙喂，如果是足夠謹慎或者經(jīng)驗足夠豐富捶牢，是*可以避免的，其故障產(chǎn)生原因與閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)并無關(guān)系巍耗。而技術(shù)類故障秋麸。顧名思義，它是由于目前硬密球閥的技術(shù)還不夠完善造成的馆柬，很多時候我們只能盡量去減小它所帶來的影響筒臂，而很難*消除。當然吻霎，如果一個使用壽命為3個月的硬密封球閥脚自，經(jīng)過故障排除或者預(yù)防，能夠?qū)勖娱L至半年睹梢，那即使故障不能*杜絕联缝，也已經(jīng)可以被認為是成功的赢瘦。

    2.1 密封面破壞引起的泄漏

    對于球閥，甚至對于閥門來說了槽，密封面都是影響整個閥門工作的zui重要部位筐积。從球閥的工作原理來看，球閥是啟閉件蛙疗，其操作過程是鋼球在閥座上開啟或者關(guān)閉的過程珊求，如果在開啟或者關(guān)閉的過程中造成密封面的破壞，那密封面處就可能泄露曾蚊，造成閥門的內(nèi)漏赃阀，閥門即為失效。

    2.1.1 閥座彈簧的合理選用

    硬密封球閥與軟密封球閥的zui大區(qū)別在于擎颖，鋼球與閥座都是金屬材料榛斯，不同于軟密封鋼球是金屬，而閥座是非金屬搂捧。因此驮俗，密封機理也有所不同，軟密封球閥密封原理是：鋼球與閥座之間的密封力導(dǎo)致非金屬閥座發(fā)生形變允跑，將閥座與鋼球之間凸凹不平的線接觸轉(zhuǎn)變成接觸王凑，同時軟密封閥座被擠壓變形后，與鋼球表面進一步契合聋丝，補償鋼球表面的凸凹不平處索烹，如果鋼球與閥座的擠壓變形大一些或小一些，對密封性能影響不大弱睦；而硬密封球閥的密封原理是百姓，鋼球與閥座之間的密封力很難使金屬閥座發(fā)生形變，因此况木，需要用更大的密封力（相較于軟密封球閥來說）來使閥座密封面產(chǎn)生形變垒拢，從而達到鋼球和閥座的契合，從而達到密封搁蛤，但這種形變僅僅是細微的挥痊，如果鋼球閥座的擠壓力稍有變化，則可能無法密封建搞。從兩種機理的不同不難得出兩個結(jié)論：一芥嫉、硬密封球閥鋼球和閥座間擠壓力更大；二祈岔、硬密封球閥對于密封的調(diào)節(jié)功能要弱于軟密封球閥鲜附。

    由于硬密封球閥鋼球和閥座間擠壓力更大，在球閥進行啟閉轉(zhuǎn)換時口纸，金屬鋼球和金屬閥座之間產(chǎn)生滑動摩擦屋包，根據(jù)材料力學可以得知官孝，硬度相近的金屬間進行滑動摩擦很可能會拉傷密封面（在密封面產(chǎn)生劃痕）。在硬密封球閥中厌圈，一般采用在閥座后加彈簧（碟簧或柱簧）來對比壓力進行微調(diào)门俏。這樣，一定程度上使密封力在一定范圍內(nèi)摩疑，都能達到密封危融。

    2.1.2 閥座壓環(huán)的調(diào)節(jié)作用

    前文分析了彈簧的調(diào)節(jié)作用，彈簧的彈性與壓縮量是呈線性或者二次曲線函數(shù)關(guān)系的雷袋，且有效值范圍很短吉殃，所以僅僅在極細微小的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。當閥門出現(xiàn)泄漏而且比壓力高出標準或者低于標準閥位較大時楷怒，需要通過安裝在閥座后面的閥座壓環(huán)厚度來調(diào)節(jié)蛋勺。

    2.1.3 工況原因造成的密封面泄漏

    事實上，對于硬密封球閥的作用鸠删，造成zui大的困擾不是技術(shù)上的問題抱完，即使設(shè)計的足夠精密，在實際使用過程中刃泡，仍然會處一些問題乾蛤，這種問題一般出現(xiàn)在煤化工行業(yè)，多晶硅行業(yè)捅僵，這些工況的共同特征是，介質(zhì)不是由單一的氣體或液體組成眨层，其中有大量的固體顆粒荷右，這些固體顆粒對鋼球和閥座的流道口造成強烈的沖刷，甚至穿過流道口進入密封面捅硅，就能對密封面造成致命性的破壞完簿。

    對于這種情況導(dǎo)致的閥門返修情況占了維修量的20%以上。英密封球閥的鋼球和閥座密封面要求很高桅蕊，一旦劃痕超過0.1mm聚灸，基本上就沒有再研磨利用的可能，使用一旦出現(xiàn)這種情況阅牛，往往就是球座同時報廢．所以應(yīng)盡量把這種情況減少到zui低朱鹤。

    將閥座密封面兩側(cè)修出兩個階梯，即為“雙片式“結(jié)構(gòu)秫痪，兩側(cè)的階梯就像兩把雙片式延杯，在鋼球啟閉的過程中，可以有效的刮除吸附在鋼球上的固體顆粒叭舰，避免其進入密封面玫斋。當然舀黄，這種閥座一般僅用于工況固體顆粒較多的情況，對于水蚯涮、汽介質(zhì)治专，雙片式結(jié)構(gòu)減小閥座強度，且增加加工成本遭顶，沒必要张峰。

    2.2 扭力值過大

    經(jīng)統(tǒng)計，密封面泄漏在故障總量中占到20%液肌，而扭力過大問題挟炬，在故障中至少占40%的幾率．硬密球閥由于其特殊的密封機理，扭力本來就比同規(guī)格軟密封球閥要大3－4倍嗦哆，在泥濘谤祖，粉塵等吸附能力*的介質(zhì)工況下，固液混合物吸附在鋼球和閥座密封面的外部老速，造成鋼球啟閉時扭力極大粥喜，甚至出現(xiàn)“卡死“現(xiàn)象，如果強行啟閉橘券，甚至造成閥桿扭壞额湘。

    目前并沒有找到完善的解決辦法．大多數(shù)情況都是拆卸維修，刮除泥漿荞诡。預(yù)防方面忘哼，可以從以下幾個方面著手：

    ①“雙片式”結(jié)構(gòu)，刮除泥漿灸尾，遠離密封面锨穷。

    ②流道口形狀盡量做成流線型，棱角處更容易積聚泥沙汗势。

    ③采用自動驅(qū)動器驅(qū)動岗憨，一是加快啟閉速度，減少泥漿沖蝕锁熟、黏附密封面時間帝膊。二是安全作用，因為驅(qū)動器的扭力是有上限的麸媒，當鋼球卡死僻跳，不至于強行扭壞閥桿或割傷密封面。

    3 結(jié)語

    綜上所述胚览，硬密封球閥生產(chǎn)精度要求高缆刁，工況惡劣，要想使硬密封球閥能夠少出故障，保持較長壽命诗舰，需要把握以下幾個方面：

    ①設(shè)計警儒、選型要結(jié)合實際工況，選擇合適的材料眶根，結(jié)構(gòu)蜀铲。

    ②生產(chǎn)過程要嚴格把握精度，出廠做好每一步測試属百。

    ③使用過程中要嚴格按照產(chǎn)品生產(chǎn)說明書记劝。

    ④常做檢查維護，如果出現(xiàn)問題及時維修或更換族扰，以免出現(xiàn)安全事故厌丑。

    硬密封球閥在目前石油，化工等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛渔呵，也逐步朝著大規(guī)格怒竿、高壓力的方向前進，在實際的生產(chǎn)的使用中扩氢，還會遇到各種問題需要解決耕驰，相信每一個閥門行業(yè)的工作者都會感到充滿挑戰(zhàn)和機遇。