BQ型雙偏心半球閥在碳化塔出口的應(yīng)用

劉麗娟，吳 娜，任勇齊

（河南泉舜流體控制科技有限公司，河南鄭州 450001）

BQ型雙偏心半球閥在碳化塔出口的應(yīng)用

劉麗娟，吳 娜，任勇齊

（河南泉舜流體控制科技有限公司，河南鄭州 450001）

介紹BQ型雙偏心半球閥的原理及優(yōu)點(diǎn)，該閥基體為普通碳鋼材料，內(nèi)部及密封面噴涂特種材料，適合純堿及其它苛刻工況下使用。

雙偏心半球閥；燒結(jié)；密封面；耐腐蝕；碳化塔

1 碳化塔出口工況及閥門存在的問題

在純堿行業(yè)碳化塔出口，介質(zhì)含有 NH3、NH4Cl、NaCl、Na2CO3、CO2等，壓力：1.85MPa，溫度30～80℃。此工況在停車時(shí)，易產(chǎn)生結(jié)晶。腐蝕和沖刷均較為嚴(yán)重，密封面極易損壞。原使用不銹鋼球閥20天左右，密封面即因沖刷、腐蝕而產(chǎn)生內(nèi)漏，受此影響，裝置在運(yùn)行過(guò)程中需要頻繁地更換閥門，在人力物力上造成大量浪費(fèi)。

2 分析和改進(jìn)意見

該工況的特點(diǎn)一是介質(zhì)含有固體結(jié)晶物，易在關(guān)閉時(shí)擠壓密封面及沖刷密封面；二是介質(zhì)Cl－離子含量較大，點(diǎn)腐蝕性大，特別是Cl－離子在焊縫處極易產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕，而造成密封面損壞，導(dǎo)致內(nèi)漏。

如果針對(duì)的只是介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重，溫度不高的工況，軟密封、襯氟閥門無(wú)疑是最佳選擇，但是不適用于含固體顆粒的介質(zhì)。對(duì)兩相流介質(zhì)、特別是含有結(jié)晶物固體顆粒，普通半球閥是完全沒問題的，不過(guò)耐腐蝕性能有待提高。僅就本工況而言，將偏心半球閥進(jìn)行改良，是最好的方案：閥體、閥芯、閥座全部燒結(jié)一種耐腐蝕、高硬度的特殊材料，既能提高硬度和耐沖刷性能，又能降低Cl－離子對(duì)焊接影響區(qū)的點(diǎn)腐蝕作用。

3 “泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥原理及優(yōu)點(diǎn)

我公司生產(chǎn)的“泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥是為了解決“固－液”、“固－氣”兩相混流體介質(zhì)輸送中的技術(shù)難題而研制開發(fā)的新一代閥門產(chǎn)品。

“泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥利用偏心－楔緊原理（如圖1），實(shí)現(xiàn)自鎖定位使密封可靠。雙偏心即閥桿中心與閥門的流道中心有相對(duì)徑向偏心E，閥門的密封面中心與閥桿中心（即閥瓣的回轉(zhuǎn)中心）有相對(duì)軸向偏心e，且E＝2e。圓偏心輪及其展開平面上楔形角變化如圖2所示，關(guān)閉嚴(yán)緊可靠。閥門在開啟時(shí)，閥瓣迅速脫離閥座密封面，密封面磨損小，使用壽命長(zhǎng)，且密封副關(guān)緊后仍有補(bǔ)償量，當(dāng)閥門長(zhǎng)期使用，因密封副磨損而影響密封時(shí)，可通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置上限限位螺釘而使閥瓣向閥座方向做少量移動(dòng)，再次延長(zhǎng)閥門使用壽命。啟閉過(guò)程中雙偏心結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的凸輪效應(yīng)，能自動(dòng)清除沉積在密封表面上的污垢，從而保證了密封的安全可靠。

圖1 雙偏心半球閥密封結(jié)構(gòu)

密封面經(jīng)過(guò)超音速噴涂后，采用火焰高溫重熔的方法對(duì)其進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，表面硬度≥HRC60，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于堆焊的硬度HRC40～55。超音速火焰噴涂系統(tǒng)是通過(guò)高壓燃料氣體與氧氣燃燒產(chǎn)生超音速火焰而實(shí)現(xiàn)噴涂的，特點(diǎn)是：焰流速度極快，比其他熱噴涂工藝的焰流速度快5～7倍，由于速度快，粉末粒子攜帶強(qiáng)大的動(dòng)能打擊在基體上，使涂層致密度極高；高速度帶來(lái)另一個(gè)的好處是：在粒子打擊基體的瞬間，動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能，使粒子再一次獲得加熱的機(jī)會(huì)，部分地補(bǔ)償了焰流溫度的不足，粒子的高速飛行使涂層的結(jié)合機(jī)理更偏重于機(jī)械錨固結(jié)合，也使亞冶金結(jié)合的比例增大，這使得基體上更容易附著涂層，超音速火焰噴涂的焰流溫度適中，只需把涂層材料加熱至半熔融狀態(tài)，使涂層保持了材料原有的物理性能和化學(xué)性能。超音速火焰噴涂涂層的高硬度、高致密度、高結(jié)合強(qiáng)度使得涂層的耐磨損、耐腐蝕、耐沖刷等特性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他熱噴涂工藝。

圖2 圓偏心輪及其展開平面上楔角變化

使用專門的重熔槍對(duì)完成的噴涂層進(jìn)行重熔，重熔必須在噴涂后立即進(jìn)行。用中性焰或弱碳化焰的大功率柔軟火焰，將涂層加熱，直至涂層出現(xiàn)“鏡面”反光為度，然后進(jìn)行下一個(gè)部位的重熔。采用高溫重熔后，涂層結(jié)構(gòu)異常致密，涂層表面幾乎不存在空隙，有效提高了涂層的防磨防腐性能。

4 BQ型雙偏心半球閥加工特點(diǎn)

1）密封面硬度要求高。

由于介質(zhì)中含有固體顆粒，在關(guān)閉過(guò)程中可能會(huì)損傷密封面，所以密封面硬度要求較高。閥瓣和閥座密封面噴涂鎳基特殊材料，密封副表面硬度≥HRC60。

2）噴涂工藝難度大。

即要保證所噴涂層具備一定的硬度，又要耐腐蝕，結(jié)合強(qiáng)度要高，否則在顆料介質(zhì)的沖刷下極易脫落，而造成基體腐蝕。經(jīng)過(guò)噴涂工藝多次探討試驗(yàn)，最終選擇超音速火焰噴涂及高溫重熔，經(jīng)過(guò)抗拉性能試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度可達(dá)70MPa。在工況運(yùn)行中試用3個(gè)月，密封面毫無(wú)損傷。

3）加工條件要求高。

由于密封面硬度高，又是球面，對(duì)光潔度的要求也高，所以一般的刀具很難加工。需用專門的刀具及數(shù)控加工，還要配有專用磨床研磨。最后，閥芯與閥座配對(duì)時(shí)仍需研磨。

5 使用效果對(duì)比

“泉舜”牌BQ型特種雙偏心半球閥基體材料為普通的碳鋼，內(nèi)部及密封面噴涂特種材料，成本與不銹鋼半球閥相近，使用壽命可延長(zhǎng)至三個(gè)月以上。不僅節(jié)約了大量原材料，更主要的是減少了設(shè)備的維修次數(shù)，極大地降低了裝置運(yùn)行過(guò)程中的人力、物力成本。

與傳統(tǒng)的閥門相比，“泉舜”牌BQ型特種雙偏心半球閥的開發(fā)，在工藝上有了較大的改進(jìn)。根據(jù)流通介質(zhì)不同，只需改變噴涂層材料及特性，便能滿足使用要求，在純堿及其它苛刻工況下將會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景，隨之會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

［2］ 陸世英.不銹鋼［M］.北京：原子能出版社，1995

TQ 114.15

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1005－8370（2012）04－42－02

2012－06－20