耐磨耐腐蚀喷涂碳化钨球阀

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之前介绍 竖式安装自力式压力91视频看看簧色注意事项，现在介绍耐磨耐腐蚀喷涂碳化钨球阀目前铸石耐磨耐腐蚀球阀安装在电站锅炉水除灰管道系统上，作为启闭装置调节阀。该产品在使用过程中还存在一些问题，如阀座密封与球芯接触面积大，致使驱运力矩增大，阀门开关不够灵活，上下阀杆设计过大，使用的原材料利用率过低，阀座结构不合理及上密封处有渗水和漏水现象发生。为了解决这些问题，改进了耐磨耐腐蚀球阀结构形式及材料。

耐磨耐腐蚀喷涂碳化钨球阀煤化工硬密封球阀结构特点：
依靠多年积累行业的技术，在吸收消化国外优先的工艺设计理念结合厂家的实际使用情况的基础上研制而成。黑水煤化工硬密封球阀为两片式与三片式阀体结构，固定球，全通径设计，采用双阀座设计、双阀座采用阀座阀前密封，两个阀座均能独立切断进口端流体，双向都能满足密封要求，实现双阻断功能。球体和阀杆为一体式保证了球体和阀的同心度，避免了频繁开关后的球体与阀杆脱离现象。球、杆又采用不同材质，球体采用F304，阀杆采用17-4PH，既保证了球的硬度处理的材质要求，又保证了阀杆的强度。

1 当锅炉采用机械排渣装置时，应采用连续除渣方式。
    机械排渣装置的设计出力，应不小于锅炉大连续蒸发量时的排渣量；大出力应保证锅炉4h的排渣量，1h输送完毕。
    2 当锅炉采用水封式排渣斗装置时，应采用定期除渣方式。
    水封式排渣斗的有效容积应能贮存锅炉大连续蒸发量时不小于9h的排渣量；当锅炉燃用的煤质较差，灰分很大，其有效容积应能贮存锅炉大连续蒸发量时不小于5h的排渣量。
    3 电除尘器、省煤器灰斗排灰方式若为定期运行时，每次排灰周期应有不小于2h的间歇时间，灰斗的充满系数应取0.8。
    4 当采用水力除灰方式时，电除尘器、省煤器灰斗下宜采用箱式冲灰器、搅拌桶等制浆设备。灰斗与制浆设备之间应装设插板门、电动锁气器，并应考虑吸收灰斗和落灰管道的热膨胀。
    5 拟定水力除灰系统时，应根据工程条件复用电厂排水，不宜使用新水，除灰系统的用水应考虑回收利用，通过技术经济比较，合理确定制浆方式和灰水浓度。
    灰库下干灰制浆输送灰水比宜为1∶2～4；
    除尘器灰斗下制浆设备的输送灰水比宜为1∶4～7。
    6 高浓度水力输送灰水比宜小于1∶1.5。
    7 厂内灰渣水力输送有压力管和灰渣沟两种方式，设计时应根据厂内除灰渣设备，厂区及主厂房布置以及地下设施等条件，通过技术经济比较后确定。
    当灰渣需排至高位渣斗或脱水仓时，宜采用灰渣泵或水力喷射器直接输送。
    8 除灰系统的管道设计应符合DL/T5054的要求，管道的流速，应符合下列规定：
    1)清水管道的流速，可按下列数据选取；
    离心水泵吸水管道：0.5m/s～1.5m/s；
    离心水泵出水管道和其他压力水管道：2m/s～3m/s；
    无压力排水管道：小于1.0m/s。
    2)灰渣管的流速与灰渣浆浓度、灰渣粒径、化学成分及管材等因素有关，可按下列数据选取：
    灰管不小于           1.0m/s；
    灰渣管不小于       1.6m/s；
    渣管不小于           1.8m/s；
    液态渣管不小于   2.2m/s。
    9 在灰渣浆池、沉渣池、浓缩机、脱水仓、澄清池等容易使人跌入池内或高空危险处应设置防护栏杆，必须符合DL5053的要求。
    10 厂内其他系统的排水、污水以及厂区内的雨水等不应排入除灰渣系统。
1.1 阀体

图1 铸造阀体

图2 铆焊阀体
过去的阀体多为铸造件(见图1)，铸造过程中存在着不确定因素，如气孔、砂眼、疏松、夹渣、缩孔、裂纹等，影响阀门整体机械性能。为了向高参数及高性能方向发展，充分发挥铆焊加工能力特点，参照国内外同类产品，采用混合离散变量的*化设计方法及韧性好的钢板材料焊接而成，见图2。与铸造件比较，钢板焊接的阀体壁厚可以减薄，且强度高、韧性好，质量比铸造的阀体可减轻约1/6。
1.2 阀座

图3 阀座密封圈
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1.3 球芯
原球芯直径设计过大，使用的阀体中腔过大，造成材料浪费，利用率低。原球芯(见图4(a))质量为380kg，改进后的球芯(见图4(b))质量为285kg，且改进后的球芯强度、密封位置都能得到保证。改进后，球芯充填层加大，使用得耐磨层材料玄武岩铸石粘贴更加牢固，不会发生耐磨材料的脱落现象的发生。

图4 球芯
根据文献[1]，通孔球阀内径d=DN，球体径为R=08DN，球体面距，改进后的球芯*文献[1]的要求。D为球阀外径。
1.4 上阀杆
原DN400阀杆是由2Cr13150棒料车制而成，由于上阀杆的O型密封圈与DF复合轴承的尺寸一样，而DF复合轴承是开口的，装配起来很不方便，且维修起来也很麻烦。为此，对上阀杆做了改进，见图5。改进后在阀杆与阀体密封处车一个台阶，与DF复合轴承尺寸不一致，各部台阶处有圆角，避免了啃O型密封圈现象的发生。经过重新对阀杆强度计算，阀杆直径可以比原设计减少20%左右。

图5 上阀杆
1.5 下阀杆
原下阀杆由下轴和法兰组成，首先车好下轴和法兰止口，后进行焊接，再退火处理。按图车好各部位，装配时调整很不方便，为此对下阀杆进行如下改进，见图6。把下阀杆由部件改为两个单独的零件，这样可以省去退火处理工序，而且加工起来也很方便，且成本降低不少。

图6 下阀杆
1.6 球阀阀座
原阀座与球芯是固定不变的，现改为阀座是可调试结构(见图7)，其O型密封圈压缩量可按如下计算：固定密封时，预压缩量为025d；滑动密封时，预压缩量为015d；固定球阀密封时，预压缩量为015d。

球体、阀座选用F304，采用超音速火焰喷涂技术，以三倍音速以上的速度在表面喷涂碳化钨材料，形成致密的有*粘结度的涂层，涂层硬度高达HRC65—90，厚度可达1-2mm，不易被介质中的杂质划伤和冲刷。使阀门耐磨损，抗冲蚀和抗挤压能力更强。阀座为弹簧承载补偿机构型式，承载弹簧选用采用高温强度好、高温下耐腐蚀、抗氧化的Inconel Alloy X－750合金材料制作成环形弹簧，外包耐高温的特种橡胶，既避免了多个柱簧形式的受力变形不均匀现象，又克服了其他弹簧结构不可避免地被进入的灰渣卡死的情况。阀座上还有两道防渣结构，防止灰渣流入阀座密封腔。阀座采用金属宽带自刮削式结构，可对阀球表面实现自清洗，防止灰渣堵塞在密封面上。金属密封球阀的阀体上放阀杆填料的位置加双相钢套筒，采用多层填料的密封结构，防吹出阀杆可保障阀杆密封和安全可靠。煤化工硬密封球阀的主要指标已达到或超过国外同类引进产品的水平。煤化工球阀主要用于输送黑水、灰水、煤浆等含固体颗粒的混流体介质管线，煤化工球阀使用的工况条件十分恶劣，介质具有很强的冲刷性、磨损性及一定的腐蚀性，而且粘度高、易结垢，煤化工阀门要求能够耐高温高压。采用镍-铬基自熔性耐热合金熔结工艺，在阀座密封面和球体表面形成耐热合金熔结层，提高了球体和阀座的密封面硬度、耐磨性和耐高温性，为煤化工球阀的高使用寿命提供了可靠的保障。煤化工球阀具有以下优点：针对煤化工工况介质易粘结的的特点，在阀座的密封面两侧设置了刮刀装置，在煤化工阀门启闭时能自动刮除粘结在球体密封面上的脏物，保持球体密封面的清洁，保证球体与阀座很好的贴合，使阀门始终具有良好的密封性能；球体、阀座的硬度达到HRC60以上，结合力高。煤化工硬密封球阀用于启闭频繁（半个小时动作一次）、启闭速度快（一般为3秒至10秒）、高温、高压（一般采用Class600至Class900压力级）、含有大量的固体硬颗粒的灰水、黑水、灰浆及煤浆等介质工况。产品密封性能好，密封可靠，使用寿命长。  目前国内的渣水处理方法一般采用沉淀池、浓缩机、陶瓷滤砖池等处理方法，也有少数厂家采用絮凝沉淀＋斜管＋砂滤的方式。上述处理技术都存在各种各样的问题，在处理能力、运行稳定可靠性上还有所欠缺。如采用沉淀池工艺悬浮物去除率较低，出水水质差，占地面积大，清池频繁且工作量大；浓缩机要求入口悬浮物含量低，出水水质差，斜管（板）易堵塞需人工清理，排灰口立管易堵塞导致排泥不畅，常发生压耙事故；陶瓷滤砖池的占地面积大，需要人工清池和反冲洗，清池频繁，劳动强度大；

图7 阀盖与阀体间密封
2 结构改进的主要技术参数及特点
2.1 主要技术参数
公称压力PN=25MPa；公称通径DN=400mm；适用温度t=-40~100.适用介质为渣水、矿浆、水、石油。
2.2 特点
结构简单、体积小、质量轻。流体阻力小、全通道、便于清扫。开关轻便、灵活、维修方便、阀座可调。球阀通道及球芯内衬玄武岩铸石耐磨材料起到耐磨防腐的作用。铸石材料有*的耐磨、耐腐蚀性能。表1为铸石物理性能表，表2为铸石化学性能表。
表1 铸石物理性能

表2 铸石化学性能 %

在相同条件下，几种材料的磨损量如图8所示。

图8 几种材料的磨损量
3 设计计算
3.1 阀体壁厚
球阀剖面图如图9所示。阀体的计算厚度SB‘ 为

式中：P1为计算压力，MPa；Dn为计算内径，mm；[]为许用拉应力，MPa；C为裕量，包括铸造偏差工艺性腐蚀因素。

图9 球阀剖面图
当阀体实际厚度SB≥SB!时，强度合格。
3.2 密封比压
阀前密封比压qi为

阀后密封比压q0为

验算合格条件为qMN<q<[q]
式中：q为密封面上必需的比压，MPa；[q]为密封面许用比压，MPa；为球体的密封圈接触点与通道轴法向夹角，(o)；p2为设计压力，MPa；DJH、DMN、DMW、R、H和DCH如图9所示；h为阀门外口的直径；qMN为球阀小预警比压。
3.3 阀杆强度
阀杆力矩公式为
MF=MQG+MFT+MZC
式中：MF为阀杆力矩，N.mm；MQG为球体与阀座密封面间的摩擦力矩，N.mm；MFT为填料与阀杆阀的摩擦力矩；MZC为轴承产生的摩擦力矩，N.mm。
MQG=MQG1+MQG2
式中：MQG1为阀座对球体的预紧力产生的摩擦力矩，N.mm；MQG2为由介质工作压力产生的摩擦力矩。

式中：qm为球体小预紧比压，MPa；fm为球体与密封面摩擦系数(取fm=0.05~0.1)；DQJ为轴径，设计给定，mm；fz为轴承摩擦系数，取0.05~0.1；p3为介质压力。
阀杆端头扭转剪切应力(见图10)τ N为

式中为I-I断面抗转矩断面系数，mm3
对于正方形断面[1]

图10 阀杆端部

1 结构改进
产品名称：煤化工硬密封球阀

产品型号：Q347Y/WC/TC、Q647Y/WC/TC、Q947Y/WC/TC

公称通径：DN25-DN500(1″-20″)

公称压力：PN1.6MPa～PN42.0MPa（CLASS150Lb～CLASS2500Lb）

连接方式：法兰

驱动方式：手动、气动、电动

阀体材料：碳钢、不锈钢、双相钢

适用介质：黑水、灰水、煤浆、渣水、结晶混合物、煤粉及其他粉末等

适用温度：-40℃～550℃。

煤化工硬密封球阀的使用介质：
黑水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水；灰水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后水。黑水、灰水的特点是成分复杂，含大量固体颗粒，容易结垢，氯离子浓度高，含Ｈ2Ｓ和其它酸性物质，高温高压。

4 结束语
改进后的耐磨耐腐蚀球阀，消除了颗粒对阀门的磨粒磨损及腐蚀问题，改善了球阀密封质量，阀门开关灵活，减轻了操作人员的劳动强度，提高了劳动效率和工作质量。实际运行证明：开关运行可靠，经久耐用、使用寿命长，是目前电厂、矿山除灰、排渣系统较为理想的一种控制阀门。与本产品相关论文：Y42X-600LB美标弹簧薄膜式91视频看看簧色