BQ型雙偏心半球閥在碳化塔出口的應用

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點，該閥基體為普通碳鋼材料，內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；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

在純堿行業碳化塔出口，介質含有 NH3、NH4Cl、NaCl、Na2CO3、CO2等，壓力：1.85MPa，溫度30～80℃。此工況在停車時，易產生結晶。腐蝕和沖刷均較為嚴重，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、腐蝕而產生內漏，受此影響，裝置在運行過程中需要頻繁地更換閥門，在人力物力上造成大量浪費。

2 分析和改進意見

該工況的特點一是介質含有固體結晶物，易在關閉時擠壓密封面及沖刷密封面；二是介質Cl－離子含量較大，點腐蝕性大，特別是Cl－離子在焊縫處極易產生點腐蝕，而造成密封面損壞，導致內漏。

如果針對的只是介質腐蝕性嚴重，溫度不高的工況，軟密封、襯氟閥門無疑是最佳選擇，但是不適用于含固體顆粒的介質。對兩相流介質、特別是含有結晶物固體顆粒，普通半球閥是完全沒問題的，不過耐腐蝕性能有待提高。僅就本工況而言，將偏心半球閥進行改良，是最好的方案：閥體、閥芯、閥座全部燒結一種耐腐蝕、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－離子對焊接影響區的點腐蝕作用。

3 “泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥原理及優點

我公司生產的“泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥是為了解決“固－液”、“固－氣”兩相混流體介質輸送中的技術難題而研制開發的新一代閥門產品。

“泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥利用偏心－楔緊原理（如圖1），實現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徑向偏心E，閥門的密封面中心與閥桿中心（即閥瓣的回轉中心）有相對軸向偏心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，關閉嚴緊可靠。閥門在開啟時，閥瓣迅速脫離閥座密封面，密封面磨損小，使用壽命長，且密封副關緊后仍有補償量，當閥門長期使用，因密封副磨損而影響密封時，可通過調整驅動裝置上限限位螺釘而使閥瓣向閥座方向做少量移動，再次延長閥門使用壽命。啟閉過程中雙偏心結構產生的凸輪效應，能自動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構

密封面經過超音速噴涂后，采用火焰高溫重熔的方法對其進行表面強化處理，表面硬度≥HRC60，遠遠高于堆焊的硬度HRC40～55。超音速火焰噴涂系統是通過高壓燃料氣體與氧氣燃燒產生超音速火焰而實現噴涂的，特點是：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，粉末粒子攜帶強大的動能打擊在基體上，使涂層致密度極高；高速度帶來另一個的好處是：在粒子打擊基體的瞬間，動能幾乎全部轉化為熱能，使粒子再一次獲得加熱的機會，部分地補償了焰流溫度的不足，粒子的高速飛行使涂層的結合機理更偏重于機械錨固結合，也使亞冶金結合的比例增大，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，使涂層保持了材料原有的物理性能和化學性能。超音速火焰噴涂涂層的高硬度、高致密度、高結合強度使得涂層的耐磨損、耐腐蝕、耐沖刷等特性都遠遠超過了其他熱噴涂工藝。

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完成的噴涂層進行重熔，重熔必須在噴涂后立即進行。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“鏡面”反光為度，然后進行下一個部位的重熔。采用高溫重熔后，涂層結構異常致密，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

1）密封面硬度要求高。

由于介質中含有固體顆粒，在關閉過程中可能會損傷密封面，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，結合強度要高，否則在顆料介質的沖刷下極易脫落，而造成基體腐蝕。經過噴涂工藝多次探討試驗，最終選擇超音速火焰噴涂及高溫重熔，經過抗拉性能試驗，抗拉強度可達70MPa。在工況運行中試用3個月，密封面毫無損傷。

3）加工條件要求高。

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

5 使用效果對比

“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，使用壽命可延長至三個月以上。不僅節約了大量原材料，更主要的是減少了設備的維修次數，極大地降低了裝置運行過程中的人力、物力成本。

與傳統的閥門相比，“泉舜”牌BQ型特種雙偏心半球閥的開發，在工藝上有了較大的改進。根據流通介質不同，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有廣泛的應用前景，隨之會帶來良好的經濟效益和社會效益。

［1］ 陸培文.實用閥門設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，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