球閥設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

l 公稱壓力：150Lb-2500Lb；

l 公稱通徑： 1/2”- 20“ 全通徑；

l 連接形式：按照客戶要求；

l 結(jié)構(gòu)長度：按照客戶要求；

l 泄漏等級：FCI 70.2 VI；

l 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： ASME B16.34，API6D等

l 適用溫度：常溫-高溫。

球閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)規(guī)范：設(shè)計(jì)和制造按ASME B16.34；

閥門結(jié)構(gòu)長度按ASME B16.10；

法蘭尺寸按ASME B16.5。

參考標(biāo)準(zhǔn)：

API 6D-2008《石油和天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)管線閥門》；

API 598-2009《閥門的檢查我和試驗(yàn)》 ；

ASTM A182- 2002a《高溫用鍛制或軋制合金鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件》；

ASTM A193/A-2001b《高溫用合金鋼和不銹鋼栓接材料》；

API Q1-2007《質(zhì)量綱要規(guī)范》；

NACE-MR-0175-2003 《油田設(shè)備用抗硫化物應(yīng)力腐蝕斷裂和應(yīng)力腐蝕裂紋的金屬材料》；

API 607  《閥門火燒試驗(yàn)》等。

球閥設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)介紹：

球體與閥座屬于內(nèi)件，完全暴露與介質(zhì)之中。閥座與球體之間采用金屬硬密封接觸。

閥座、球體表面采用先堆焊鈷基合金(先熱噴鈷基合金然后碳化鎢再噴鈷基合金，厚度達(dá)1mm以上，重熔處理)，然后鈷基表面再采用先進(jìn)的“鎳包碳化鎢超音速熱噴涂并重熔工藝”的硬化處理。提高密封面的耐磨性和硬度及抗沖刷性。

硬密封閥座刮刀設(shè)計(jì)，有效切除雜質(zhì)

WC是一種高硬度、高強(qiáng)度和高耐磨性兼?zhèn)涞挠操|(zhì)合金，它的粒度一般為0.2～1.0μm以下，大部分在0.5μ,m以下，具有硬質(zhì)合金的高硬度和高速鋼的強(qiáng)度。其硬度不小于HRC68，結(jié)合強(qiáng)度不小于70。

我司合資品牌生產(chǎn)的硬密封球閥，閥座、球體表面采用鎳基碳化鎢（在Ni60中加入一定比碳化鎢）超音速熱噴涂。厚度可達(dá)0.5～0.7mm。以保證密封面不受介質(zhì)及其中棵粒物的影響；降低表面的摩擦系數(shù)，提高表面抗磨損性能，它具有耐磨、減摩、耐熱、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低、防咬合等特點(diǎn)，能改善表面性能，提高壽命。

在噴涂后工件整體進(jìn)行重熔熱處理，減少硬質(zhì)合金表面的孔隙率，提高涂層致密度，增加噴涂的硬質(zhì)合金與本體的結(jié)合力，與底材更牢固地粘結(jié),使其成為一體?？捎行У匾种屏鸭y的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高涂層的硬度和韌性，并獲得適當(dāng)?shù)挠捕?韌性比和降低殘余應(yīng)力提高密封面的硬度和耐磨性。從而具有較高的承載能力。從而大大的提高了閥門的使用受命。

噴涂特種硬質(zhì)合金彈簧材料的選擇

為了能夠滿足工況的需求，抗腐蝕，同時(shí)又要有良好的機(jī)械性能，能夠提供密封所需要預(yù)緊力，因此采用了inconel X-750合金材料或其他相應(yīng)耐蝕高強(qiáng)度合金。

彈簧以及密封圈閥桿材料的選擇

閥桿的設(shè)計(jì)與球體分離，便于維修，以及更換密封材料。閥桿與球體連接傳遞最大扭矩。閥桿可以選用高強(qiáng)度的XM-19（或相應(yīng)的其他高強(qiáng)度耐蝕合金），表面鍍ENP，提高硬度。

防吹出設(shè)計(jì)和防靜電設(shè)計(jì)

閥體與側(cè)體的密封材料選擇

閥體與側(cè)體之間選擇夾不銹鋼石墨纏繞墊，可以起到密封和防火功能。在閥體與側(cè)體之間增設(shè)了O型圈，作為一級密封。纏繞墊作為次級密封。

球閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本球閥通過球體90°旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)管路的聯(lián)通與切斷功能。

閥門通過閥桿上鍵與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動、氣動、蝸輪傳動、液動或氣液聯(lián)動等）連接。執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩，傳遞于閥桿，閥桿帶動球體旋轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)閥門啟閉動作。

球體與閥座圈之間的緊密貼合，以及合理的材料選擇與精密的工藝加工，決定了作為截?cái)嘟橘|(zhì)的最佳密封副匹配。

閥座后面的彈性元件提供了閥座與球體之間密封所需要的最小預(yù)緊力。同時(shí)，閥座圈的密封面設(shè)計(jì)滿足密封所需的必須比壓和許用比壓。當(dāng)閥門在環(huán)境溫度變換時(shí)，球體密封面和閥座密封面產(chǎn)生收縮或膨脹，導(dǎo)致密封效果受到影響。此時(shí)，閥座后面彈性元件起到自調(diào)節(jié)功能，將閥座調(diào)整到最佳位置，發(fā)揮了閥門最佳密封性能。閥座密封面與球體密封面長期磨損的情況下，壓縮量逐漸減少，也影響了閥門的密封效果。此時(shí)，閥座后面的彈性元件與介質(zhì)的作用力將閥座推向球面，壓縮量得到了一定補(bǔ)償，閥座起到了活塞作用。此外，當(dāng)閥腔壓力過大時(shí)，為了防止中腔截壓過載的危險(xiǎn)，具有活塞作用的下游閥座，在中腔壓力下閥座被推開脫離球面，中腔壓力得到泄放，起到了自泄壓功能。（要求壓力泄放到上游）這也是活塞閥座的另一功能。閥座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合API 6D要求。

本球閥結(jié)構(gòu)屬于硬密封球閥。閥門為分體式結(jié)構(gòu)，球體與閥座從側(cè)端裝入。

閥體：采用本合金鋼材料?；瘜W(xué)成分和機(jī)械性能符合ASME 標(biāo)準(zhǔn)要求。

閥桿是傳遞閥門扭矩的關(guān)鍵件，閥桿表面加工的光潔度影響整個(gè)閥門的扭矩。提高閥桿表面的硬度，可以減小閥桿的磨損。為此，閥桿采用了精加工、滾壓、拋光等工藝。閥桿表面光潔度可達(dá)Ra 0.2~Ra0.4，閥桿通過鍍鎳磷工藝提高了表面硬度。

閥桿上設(shè)計(jì)了防靜電結(jié)構(gòu)，保證了球體與閥桿，以及閥桿與閥體之間的金屬連接。符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

球體與閥座的加工是整個(gè)閥門密封性能的關(guān)鍵。球體和閥座采用鍛件材料加工而成，球面和閥座密封面先堆焊鈷基合金，然后超音速噴焊混合硬質(zhì)合金。球體在加工中嚴(yán)格控制了球面的圓度，達(dá)到0.005mm。球體和閥座密封面噴涂層加厚。密封表面采用High velocity oxy-fuel (HVOF)超音速噴焊之后，利用Spray and fuse (S&F)重熔技術(shù)，增強(qiáng)了硬質(zhì)合金與基體之間的結(jié)合力。

球體與閥座使用專用設(shè)備進(jìn)行配對研磨。裝配之前，再經(jīng)過技師們的手工研磨和測試，使密封面的光潔度可達(dá)0.2以上，以保證球體密封面和閥座密封面100% 接觸。從而使泄漏等級達(dá)到FCI 70-2 VI級（ASME B16.104）。

這種球面與閥座密封面材料匹配以及特殊的密封面加厚層工藝，保證了閥門長壽命特點(diǎn)。

固定球閥的閥座次密封以及閥桿密封的設(shè)計(jì)，引進(jìn)了國際先進(jìn)的唇形密封座（Lipseal）。并結(jié)合了自身多年的特種閥門設(shè)計(jì)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及各類金屬密封圈的研制經(jīng)驗(yàn)（如：金屬C型圈，空心金屬O型圈，金屬U型圈等），將其改進(jìn)，達(dá)到了更優(yōu)密封效果。我公司稱其密封圈為：U型彈簧蓄能增壓密封圈。U型彈簧蓄能增壓密封圈，采用了金屬U型圈外面包覆PTFE或PCTFE作為密封材料。取代了使用螺旋彈簧做骨架的唇形密封座（Lipseal），避免了重疊或焊接連接而導(dǎo)致的受力不均現(xiàn)象。U型彈簧蓄能增壓密封圈在不同的溫度與壓力下，經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證，表明受力均勻，密封良好。如下圖：

U型彈簧蓄能增壓密封圈作為閥座后次級密封，可以實(shí)現(xiàn)閥座DBB（或DIB）的功能，符合API 6D設(shè)計(jì)要求。 

閥門在溫度劇烈變化中，U型彈簧蓄能增壓密封圈可以根據(jù)壓力與溫度的變化自身調(diào)節(jié)，同時(shí)還降低了閥門的扭矩。介質(zhì)的壓力結(jié)合金屬圈的彈性蓄能為密封比壓提供了最小預(yù)緊力。巧妙地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大的延長了閥門的使用壽命。 

閥門閥桿與填料處設(shè)計(jì)多重密封組合，既設(shè)計(jì)了柔性石墨防火填料密封，又增加了U型彈簧蓄能增壓密封圈，并O型圈輔助密封。保證了閥門填料泄漏等級滿足MESC SPE 77/312微泄露試驗(yàn)。

我司合資品牌球閥產(chǎn)品特點(diǎn)