Q41Ti浮動(dòng)式鈦合金球閥產(chǎn)品說(shuō)明

鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性能強(qiáng)、耐高低溫、可冷熱成形、焊接性能好等優(yōu)異性能，特別是在海水中具有優(yōu)良的耐蝕性和耐沖刷腐蝕性，它在海水中的腐蝕率近于零，是海洋環(huán)境的優(yōu)選結(jié)構(gòu)材料。因此，鈦合金在球閥上的應(yīng)用可有效地改進(jìn)船用球閥的耐用性，提高可靠性和使用性，減少維修和維護(hù)費(fèi)。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)鈦合金材料的力學(xué)性能和耐腐蝕性能的綜合分析，本文采用鑄造鈦合金ZTi2材料經(jīng)熔模精密鑄造的方法制備閥體、采用鈦合金TC4鈦棒制備球軸。鈦合金材料雖然具有很多的優(yōu)異性能，但卻存在不耐磨損的缺點(diǎn)。該缺點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致由鈦合金材料制造的球軸與閥座組成的對(duì)偶件的耐磨性能下降，從而影響球閥的密封性能和使用壽命。本文采用微弧氧化技術(shù)對(duì)閥體、球軸進(jìn)行表面硬化處理，從而提高其耐磨性能。同時(shí)，有效防止在使用中與鈦合金接觸的由銅、鋼、銅基合金制造的附件產(chǎn)生加速腐蝕現(xiàn)象。石化行業(yè)用鈦制浮動(dòng)式球閥密封結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題,從球閥的端面密封,浮動(dòng)支座,閥體連結(jié)等方面提出了新的設(shè)計(jì)方案,以提高鈦球閥的使用壽命,拓寬鈦材的應(yīng)用范圍.

球閥由于具有流體阻力小，啟閉迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于船舶管路以實(shí)現(xiàn)海水通斷的功能。目前，國(guó)內(nèi)船舶海水管路中的球閥一般都是采用銅合金或不銹鋼材料制備，密封為彈性閥座或浮動(dòng)閥座的軟密封結(jié)構(gòu)。在使用過(guò)程中，這類球閥存在耐海水腐蝕偏弱、壽命周期短和維護(hù)頻繁等缺點(diǎn)。針對(duì)上述缺點(diǎn)，作者采用鈦合金材料制備球閥，并為其設(shè)計(jì)一種新型整體式彈性補(bǔ)償?shù)能浢芊饨Y(jié)構(gòu)。本文主要介紹新型船用鈦合金球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、閥座密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選用。按球體的支撐方式，球閥可分為浮動(dòng)球球閥和固定球球閥。浮動(dòng)球球閥的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、工作可靠，但壓力較高時(shí)，操作轉(zhuǎn)矩很大；而固定球球閥工作時(shí)，閥前流體壓力在球體上所產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，操作轉(zhuǎn)矩小，閥座變形小，密封性能穩(wěn)定，適用高壓、大通徑的場(chǎng)合。本文所述船用鈦合金球閥采用固定球結(jié)構(gòu)。浮動(dòng)式鈦球閥的球體是浮動(dòng)的，在介質(zhì)壓力作用下，球體能產(chǎn)生一定的位移并緊壓在出口端的密封面上，保證出口端密封。
1、浮動(dòng)式鈦球閥流阻力小，球閥是所有閥類中流體阻力小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當(dāng)小。
2、開關(guān)迅速方便，只要閥體轉(zhuǎn)動(dòng)90°，球閥就完成了全開或全關(guān)動(dòng)作，很容易實(shí)現(xiàn)快速啟閉。
3、密封性能好。鈦球閥閥座（密封圈）一般采用PTFE聚四氟乙烯等彈性材料制造，易于保證密封，而且鈦球閥的密封力隨著介質(zhì)壓力的增加而增大。
4、浮動(dòng)式鈦球閥可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)距離控制，可配置電動(dòng)裝置、氣動(dòng)裝置、液動(dòng)裝置。
5、浮動(dòng)式鈦球閥通道平整光滑，不易沉積介質(zhì)，可以進(jìn)行清管通球。

為了便于裝配，球閥采用整體上裝式結(jié)構(gòu)，閥體做成整體，在其上部設(shè)有閥蓋，球軸從閥體上部裝入，球軸上下采用圓錐滾子推力軸承，可靈活方便地調(diào)整球軸的上下位置，同時(shí)承受作用在球軸的各種負(fù)荷，保證球閥具有良好的操作性。船用鈦合金球閥設(shè)計(jì)了一種新型整體式彈性補(bǔ)償?shù)能浢芊饨Y(jié)構(gòu)，主要由閥座、空心橡膠圈、浮動(dòng)支座、壓緊螺母及O形橡膠圈組成。其結(jié)構(gòu)特征在于：閥座本體兩端均為弧面，其一端弧面與球體緊密貼合形成密封面，另一端弧面與空心橡膠圈貼合在一起；閥座本體及空心橡膠圈依次鑲嵌在浮動(dòng)支座中，并通過(guò)壓緊螺母使其固定在閥體通道中；空心橡膠圈內(nèi)部為空心，空心橡膠圈的外側(cè)延伸出一圓柱形孔槽，使得流體介質(zhì)通過(guò)孔槽流入空心橡膠圈中。鈦還具有優(yōu)良的耐海水腐蝕、耐海水沖刷的性能，因而成為艦船用耐海水腐蝕材料中的一顆“新星”，在艦船、濱海電站、海水淡化方面也得到廣泛的應(yīng)用。

鈦閥門的應(yīng)用場(chǎng)合：
制堿工業(yè)：鹽水，氯，次氯酸鈉等作業(yè)線
造紙工業(yè)：二氧化氯，次氯酸鈉
食品工業(yè)：谷氨酸鈉的生產(chǎn)
石油化工：乙醛、丙酮、各種胺及二氧化乙烯等有機(jī)氯化物的生產(chǎn)
制藥行業(yè)：醫(yī)藥，農(nóng)藥的生產(chǎn)
污水、海水設(shè)備：污水處理，海水淡化設(shè)備與輸送
合成纖維工業(yè)：對(duì)鈦酸等的生產(chǎn)
化肥工業(yè)：尿素、氯化銨、硝銨的生茶
制酸行業(yè)：硝酸，醋酸，丙烯酸的生產(chǎn)
鋼鐵行業(yè)：電鍍，酸洗，廢酸處理等

鎳閥門的應(yīng)用場(chǎng)合：高濃度堿及還原性介質(zhì)
蒙乃爾的應(yīng)用場(chǎng)合：亞硫酸，磷酸熱純堿，高溫鹵素及還原性介質(zhì)
哈氏合金的應(yīng)用場(chǎng)合：鹽酸、硫酸、甲酸、磷酸、有機(jī)酸等介質(zhì)

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： GB/T12237、API6D、ASME B16.34

結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度： GB/T12221、API6D、ASME B16.10

連接法蘭： HG、GB、JB、API、ANSI、ISO、BS、DIF、NF、JIS

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：  JB/T9092、GB/T13927、API6D、API598

鈦球閥主體材料：

閥體、閥蓋：TA1、TA2、TA10、GR3、GR2

球體：TA1、TA2、TA10、GR2、GR3

閥桿：TA1、TA2、TA10、TC4、GR2、GR3、GR5

密封圈：PTFE、RPTFE、PPL、PEEK......

壓力等級(jí)

PN1.6-10.0Mpa   Class150-600Lb

公稱通徑：

DN15-DN250       1/2"-10"

驅(qū)動(dòng)方式：

手柄、渦輪渦桿、氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)

性能范圍 Specifications 

主要零件材料 Material for main parts

Q41Ti浮動(dòng)式鈦合金球閥主要連接尺寸和外形尺寸 Main connecting and overall dimensions 

球閥是借助流體壓力、彈性元件作用力或預(yù)壓縮產(chǎn)生的密封力使密封副（球體與閥座）相互靠緊、接觸、甚至嵌入，以減少或消除密封面之間的間隙而達(dá)到密封的接觸型結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)的新型整體式彈性補(bǔ)償?shù)能浢芊饨Y(jié)構(gòu)的密封原理為：通過(guò)空心橡膠圈壓縮變形產(chǎn)生的預(yù)壓緊力推動(dòng)閥座密封面緊密貼合在球面上，使球閥在低壓力下保持良好的密封性能；在高壓時(shí)，則通過(guò)將介質(zhì)壓力引入空心橡膠圈內(nèi)，使其推動(dòng)閥座緊緊地壓在球面上，達(dá)到良好密封的效果；同時(shí)，空心橡膠圈壓縮產(chǎn)生的彈性力，能對(duì)閥座的磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

球閥的安裝和維護(hù)步驟：

1.1安裝前的準(zhǔn)備

（1）球閥前后管線已準(zhǔn)備好。前后管道應(yīng)同軸，兩法蘭密封面應(yīng)平行。管道應(yīng)能承受球閥的重量，否則管道上必須配有適當(dāng)?shù)闹巍?/p>

（2）把閥前后管線吹掃干凈，清除掉管道內(nèi)的油污、焊渣和一切其它雜質(zhì)。

（3）核對(duì)球閥的標(biāo)志，查明球閥完好無(wú)損。將閥全開全閉數(shù)次證實(shí)其工作正常。

（4）拆去球閥兩端連接法蘭上的保護(hù)件。

（5）檢查閥孔清除可能有的污物，然后清洗閥孔。閥座與球之間即使僅有微小顆粒的異物也可能會(huì)損傷閥座密封面。

1.2安裝

（1）把閥裝上管線。閥的任何一端都可裝在上游端。用手柄驅(qū)動(dòng)的閥可安裝在管道上的任意位置。但帶有齒輪箱或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的球閥應(yīng)直立安裝，即安裝在水平管道上，且驅(qū)動(dòng)裝置處于管道上方。

（2）閥法蘭與管線法蘭間按管路設(shè)計(jì)要求裝上密封墊。

（3）法蘭上的螺栓需對(duì)稱、逐次、均勻擰緊。

（4）連接氣動(dòng)管線（采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器時(shí)）。

1.3安裝后的檢查

（1）操作驅(qū)動(dòng)器啟、閉球閥數(shù)次，應(yīng)靈活無(wú)滯澀，證實(shí)其工作正常。

（2）按管路設(shè)計(jì)要求對(duì)管道與球閥間的法蘭結(jié)合面進(jìn)行密封性能檢查。

2閥的維修

2.1通則

（1）必須先查明球閥上、下游管道確已卸除壓力后，才能進(jìn)行拆卸分解操作。

（2）分解及再裝配時(shí)必須小心防止損傷零件的密封面，特別是非金屬零件，取出O型圈時(shí)宜使用工具。

（3）裝配時(shí)法蘭上的螺栓必須對(duì)稱、逐步、均勻地?cái)Q緊。

（4）清洗劑應(yīng)與球閥中的橡膠件、塑料件、金屬件及工作介質(zhì)（例如燃?xì)猓┑染嗳荨９ぷ鹘橘|(zhì)為燃?xì)鈺r(shí)，可用汽油（GB484-89）清洗金屬零件。非金屬零件用純凈水或酒精清洗。

（5）分解下來(lái)的單個(gè)零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下來(lái)的非金屬件的金屬件可采用干凈的細(xì)潔的浸漬有清洗劑的綢布（為避免纖維脫落粘附在零件上）擦洗。清洗時(shí)須去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、積膠、灰塵等。

（6）非金屬零件清洗后應(yīng)立即從清洗劑中取出，不得長(zhǎng)時(shí)間浸泡。

（7）清洗后需待被洗壁面清洗劑揮發(fā)后（可用未浸清洗劑的綢布擦）進(jìn)行裝配，但不得長(zhǎng)時(shí)間擱置，否則會(huì)生銹、被灰塵污染。

（8）新零件在裝配前也需清洗干凈。

（9）使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂應(yīng)與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質(zhì)均相容。工作介質(zhì)為燃?xì)鈺r(shí)，可用例如特221潤(rùn)滑脂。在密封件安裝槽的表面上涂一薄層潤(rùn)滑脂，在橡膠密封件上涂一薄層潤(rùn)滑脂，閥桿的密封面及摩擦面上涂一薄層潤(rùn)滑脂。

（10）裝配時(shí)應(yīng)不允許有金屬碎屑、纖維、油脂（規(guī)定使用的除外）灰塵及其它雜質(zhì)、異物等污染、粘附或停留在零件表面上或進(jìn)入內(nèi)腔。
該特征曲線充分說(shuō)明了新型整體式彈性補(bǔ)償密封結(jié)構(gòu)的球閥使用壽命要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)彈性密封結(jié)構(gòu)球閥。其原因是：傳統(tǒng)彈性閥座結(jié)構(gòu)主要是依靠彈簧壓縮產(chǎn)生的預(yù)緊力和流體介質(zhì)在恒定面積的作用力來(lái)提供球閥密封所需的密封比壓，當(dāng)磨損量增加后，其預(yù)緊力逐漸減小，而流體作用力不變，從而導(dǎo)致密封比壓較快下降到小密封比壓；新型整體式彈性補(bǔ)償密封結(jié)構(gòu)主要是依靠空心橡膠圈壓縮產(chǎn)生的預(yù)緊力和流體在空心內(nèi)腔面積上的作用力來(lái)提供球閥密封所需的密封比壓，當(dāng)磨損量增加后，其壓縮預(yù)緊力雖然也是逐漸減小，但空心橡膠圈內(nèi)腔在流體介質(zhì)壓力作用下向外膨脹量增加，空心橡膠圈內(nèi)腔面積增大，導(dǎo)致流體作用力增大，兩者綜合后密封比壓減小的趨勢(shì)就變得平緩許多，從而延長(zhǎng)了球閥的使用壽命。

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