上海滬工閥門廠(集團(tuán))有限公司
鈦以其良好的機(jī)械性能及優(yōu)異的耐蝕性,廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥衛(wèi)生,制鹽、氯堿、航空等領(lǐng)城。在化工方面主要用作壓力容器,輸送管線及泵閥。其中鐵制固定式球閥,以其良好的密封性,優(yōu)異的耐蝕性能及適應(yīng)高的工作壓力等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石油、化工行業(yè)。目前,國內(nèi)沒有固定式鈦球閥,只有浮動(dòng)式鈦球悶,在世界上只有美國、德國、日本等少數(shù)國家可以生產(chǎn)固定式鈦球閥,為了滿足石化行業(yè)使用工作壓力高、密封性好、具有良好的耐蝕性等要求,拓寬鈦材的使用范圍,進(jìn)行了固定式鈦球閥的設(shè)計(jì)與研制.研制出了 DN80,DN50,DN40,DN25,且使用壓力高達(dá) 9.8MPa 的固定式鈦球閥,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,為批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ),為大型石化企業(yè)耐腐蝕設(shè)備的國產(chǎn)化改造提供了技術(shù)及物質(zhì)保證。
本文闡述固定式鈦球閥的設(shè)計(jì)計(jì)算過程,主要研制工藝及其特點(diǎn)。
1 設(shè)計(jì)與研制
1.1 設(shè)計(jì)計(jì)算
1.1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)
工作介質(zhì):醋酸;
使用溫度:225℃;
設(shè)計(jì)壓力:9.8MPa;
公稱通徑:80mm。
1.1.2 材料選擇
根據(jù)使用溫度及醋酸的濃度,查知鈦的腐蝕率為 <0.127mm/a,和耐蝕不銹鋼及其它有色金屬相比,選擇 TA2即符合使用條件;根據(jù)使用的工作壓力,為了保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,選擇 TA2 鍛造件;根據(jù)使用溫度、工作壓力,選擇柔性石墨和浸銻石墨做密封材料。
1.1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)閥體壁厚的設(shè)計(jì)
采用公式:SB=DN(K0-1)/s+C,計(jì)算結(jié)果為 16 mm
(2)閥蓋與閥體之間聯(lián)接螺栓的選擇
根據(jù)使用壓力,選擇 1Cr18Ni9Ti 螺栓,選取 M30mm×55mm 的螺栓 8 個(gè)即可滿足強(qiáng)度要求。
根據(jù)公式算得進(jìn)、出口法蘭蓋與閥體之間連接螺栓用 M30mm×45mm 的 1Cr18Ni9Ti 螺栓 8 個(gè),即可滿足強(qiáng)度要求。
1.2 技術(shù)關(guān)鍵
由于使用壓力高達(dá) 9.8MPa,因此,密封及承壓是技術(shù)關(guān)鍵,在研制過程中,采用了 3 項(xiàng)措施,解決了這一關(guān)鍵技術(shù)問題。
① 保證球體與上下球桿的同軸度;
② 保證上下球桿與 Φ80mm 通孔的垂直度;
③ 保證球面粗糙度。
通過設(shè)計(jì)專門的工裝胎具及加工與密封工藝,達(dá)到了密封與承壓目標(biāo),一次試較成功。
1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鈦制固定式球閥與浮動(dòng)式球閥相比具有以下 3 個(gè)特點(diǎn)。
(1)在密封原理上,采用后密封。
(2)適用于高壓、粘稠液體。
普通的浮動(dòng)式鈦球閥在高壓時(shí)不可靠,在介質(zhì)為粘稠液體時(shí),球與密封環(huán)之間微小的浮動(dòng)間隙易造成堵塞,從而使閥門啟閉困難或失去密封作用。而采用固定式鈦球閥,因使用了彈簧,使密封環(huán)與球體始終保持緊密接觸,利用高壓介質(zhì)達(dá)到良好密封的效果。
(3)采用線密封
普通浮動(dòng)式鈦球閥的球體與密封環(huán)之間為球面密封,其單位面積上的密封比壓小,且在高壓時(shí),微觀面上的凸凹點(diǎn)易引起泄漏,達(dá)不到密封要求。而固定式鈦球閥其球體與密封環(huán)之間采用線密封,增加了單位面積的密封比壓,且壓力越高,密封的效果越好,從而保證了高壓工作的可靠性。
2 結(jié)論
(1)設(shè)計(jì)研制的固定式高壓鈦球閥,滿足了石化工業(yè)的需要,使用情況良好。
(2)固定式高壓鈦球閥具有高壓使用可靠、密封良好等特點(diǎn)。
(3)設(shè)計(jì)研制的固定式高壓鈦球閥,在技術(shù)水平上屬國內(nèi)領(lǐng)先,且達(dá)到了國際同類產(chǎn)品水平。