金屬硬密封球閥密封面改進(jìn)球閥是近年來被廣泛采用的閥門，它具有流體阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠，適用范圍廣，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，球閥在全開全閉時(shí)，球體和密封圈的密封面與介質(zhì)隔離，高速通過閥門的介質(zhì)不會(huì)浸蝕密封面，增加了球閥的使用壽命。但是普通軟密封球閥，由于使用溫度（＜170℃）的限制，一般不能應(yīng)用于高溫場(chǎng)合。為此，人門們開發(fā)研制出適用于更高溫度的金屬密封球閥。
1.閥體內(nèi)通道平整光滑更適于輸送粘性流體.漿液，以及固體顆粒。
2.在全開和全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過閥門的介質(zhì)不會(huì)引起密封面的侵蝕。
3.在較大地壓力和溫度范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)*雙向密封。
4.球體與閥座一對(duì)密封副不會(huì)發(fā)生擦傷、急劇磨損等故障，在工作時(shí)不會(huì)卡住(在無潤(rùn)滑劑時(shí))，故能可靠地應(yīng)用與腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中。
5.閥體對(duì)稱，尤其時(shí)焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(yīng)力。 
2 金屬硬密封球閥密封面改進(jìn)金屬密封球閥的特點(diǎn)
2.1 金屬密封球閥的結(jié)構(gòu)
球閥內(nèi)部是一個(gè)帶孔的鋼球，表面非常光潔，兩邊有聚四氟乙烯的密封件，與球體接觸部分為圓弧面，通過閥體上的螺栓或壓母壓緊產(chǎn)生密封作用，球體的頂部開一個(gè)直槽，用于傳遞手柄的扭力。閥門打開時(shí)，球體上的孔與閥門的軸心線平行，形成一個(gè)通道；閥門關(guān)閉時(shí)，通過手柄將球體旋轉(zhuǎn)90°，將通道阻斷。開關(guān)有手動(dòng)方式和氣動(dòng)方式兩種已研制出的金屬密封球閥有以下幾種結(jié)構(gòu)：
（1）側(cè)裝楔式金屬密封球閥。
（2）上裝楔式金屬密封球閥。
（3）上裝球側(cè)裝密封圈螺旋彈簧吸收熱膨脹的金屬密封球閥。
（4）上裝球側(cè)裝密封圈蝶形彈簧吸收熱膨脹的金屬密封球閥。
（5）彈性球金屬密封球閥。
（6）V形開口金屬密封球閥。 
側(cè)裝楔式金屬密封球閥和上裝楔式金屬密封球閥是利用閥體內(nèi)的5°斜面，使閥座密封圈和球體能沿閥體的斜面做上下微小的移動(dòng)，同時(shí)彈性密封圈產(chǎn)生的彈性變形也可起補(bǔ)償作用。常溫下組裝好并經(jīng)試驗(yàn)合格的球閥，在高溫工作狀態(tài)，球體和密封圈的材料都會(huì)產(chǎn)生線膨脹，這時(shí)，密封圈的彈性變形可以補(bǔ)償一些，同時(shí)，使密封圈和球體一起沿閥體的5°斜面微量上移，使球閥仍能在高溫狀態(tài)下正常啟用，還能保證球閥在關(guān)閉狀態(tài)下的密封。
上裝球體側(cè)裝密封圈螺旋彈簧或蝶形金屬密封球閥，是靠彈簧力吸收高溫時(shí)球體和密封圈產(chǎn)生的線膨脹；同時(shí)也可起到消除球體加工的圓度誤差造成開啟或關(guān)閉時(shí)的附加力矩，使操作扭矩不致增加很多。
彈性金屬密封球閥是靠在球體上開出的彈性槽，避免在高溫狀態(tài)下球體和密封圈產(chǎn)生的熱膨脹和啟閉時(shí)的扭矩。該閥開啟時(shí)，閥桿微量上移，球體靠彈性收縮，再旋轉(zhuǎn)90°達(dá)到開啟。關(guān)閉時(shí)，、閥桿先帶動(dòng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)90°，然后再產(chǎn)生微量下移，使閥桿頭部撐開彈性球，達(dá)到密封，這樣，不會(huì)增加操作扭矩。
帶V形缺口的金屬密封調(diào)節(jié)球閥，不管介質(zhì)是逆流還是順流，關(guān)閉件球僅一部分密封面緊壓著單個(gè)密封圈。在小開度低流量時(shí)，流速會(huì)很高，流孔呈三角形，可以進(jìn)行較好的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量可成線性比例，并把高壓差時(shí)的沖蝕僅僅限制在一小部分球體的表面上。
以上幾種金屬密封球閥從結(jié)構(gòu)上基本解決了所有金屬密封球閥普遍存在的球體和金屬閥座密封圈在開啟和關(guān)閉過程中的摩擦問題；球體和金屬閥座密封圈在高溫狀態(tài)下材料熱膨脹的吸收問題；球閥作為調(diào)節(jié)閥用的線性程度及密封圈和球體的沖蝕問題。
2.2 金屬硬密封球閥密封面改進(jìn)與一般軟密封球閥的差異
（1）從設(shè)計(jì)上講，金屬對(duì)金屬的密封以線密封為佳，因球體是圓的，不可能把閥座密封圈作成內(nèi)球面，也不可能像軟密封那樣，靠預(yù)緊力和介質(zhì)壓力使閥座密封圈與球體的接觸部分變形，成為面接觸，因此，閥座密封圈只能設(shè)計(jì)成球面環(huán)狀或內(nèi)錐面，而且內(nèi)錐面應(yīng)設(shè)計(jì)得盡量窄，以0.5mm以下。從密封原理上及密封比壓上保證密封，在很小的預(yù)緊力情況下就能保證足夠的密封比壓，使金屬密封球閥達(dá)到密封。
（2）球體和閥座密封圈的加工精度是一個(gè)不容忽視的問題。對(duì)于球體的圓度誤差，一定要小于31μm（DN25mm以下的球體應(yīng)在1.5μm以內(nèi)），閥座密封圈的制造精度一般應(yīng)高于Hη。其球體和閥座密封圈的密封表面的表面粗糙度應(yīng)不高于Ra0.2。為了提高球體表面硬度和耐磨性，可進(jìn)行表面硬化處理。這樣，有利于保證密封性能，降低開啟和關(guān)閉時(shí)的操作力矩。對(duì)于球體和閥桿連接的槽以及其他零件（如閥體鑲密封圈槽及左右孔口等部位）、閥桿、填料等零件的加工精度均需提高，才能保證金屬密封球閥在高溫狀態(tài)下工作的可靠性及高溫狀態(tài)下操作的靈活性。
（3）金屬密封球閥球體、閥座密封圈及密封填料的材質(zhì)對(duì)球閥使用的可靠性及壽命起決定作用。球體的材料以馬氏體不銹鋼為宜，一般選用2Cr13或3Cr13，表面硬化處理；也可選用其它材料，但表面需經(jīng)滲氮或鍍鉻處理，以提高球體表面硬度。閥座密封圈的材料以316型奧氏體不銹鋼為宜，柔性石墨纏繞式墊片，這樣可減少填料與閥桿的摩擦力，又增加密封性能，纏繞式墊片可以吸收高溫狀態(tài)下的熱膨脹，保證連接部位的密封，使閥門無外漏。而一般的軟密封球閥的閥座密封圈選用聚四氟乙烯，球體的材料選用碳鋼奧實(shí)體不銹鋼。
上密封試驗(yàn)
閘閥作上密封試驗(yàn)，將兩端封閉，閥全開，并且放松填料壓蓋，在已裝置的閥門內(nèi)加壓，該試驗(yàn)緊接著強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行。
低壓密封試驗(yàn)
做低壓密封時(shí)，密封面上應(yīng)干凈、無油。但為防止密封面擦傷，可以在密封面上涂一層比煤油稀的油。這一規(guī)定不適于以潤(rùn)滑劑作初始密封的閥門。
強(qiáng)度試驗(yàn)
1.強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)在閥門涂漆前進(jìn)行。
2.閥門作強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，兩端封閉，在已裝置的閥門內(nèi)加壓，閥半關(guān)，壓緊填料壓蓋，使能保持試驗(yàn)壓力。此時(shí)也試驗(yàn)填料箱，試驗(yàn)時(shí)，填料箱不得滲漏(若制造廠說明，閥門在額定的壓力下，填料不漏，則試驗(yàn)時(shí)填料滲漏不應(yīng)引起報(bào)廢)。
3 金屬密封球閥的應(yīng)用前景
金屬密封球閥的應(yīng)用前景是十分廣闊的。在石油、化工、城市供熱、電力、冶金、原子能工業(yè)、核電系統(tǒng)的某些高溫、高壓差部位，人們一直期望使用金屬密封球閥。這些裝置上所用的閥門，不僅要能夠承受高溫及高壓差，而且還應(yīng)有優(yōu)良的節(jié)流性能。
金屬對(duì)金屬密封的球閥有較高的溫度極限和壓力極限，有較好的節(jié)流調(diào)節(jié)性能，能抗固體顆粒、氣蝕及閃蒸的損害，并具有良好的密封性能。因此，用金屬密封球閥替代石化系統(tǒng)，電力系統(tǒng)、城建及冶金系統(tǒng)中的截止閥、閘閥、旋塞閥、蝶閥，具有廣泛推廣前景。例如，在地下熱力管線上使用的閘閥，如用金屬密封球閥來替代，既可保證高溫密封性能，又可有良好的調(diào)節(jié)性能，而且啟閉迅速，僅旋轉(zhuǎn)90°就可啟閉，還能使操作空間大大縮小。
金屬密封球閥雖然有各種不同結(jié)構(gòu)，但還沒有真正地解決在高溫、高壓下的密封副材料的配對(duì)問題、開關(guān)扭矩問題及密封問題，這些問題有待進(jìn)一步研究解決。要使金屬密封球閥真正推廣使用，還有一個(gè)不容忽視的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度問題，目前，研制出的金屬密封球閥的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度同閘閥、截止閥、旋塞閥、法蘭連接蝶閥的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度都不一樣，在舊管線上無法替代。解決的方法是按閘閥、截止閥、旋塞閥、法蘭連接蝶閥的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)金屬密封球閥，這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品才有可能真正推廣應(yīng)用。
|
