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(yōu)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(yè)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(qū)的點腐蝕作用。

3 “泉舜”牌BQ型雙偏心半球閥原理及優(yōu)點

我公司生產(chǎn)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(fā)的新一代閥門產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(jīng)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(tǒng)是通過高壓燃料氣體與氧氣燃燒產(chǎn)生超音速火焰而實現(xiàn)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(tài)，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(xiàn)“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(jīng)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(jīng)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(shù)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(jié)約了大量原材料，更主要的是減少了設備的維修次數(shù)，極大地降低了裝置運行過程中的人力、物力成本。

與傳統(tǒng)的閥門相比，“泉舜”牌BQ型特種雙偏心半球閥的開發(fā)，在工藝上有了較大的改進。根據(jù)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(jīng)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(yè)出版社，2007

［2］ 陸世英.不銹鋼［M］.北京：原子能出版社，1995

TQ 114.15

B

1005－8370（2012）04－42－02

2012－06－20