螺紋磁性軟密封閘閥的失效模式和影響分析

沈偉

【摘要】本文討論了螺紋磁性軟密封閘閥在使用過程中出現的各種失效模式及產生的原因，分析了對閥門工作的影響程度，提出了相應的預防和解決措施。

【關鍵詞】磁性可鎖閘閥； 失效模式； 影響分析

1. 概述

螺紋磁性軟密封閘閥是主要運用于市政供水領域的管道控制閥門，可切斷和疏通管道內的介質。這類閥門采用特制的鑰匙，利用磁極同性相斥，異性相吸的原理，控制閥蓋中的銷子，影響壓蓋以及閥桿的轉動，來啟閉閥門，以達到強制切斷和疏通管道內介質的目的。為了保證管道網絡的正常啟閉和控制，需進行螺紋磁性軟密封閘閥的失效模式與影響分析（Failure modes and effects analysis – FMEA）。

失效模式是一項在產品出售給客戶之前，用于確定、識別和消除在系統、設計、過程和服務中已知和潛在的失敗、問題、錯誤的工程技術。其目的是：（1）確定與產品相關的工藝設計、制造過程中潛在的故障模式；（2）確定產品及與產品相關的工藝裝備、制造或裝備過程中的故障起因，確定減少故障發生或故障的控制變量；（3）編制潛在故障模式分析表，為技術、質量及車間部門采取糾正和預防措施提供對策。本文討論了螺紋磁性軟密封閘閥的各種失效模式及產生原因，分析了失效形式的影響程度，提出了相應的原因和控制措施。

2. 失效模式及原因

螺紋磁性軟密封閘閥作為管道系統中的重要控制部位，失效模式主要體現在閥門體殼滲漏、密封面泄露、閥門啟閉卡阻、閥蓋罩空轉等。圖1為螺紋磁性軟密封閘閥結構示意圖。

2.1 閥門體殼滲漏

閥門體殼滲漏是指閥門在安裝進管道后，在管道中的介質流經閥門過程中，表現在閥門外表面部位的滲漏。這是螺紋磁性軟密封閘閥常見的失效模式之一。體殼滲漏的現象包括：鑄造的毛坯有氣孔或縮孔縮松、連接螺紋破損、中平面泄露、閥蓋罩處泄露等各處的泄露。體殼滲漏的缺陷將導致介質從閥門的泄露處直接從管道內流出，造成浪費以及環境的污染。

2.1.1鑄造的毛坯有氣孔或縮孔縮松

閥門的主要部件，如閥體、閥蓋等是由鑄造而成的。造成鑄件氣孔的原因主要是鑄造過程中充滿氣體，在表面皮下位置；縮孔和縮松產生的原因包括鐵液收縮前膨脹量大、型腔壁移動、球化處理使鐵液的過冷度加大等。

2.1.2連接螺紋發生破損

作為螺紋連接方式的閥門，其管螺紋部位尤其重要，它是連接閥門和管道的重要部位。可能存在加工過程中遺漏螺紋加工工序、拋丸時鋼丸損傷螺紋、噴涂的粉末進入螺紋處、安裝不緊密的原因，會直接導致連接螺紋部位發生破損。

2.1.3中平面泄露

中平面是閥蓋與閥體的連接面，由兩個內六角螺栓和EPDM橡膠圈組裝而成。由于閥蓋鑄件的密封圈槽的深度偏小或者深度不均勻、閥門裝配的扭矩過大導致密封圈壓出等原因會導致閥門的中平面泄露。

2.1.4閥蓋罩處泄露

閥蓋罩處泄露的介質主要是介質通過閥桿和襯套的間隙竄進閥蓋的上腔，通過橡膠墊、緊圈等從閥蓋罩與閥蓋的間隙處流出。其泄露的原因可能涉及到橡膠墊壓縮余量不夠、緊圈螺紋間隙過大、閥桿O型圈的間隙過大等等。

2.2 密封面泄露

密封面泄露失效模式是指在閥門正常關閉情況下，介質從閘板和閥體密封面之間泄露。這是螺紋磁性軟密封閘閥最常見的失效模式之一。原因主要有閥體鑄件開檔尺寸過大、EPDM包膠閘板尺寸偏小、密封面附著異物、閘板橡膠硬度高導致壓縮余量小等。密封面泄露直接導致閥門的關閉失效，不能達到截斷介質的作用。

2.3閥門啟閉卡阻

螺紋磁性軟密封閘閥是利用定制的鑰匙才能實現閥門的啟閉，因此與閥門啟閉有關的閥桿安裝的垂直度、閘板的壓縮余量、壓蓋與閥桿的位置配合、銷的長度、銷的表面光潔度、彈簧的彈性模量、銷孔的深度、銷孔內的清潔度、磁鋼的強度、磁鋼的位置、磁鋼的安裝極性等等都有可能導致閥門啟閉的卡阻。

2.4 閥蓋罩空轉

閥蓋罩是在閥蓋上端，用來保護閥門磁性控制部位的外殼。閥蓋罩的空轉是指鑰匙的旋轉，始終不能提升閘板，開啟閥門，只是停留在表面的旋轉，沒有達到功能性作用。導致閥蓋罩空轉的有多種原因：① 閥蓋罩與閥蓋連接的銷脫落。② 磁鋼的位置有偏差、磁鋼的安裝極性相反、磁鋼的強度減弱。③閥桿與閘板的連接螺紋脫落。

3. 失效模式的原因和過程控制

根據螺紋磁性軟密封閘閥失效模式進行分析，總結出其原因和過程控制見表1。

4.結語

根據分析的失效模式的原因和過程控制表，可以為廠家和客戶提供常見的螺紋磁性軟密封閘閥失效模式的分析和主要的控制手段、解決辦法。不同的閥門，可以根據各自的具體情況，確定最終的風險度（RPN）值進行評估，從而采取相應的措施進行控制。

參考文獻

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（作者單位：江蘇竹簀閥業有限公司）

【中圖分類號】TU991.37

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2018）10-0046-02