高溫閥門填料結(jié)構(gòu)外漏分析

在高溫工況下，如選用石墨盤根密封結(jié)構(gòu)，很容易出現(xiàn)外漏情況。經(jīng)分析原因如下：

石墨盤根裝入填料函內(nèi)，通過填料壓蓋上緊固螺栓松緊來施加對填料的軸向壓力。壞了再修是一種無保養(yǎng)性維修，這對于ｑｕａｎ套設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)和閥門的使用壽命都是極為不利的，其潛在的緊急停機事故的危險性極大，由此造成的損失也是巨大的。由于填料具有一定程度的可塑性，受軸向壓力后產(chǎn)生徑向壓力和微變形，內(nèi)孔與閥桿緊密貼合，但是這種貼合上下不是均勻的。通過填料壓力分布和填料密封力分布可知，填料函中上部填料和下部填料受介質(zhì)壓力是不均勻的。直接導(dǎo)致兩部分填料塑性變形不一致，容易出現(xiàn)填料與閥桿的局部密封過度或者密封不足，同時靠近壓蓋處受的徑向壓緊力大，所帶來的填料與閥桿的摩擦力也大，在此處閥桿和填料容易出現(xiàn)磨損。

在高溫情況下，溫度越高，石墨盤根膨脹越大，摩擦力也隨之加大，高溫所帶來的散熱不及時，加速了閥桿和填料的磨損率，這也是高溫閥門填料容易出現(xiàn)外漏的主要原因。

高壓閥門材料選擇

◆為了提高超高壓閥門抗沖蝕磨損的能力，通常選擇抗蝕材料：

1、硬度高的材料

2、有耐酸蝕保護膜的材料

3、屈服點高、穩(wěn)定性好的材料

4、疲勞強度高的材料。

◆要提高材料的各種性能，一是采用合金化，二是采用適當(dāng)?shù)臒崽幚怼：辖鸹ㄊ峭ㄟ^改變鋼的化學(xué)成分，研制各種特殊性能的新材料。熱處理法是不改變鋼的化學(xué)成分，而是對鋼在固態(tài)下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，提高材料的性能

高壓閥門物理相沉積（PVD法）

◆在真空中應(yīng)用蒸鍍、離子鍍、濺射等物理方法產(chǎn)品金屬離子，這些金屬離子在工件表面沉積，形成金屬涂層，或與反應(yīng)器反應(yīng)形成化合物涂層，這種處理工藝方法稱為物理相沉積，簡稱PVD法。由于高壓技術(shù)的廣泛使用，超高壓系統(tǒng)中的超高壓閥門性能直接影響整個系統(tǒng)工作的可靠性、安全性、工作效率和使用壽命。此方法沉積溫度低，處理溫度400～600℃，變形小，對零件的基體組織及性能影響小。利用PVD法在W18Cr4V制造的針閥上沉積TiN層，而TiN層有極高的硬度（2500～3000HV）和高耐磨性，提高了閥門抗腐蝕性，在稀的鹽酸、硫酸、ｘｉａｏ酸中不受侵蝕，能保持光亮表面。PVD處理后覆蓋層精度很好。可研磨拋光，其表面粗糙度為Ra0.8µm，拋光后可達(dá)到0.01µm。

毛坯鑄造工藝的改進

我廠井口閘閥采用砂模鑄鋼毛坯，閥體加工過程中，在與閥座配合的內(nèi)螺紋處經(jīng)常出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷，經(jīng)對閥體剖面的宏觀分析發(fā)現(xiàn)，在圖1所示的熱節(jié)區(qū)，有程度不同的縮松現(xiàn)象，為解決上述問題，我們對鑄造工藝進行多次改進試驗。

1)改進澆冒口系統(tǒng)。將設(shè)置在閥體兩側(cè)圓柱面的澆冒口系統(tǒng)改為如圖1所示在閥體底部設(shè)置的橫直澆口系統(tǒng)；

2)改砂模鑄造為熔模鑄造；

3)改側(cè)澆法為頂澆法，且使中法蘭向下。增強型石墨盤根因含有鎳絲等，結(jié)實抗擠壓，故可以安裝在頂部和底部。由于熔模鑄造比砂模鑄造具有更好的透氣性、更快、更均勻的冷卻條件，所以組織更為致密。由于鋼液從頂部澆入，又是從冒口直接澆入，澆冒口的位置靠近熱節(jié)區(qū)。為鑄件創(chuàng)造了極為有利的順序凝固條件，熱節(jié)區(qū)得到及時的補縮，所以經(jīng)工藝改進后生產(chǎn)的鑄件組織致密，消除了縮松、縮孔等鑄造缺陷，產(chǎn)品合格率達(dá)到99%以上。