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進口固定式鈦球閥的設(shè)計與研制
發(fā)布時間:2020/11/27
鈦因其良好的機械性能和優(yōu)異的耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、制鹽、氯堿、航空等城市。主要用于化工行業(yè)的壓力容器、輸送管道和泵閥。其中，鑄鐵固定球閥因其良好的密封性能、優(yōu)異的耐腐蝕性和對高工作壓力的適應(yīng)性而被廣泛應(yīng)用于石油和化工行業(yè)。目前國內(nèi)沒有固定式鈦球閥，只有浮動式鈦球閥。世界上只有美國、德國、日本等少數(shù)國家能生產(chǎn)固定式鈦球閥。為了滿足石油化工行業(yè)對工作壓力高、密封性能好、耐腐蝕性能好的要求，拓寬鈦材料的應(yīng)用范圍，設(shè)計開發(fā)了固定式鈦球閥。開發(fā)了DN80、DN50、DN40、DN25。并采用了壓力高達9.8MPa的固定式鈦球閥，填補了國內(nèi)空白，為大批量生產(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)和物質(zhì)保障。
介紹了固定式鈦球閥的設(shè)計計算過程、主要開發(fā)過程及特點。
1設(shè)計開發(fā)。
1.1設(shè)計計算。
1.1.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)。
工作介質(zhì):乙酸；
使用溫度:225℃；
設(shè)計壓力:9.8兆帕；；
公稱尺寸:80mm。
1.1.2材料選擇。
根據(jù)使用溫度和醋酸濃度，發(fā)現(xiàn)鈦的腐蝕速率<0.127mm/a，與耐腐蝕不銹鋼等有色金屬相比，TA2滿足使用條件。根據(jù)使用的工作壓力，為保證其結(jié)構(gòu)強度，選用TA2鍛件。根據(jù)使用溫度和工作壓力選擇柔性石墨和浸銻石墨作為密封材料。
1.1.3設(shè)計和計算。
(1)閥體壁厚設(shè)計。
公式為sb=dn(k0-1)/s+c，計算結(jié)果為16mm。
(2)閥蓋與閥體連接螺栓的選擇。
根據(jù)使用壓力，1Cr18Ni9Ti螺栓和8個M30mm×55mm的螺栓可以滿足強度要求。
根據(jù)公式，進出口法蘭蓋與閥體之間的連接螺栓采用8個M30mm×45mm1Cr18Ni9Ti的螺栓，滿足強度要求。
1.2關(guān)鍵技術(shù)。
由于使用壓力高達9.8兆帕，密封和承壓是關(guān)鍵技術(shù)，在開發(fā)過程中采取了三項措施解決這一關(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80mm通孔的垂直度；
③保證球面粗糙度。
通過設(shè)計專用工裝夾具和加工密封工藝，實現(xiàn)了密封和承壓的目的，首次試驗成功。
1.3結(jié)構(gòu)特征。
與浮動球閥相比，鈦固定球閥有以下三個特點。
(1)在密封原理上，采用后密封。
(2)適用于高壓粘稠液體。
普通浮動鈦球閥在高壓下不可靠。當介質(zhì)為粘性液體時，球體與密封圈之間微小的浮動間隙容易造成堵塞，使閥門難以啟閉或失去密封功能。固定式鈦球閥，由于使用彈簧，使密封圈始終與球體保持緊密接觸，并采用高壓介質(zhì)，達到良好的密封效果。
(3)采用封線。
普通浮動鈦球閥的球體和密封圈之間有一個球形密封，單位面積比壓小。高壓時，微觀表面的凸凹點容易造成泄漏，達不到密封要求。固定式鈦球閥采用球體與密封圈之間的線密封，增加了單位面積的密封比壓，壓力越高，密封效果越好，從而保證了高壓運行的可靠性。
2結(jié)論。
(1)設(shè)計開發(fā)的固定式高壓鈦球閥滿足石化行業(yè)需要，使用效果良好。
(2)固定式高壓鈦球閥具有高壓運行可靠、密封性好的特點。
(3)設(shè)計開發(fā)的固定式高壓鈦球閥技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先，已達到國際同類產(chǎn)品水平。
介紹了固定式鈦球閥的設(shè)計計算過程、主要開發(fā)過程及特點。
1設(shè)計開發(fā)。
1.1設(shè)計計算。
1.1.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)。
工作介質(zhì):乙酸；
使用溫度:225℃；
設(shè)計壓力:9.8兆帕；；
公稱尺寸:80mm。
1.1.2材料選擇。
根據(jù)使用溫度和醋酸濃度，發(fā)現(xiàn)鈦的腐蝕速率<0.127mm/a，與耐腐蝕不銹鋼等有色金屬相比，TA2滿足使用條件。根據(jù)使用的工作壓力，為保證其結(jié)構(gòu)強度，選用TA2鍛件。根據(jù)使用溫度和工作壓力選擇柔性石墨和浸銻石墨作為密封材料。
1.1.3設(shè)計和計算。
(1)閥體壁厚設(shè)計。
公式為sb=dn(k0-1)/s+c，計算結(jié)果為16mm。
(2)閥蓋與閥體連接螺栓的選擇。
根據(jù)使用壓力，1Cr18Ni9Ti螺栓和8個M30mm×55mm的螺栓可以滿足強度要求。
根據(jù)公式，進出口法蘭蓋與閥體之間的連接螺栓采用8個M30mm×45mm1Cr18Ni9Ti的螺栓，滿足強度要求。
1.2關(guān)鍵技術(shù)。
由于使用壓力高達9.8兆帕，密封和承壓是關(guān)鍵技術(shù)，在開發(fā)過程中采取了三項措施解決這一關(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80mm通孔的垂直度；
③保證球面粗糙度。
通過設(shè)計專用工裝夾具和加工密封工藝，實現(xiàn)了密封和承壓的目的，首次試驗成功。
1.3結(jié)構(gòu)特征。
與浮動球閥相比，鈦固定球閥有以下三個特點。
(1)在密封原理上，采用后密封。
(2)適用于高壓粘稠液體。
普通浮動鈦球閥在高壓下不可靠。當介質(zhì)為粘性液體時，球體與密封圈之間微小的浮動間隙容易造成堵塞，使閥門難以啟閉或失去密封功能。固定式鈦球閥，由于使用彈簧，使密封圈始終與球體保持緊密接觸，并采用高壓介質(zhì)，達到良好的密封效果。
(3)采用封線。
普通浮動鈦球閥的球體和密封圈之間有一個球形密封，單位面積比壓小。高壓時，微觀表面的凸凹點容易造成泄漏，達不到密封要求。固定式鈦球閥采用球體與密封圈之間的線密封，增加了單位面積的密封比壓，壓力越高，密封效果越好，從而保證了高壓運行的可靠性。
2結(jié)論。
(1)設(shè)計開發(fā)的固定式高壓鈦球閥滿足石化行業(yè)需要，使用效果良好。
(2)固定式高壓鈦球閥具有高壓運行可靠、密封性好的特點。
(3)設(shè)計開發(fā)的固定式高壓鈦球閥技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先，已達到國際同類產(chǎn)品水平。
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