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      行業(yè)動(dòng)態(tài)

      球閥密封為什么會(huì )泄漏?怎么解決?


      發(fā)布日期:2021-04-22 09:21:00 來(lái)源: 作者:英國卡麥隆 閱讀量(


      球閥越來(lái)越多地應用于石化設備,如聚乙烯生產(chǎn)實(shí)驗設備。球閥的應用介質(zhì)是以有機溶劑、氣體和水為基礎,加入高附著(zhù)力、高硬度的增塑固體顆粒,如高分子粉末(含有機溶劑)。由于固體顆粒介質(zhì)的特殊性和有機溶劑(如己烷)的揮發(fā)性,這類(lèi)介質(zhì)中使用的球閥在使用一段時(shí)間后,容易出現內部泄漏、堵塞、開(kāi)關(guān)不當等故障。此時(shí),執行機構的連續輸出力可能會(huì )對球閥的主要操作部件造成損壞,迫使閥門(mén)離線(xiàn)維修,從而影響生產(chǎn)裝置的運行。

      目前,無(wú)論是進(jìn)口還是國產(chǎn)硬密封球閥,在固體顆粒介質(zhì)段使用時(shí),都容易發(fā)生內部泄漏和堵塞。為了增加系統的在線(xiàn)正常運行時(shí)間,國內一些閥門(mén)制造公司對金屬硬密封球閥的結構進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)對球閥內部結構的改進(jìn),在含有固體顆粒的區段運行效果良好。

      一、損害原因分析

      根據客戶(hù)的使用情況調查,固體顆粒段使用的金屬硬密封球閥故障頻率高,容易出現內部泄漏、卡澀等故障。通常金屬硬密封在線(xiàn)運行時(shí)間最多半年左右,甚至兩三個(gè)月,已經(jīng)成為制約整個(gè)裝置長(cháng)期運行的瓶頸。

      1.1內部泄漏原因分析

      球閥的內泄漏與工藝介質(zhì)的性質(zhì)、操作條件、密封輔助涂層材料的選擇等因素有關(guān)。球閥內部泄漏的主要原因:密封面涂層的侵蝕;介質(zhì)對密封面的剝離和腐蝕。研究表明,金屬硬密封球閥與密封亞層之間存在粘接。如果密封子涂層選擇不當,密封面之間會(huì )有嚴重的粘附,導致開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)密封面之間會(huì )產(chǎn)生嚴重的應變。球閥開(kāi)啟的瞬間,由于上下游相對壓差大,流隙小,流速快。此時(shí),固體顆粒介質(zhì)會(huì )對球閥的密封二次涂層產(chǎn)生強烈的侵蝕。隨著(zhù)球閥開(kāi)關(guān)頻率的增加,沖蝕增加,最終導致球閥內部泄漏嚴重。

      1.2卡澀和開(kāi)關(guān)不到位原因分析

      固體顆粒球閥堵塞和開(kāi)關(guān)不當的直接原因是:密封面受力;固體顆粒介質(zhì)積聚在閥腔中;軸承、軸套等。未硬化或設計結構不合理。部分截面開(kāi)啟壓差大,溫度高,導致密封面摩擦力大。開(kāi)關(guān)克服摩擦力所需的大部分功轉化為熱能,使密封面溫度升高,進(jìn)一步增加了粘著(zhù)磨損和氧化磨損的趨勢。隨著(zhù)開(kāi)關(guān)次數的增加,密封面容易被拉,導致開(kāi)關(guān)卡死。采用雙軸承設計和軸套硬化處理,不僅增加了閥桿的旋轉點(diǎn),而且通過(guò)添加不同硬度的硬化材料,提高了雙軸承和軸套硬化的耐磨性和強度,從而保證了閥門(mén)的長(cháng)期高頻啟閉,而不會(huì )造成閥桿、軸承和軸套的應變。

      二、處理方法

      由于其應用介質(zhì)的特殊性,粉末用金屬硬密封球閥密封面的整體壽命較短,不能滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際使用需求,存在很大的安全隱患。因此,從閥門(mén)的整體結構來(lái)看,應該對閥門(mén)進(jìn)行優(yōu)化,如密封面的材料選擇、開(kāi)啟盤(pán)簧設計、排灰槽設計、閥座結構優(yōu)化等??梢杂行岣邞糜诠腆w顆粒的硬密封球閥密封面的使用壽命,進(jìn)而提高整個(gè)球閥的在線(xiàn)運行時(shí)間。

      2.1密封面的材料選擇

      國內外多家球閥供應商的實(shí)驗研究表明,密封面的涂層材料越硬越好,沒(méi)有適合任何場(chǎng)合的最佳專(zhuān)用材料。根據工藝介質(zhì)條件和操作要求,合適的硬質(zhì)合金材料和合理的密封結構可以有效防止密封副粘結。在密封面材料的選擇上,通過(guò)大量的試驗,對幾十種密封副材料進(jìn)行了測試,選出了具有超強工況針對性、抗粘連、抗氧化、導熱性和導電性好的硬質(zhì)合金涂層材料。硬質(zhì)合金涂層徹底解決了硬質(zhì)合金在高壓、高溫和純氣體工作條件下的粘結、氧化、蓄熱和靜電放電問(wèn)題。當它應用于固體顆粒介質(zhì)時(shí),其耐磨性和使用壽命大大提高。密封結構采用定量壓縮、雙軸承、開(kāi)式碟簧補償等結構設計,保證高溫、常溫、低溫下切換扭矩穩定、到位切換。

      2.2開(kāi)式碟形彈簧設計

      碟簧在固體顆粒球閥中的應用越來(lái)越多。通常,帶碟簧的球閥在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中產(chǎn)生的扭矩即使在無(wú)壓狀態(tài)下也是不同的。開(kāi)啟過(guò)程中扭矩波動(dòng)不大,但在關(guān)閉過(guò)程中扭矩先達到最大,然后突然減小,再逐漸增大。原因是在球體關(guān)閉過(guò)程中,閥座的側向傾斜造成盤(pán)簧在初始位置和關(guān)閉位置之間的預緊力不同,相應的球座密封副之間的摩擦力也不同。開(kāi)式碟簧可以解決閥門(mén)啟閉扭矩不同的問(wèn)題。在球閥開(kāi)啟或關(guān)閉過(guò)程中,開(kāi)啟碟簧使開(kāi)啟側碟簧力變小。此時(shí)雖然閥座傾斜,一側碟簧的壓縮量會(huì )增加,但由于開(kāi)啟的影響,兩側的受力基本相同,保證了球閥在關(guān)閉和開(kāi)啟過(guò)程中,球座密封子涂層產(chǎn)生的摩擦力矩基本不變,降低了整個(gè)球閥的切換力矩,有效減少了閥門(mén)卡死故障。

      2.3排灰罐的設計

      進(jìn)入碟形彈簧的材料比螺旋彈簧更容易排出,但材料也會(huì )進(jìn)入碟形彈簧并積聚在碟形彈簧和閥體或閥蓋之間形成的三角形區域。而且,隨著(zhù)壓力的變化,閥座組件會(huì )產(chǎn)生少量的位移,盤(pán)簧變形產(chǎn)生的間隙會(huì )被固體或泥漿介質(zhì)填充,使盤(pán)簧無(wú)法復位,失去其固有的彈性補償功能,從而導致球體與閥座之間的摩擦力增大和增大,最終導致球閥卡死現象,直到執行器無(wú)法驅動(dòng)球閥,最終導致球閥失效。球閥排灰罐很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。物料進(jìn)入碟簧后,碟簧后面的灰或泥漿通過(guò)排灰罐排出,碟簧不會(huì )被卡住,很好的保證了閥座的靈活性,使得扭矩很好的控制在設計范圍內,保證了系統的正常運行。

      除了上述優(yōu)化設計之外,在設計和生產(chǎn)用于固體顆粒介質(zhì)的球閥時(shí),還應確保以下方面:

      (1)閥座的邊緣是尖銳的,起到了刮刀的作用,防止固體顆粒進(jìn)入閥座與球體的縫隙。

      (2)閥座環(huán)與閥體內的閥座槽的表面粗糙度與尺寸公差合理,保證其間的石墨密封材料在規定的操作及設計溫度下不會(huì )被擠壓,同時(shí)防止由于熱膨脹引起的閥座粘結。

      (3)座槽內的閥座環(huán)支撐部件在球閥運轉過(guò)程中不會(huì )發(fā)生傾斜。

      (4)閥座表面具有足夠的硬度,無(wú)污跡、裂縫或凹痕。

      三、結論

      金屬硬密封球閥應用于懸浮液、渣漿、聚乙烯粉等固體顆粒介質(zhì)時(shí),易出現內漏、卡澀、開(kāi)關(guān)不到位等故障。通過(guò)優(yōu)化球閥的內部結構,有效防止了閥腔內介質(zhì)雜質(zhì)進(jìn)入閥體與閥座之間的腔內,設計生產(chǎn)出來(lái)的球閥具有壽命長(cháng),耐高溫、耐磨損、耐沖刷等特點(diǎn),已廣泛應用于高溫、高壓、腐蝕、結晶、沉淀性介質(zhì)工況,如石油化工裝置生產(chǎn)的的固體顆粒產(chǎn)品下料輸送等管線(xiàn)上,效果很好。

       


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