金属密封球阀的应用分析
国标80球阀
国标80球阀
【原创版】
目录
1.国标 80 球阀的概述
2.国标 80 球阀的特点
3.国标 80 球阀的结构和工作原理
4.国标 80 球阀的应用领域
5.国标 80 球阀的发展前景
正文
一、国标 80 球阀的概述
国标 80 球阀，又称为 GB/T 13927-2018 标准中的 80 球阀，是一种按照我国国家标准设计、制造和检验的球阀。
该阀门主要用于石油、化工、冶金、建筑、电力等工业领域，以控制流体的流量、流向、压力等参数，保证管道的正常运行。
二、国标 80 球阀的特点
1.结构紧凑：国标 80 球阀的结构设计紧凑，占地面积小，便于安装和使用。
2.密封性能好：采用金属密封，密封性能可靠，保证了阀门的零泄漏。
3.耐腐蚀性能强：球阀主体采用不锈钢等耐腐蚀材料制造，具有良好的耐腐蚀性能。
4.操作简便：国标 80 球阀的操作力矩小，开关轻松，便于控制。
5.维修方便：球阀结构简单，拆卸、维修方便，降低了使用成本。
三、国标 80 球阀的结构和工作原理
国标 80 球阀主要由阀体、球体、阀杆、密封圈等部件组成。
其工作原理是：当阀杆带动球体旋转时，球体与阀座密封面之间产生相应的间隙，从而实现流体的通道和截断。
四、国标 80 球阀的应用领域
国标 80 球阀广泛应用于石油、化工、冶金、建筑、电力等工业领域，主要用途有：流体的切断、接通、调节、分流等。
五、国标 80 球阀的发展前景
随着我国工业化进程的加快，对于阀门产品的需求不断增长。
国标 80 球阀凭借其优越的性能和广泛的应用领域，市场前景十分广阔。
球阀的阀座密封有很多种结构
球阀的阀座密封有很多种结构球阀是一种常见的流体控制阀门，其阀座密封结构对于防止泄漏和保证流体控制具有重要作用。
根据不同的应用和要求，球阀的阀座密封结构可以分为以下几种。
1.弹性阀座密封结构弹性阀座密封结构是球阀最常见的密封结构之一、它由阀座和弹性材料制成，弹性材料通常为橡胶或聚四氟乙烯（PTFE）。
当球体压紧阀座时，阀座中的弹性材料会收缩，密封性能得到保证。
这种结构适用于低压、低温和不严格的密封要求。
2.金属阀座密封结构金属阀座密封结构主要由金属阀座和球体表面的金属密封面组成。
金属阀座通常采用不锈钢或硬质合金制成，具有较好的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能。
在球体旋转时，金属阀座与球体表面形成密封副，实现良好的密封效果。
金属阀座密封结构适用于高温、高压和强腐蚀介质的场合。
3.液动阀座密封结构液动阀座密封结构是在弹性阀座基础上的一种改进，通过在阀座中注入液体，使阀座与球体间形成液压密封副。
当球体压紧阀座时，液体在阀座中产生压力，使阀座密封更加牢固，可以适应更高的压力和温度。
液动阀座密封结构广泛应用于高压和高温工况，具有良好的密封性能和稳定性。
4.提升阀座密封结构提升阀座密封结构是一种特殊的密封结构，通常用于较大口径的球阀。
它由阀座和提升装置组成，当阀门关闭时，提升装置将阀座从球体上提升，形成密封副。
提升阀座密封结构具有可靠的密封性能和较大的通径，适用于高流量和高压差场合。
5.双阀座密封结构双阀座密封结构由两个阀座和球体表面的两个密封面组成。
当球体旋转到关闭位置时，两个阀座分别与球体的两个密封面接触，实现双重密封。
这种结构具有较好的密封性能和可靠性，适用于高温、高压和严格要求的场合。
总结起来，球阀的阀座密封结构多种多样，根据不同的工况和要求选择合适的密封结构对于球阀的使用和维护都是非常重要的。
用户在选择球阀时应根据具体工况和要求，结合以上密封结构的特点进行合理选择。
金属软管球面密封和平面密封
金属软管球面密封和平面密封是两种常见的密封方式，它们在工业领域中广泛应用。
下面将分别介绍这两种密封方式的特点和应用。
首先，金属软管球面密封是一种通过球面接触来实现密封的方式。
它通常由一个金属球和一个金属座组成，金属球可以沿着金属座的曲面自由旋转。
当金属软管与连接件连接时，金属球会随着软管的伸缩而移动，从而实现密封效果。
这种密封方式具有结构简单、安装方便、可靠性高等优点，适用于各种介质和压力范围。
其次，金属软管平面密封是一种通过平面接触来实现密封的方式。
它通常由两个平面接触部件组成，如O型圈或垫片等。
当金属软管与连接件连接时，平面接触部件会紧密贴合在一起，形成一个可靠的密封界面。
这种密封方式具有耐高压、耐腐蚀等特点，适用于高温、高压等特殊工况下的密封要求。
除了以上两种常见的密封方式外，还有一些其他的密封方式，如螺旋式密封、卡套式密封等。
不同的密封方式适用于不同的工况和介质条件，选择合适的密封方式可以提高设备的可靠性和使用寿命。
综上所述，金属软管球面密封和平面密封是两种常见的密封方式，它们各自具有不同的特点和应用。
在选择密封方式时，需要根据具体的工况和介质条件进行综合考虑，以确保设备的正常运行和安全使用。
球阀技术说明
球阀球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。
球阀最适宜做开关、切断阀使用。
球阀结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用用于流体的调节与控制。
软密封浮动球阀性能特点、工作原理及结构特点：性能特点该产品应用于电力、石油、化工、冶金、制药、城建等行业管道上，主要作切断、分配和改变介质流动方向用。
工作原理2.1本阀由左、右阀体、球、阀座、阀杆、填料、手柄等组成。
2.2球阀的关闭件是一个带孔的球体，球体随阀杆转动90°，实现阀门的开启或关闭。
3．结构特点3.1我厂该系列产品采用浮动球软密封结构，依靠介质压力推动球靠向阀座，实现出口密封。
阀门结构上设有位置锁定装置，防阀杆冲出结构.3.2我厂该系列产品具有结构简单，体积较小，制造与维修较方便，动作可靠启闭迅速，密封性能好，使用寿命较长，流体阻力小等特点。
3.3阀座材料为聚四氟乙烯或聚醚醚酮。
具有低摩擦性，高的耐温性，优良的耐热性，较高的强度和优良的自润滑性。
技术参数：磅级：CLASS 150 Lb 口径：DN 50~150 mm公称压力：PN 1.6～32.0 MPa 公称通径：DN 15~250 mm连接方式：螺纹、承插焊、对焊、法兰连接操作方式：手柄、涡轮、电动、气动适用温度,按阀座材料分：聚四氟乙烯：-10~120℃；聚醚醚酮：-10~260℃适用介质：水、气、油品、带腐蚀性介质等运行特性：我厂该系列球阀流阻系数小，流通能力强。
阀门启闭扭矩小。
密封性好。
能满足用户自然条件、使用工况要求。
制造质量我厂该系列蝶阀质量好，外形美观，出厂试验按 GB/T 13927《通用阀门压力试验》规定严格执行，泄漏量为0泄漏，保压时间高于标准要求2～3倍，达到国家优级产品水平。
8种常用阀门及闸阀工作原理与作用密封形式与优缺点
8种常用阀门及闸阀工作原理与作用密封形式与优缺点常用阀门分为不锈钢闸阀、止回阀、截止阀、球阀、蝶阀、调节阀、安全阀、电磁阀等。
以下将对这些阀门的工作原理与作用、密封形式与优缺点进行详细介绍。
1.不锈钢闸阀：工作原理与作用：不锈钢闸阀是通过门板在阀体内上下滑动来实现开关的。
当门板下降时，门板与座圈之间的间隙会逐渐填充，从而实现密封。
当门板上升时，门板与阀体底部之间形成一定的间隙，从而实现开启状态。
不锈钢闸阀主要用于管道中的切断和调节流量。
密封形式与优缺点：闸阀的密封形式主要有金属密封和弹性全开式密封两种。
金属密封具有耐高压、耐高温、耐腐蚀等优点，但密封性能较差。
弹性全开式密封具有良好的密封性能，但在高温和高压条件下容易老化和磨损。
2.止回阀：工作原理与作用：止回阀是一种防止介质倒流的阀门。
其工作原理是通过流体自身的压力使阀瓣自动关闭，防止介质倒流。
止回阀主要用于防止水锤和保护设备。
密封形式与优缺点：止回阀的密封形式主要有半球形阀瓣密封和弹簧负荷密封两种。
半球形阀瓣密封适用于介质流量大、流速较快的场合，但密封性能较差。
弹簧负荷密封适用于流量小、流速缓慢的场合，密封性能较好。
3.截止阀：工作原理与作用：截止阀是通过阀瓣沿阀体轴线的上下移动实现开关的。
当阀瓣上升时，阀门开启；当阀瓣下降时，阀门关闭。
截止阀主要用于切断或调节介质流量。
密封形式与优缺点：截止阀的密封形式主要有填料密封和金属密封两种。
填料密封适用于高温、高压和含有颗粒介质的场合，但易泄漏。
金属密封适用于高温、高压和耐腐蚀的场合，密封性能良好。
4.球阀：工作原理与作用：球阀是通过阀芯旋转达到开关的。
当阀芯旋转到与阀体孔径平行的位置时，阀门开启；当阀芯旋转到与阀体孔径垂直的位置时，阀门关闭。
球阀主要用于切断或调节介质流量。
密封形式与优缺点：球阀的密封形式主要有填料密封和弹性密封两种。
填料密封适用于高温、高压和含有颗粒介质的场合，但易泄漏。
弹性密封适用于广泛的介质和温度范围，密封性能较好。
球阀基础知识
球阀基础知识目录一、球阀概述 (2)1. 球阀定义及作用 (2)2. 球阀的应用领域 (3)3. 球阀的分类与特点 (4)二、球阀结构与原理 (5)1. 球阀结构组成 (7)2. 球阀工作原理 (7)2.1 开启过程 (8)2.2 关闭过程 (9)2.3 密封性能原理 (9)三、球阀材料 (11)1. 主体材料 (12)2. 球体材料 (13)4. 密封材料 (15)5. 其他部件材料 (16)四、球阀选型与安装 (17)1. 选型原则及注意事项 (18)2. 安装准备与条件 (18)3. 安装步骤及要求 (19)4. 调试与验收 (20)五、球阀操作与维护 (22)1. 操作规程 (23)2. 日常维护 (24)3. 故障诊断与排除 (24)4. 维修周期与建议 (26)六、球阀常见问题及解决方案 (27)1. 泄露问题 (28)3. 腐蚀问题 (29)4. 其他常见问题 (30)七、球阀的发展趋势与前景 (31)1. 技术发展与创新方向 (32)2. 市场需求与趋势分析 (33)3. 未来球阀产品的特点预测 (35)一、球阀概述球阀是一种具有开关功能的阀门，其核心部件是一个可在管道内自由滚动的球体。
通过改变球体的通道截面，球阀可以控制流体的流通，从而实现对流体的截断或调节。
球阀广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、食品等行业的高压、中压和低压管道系统。
密封性能好：采用优质的密封材料和先进的密封结构，确保在长时间运行过程中保持良好的密封效果，防止介质泄漏。
启闭迅速：球阀的启闭件为球体，启闭速度快，可满足大通径、高压力的流体控制要求。
可实现多路控制：根据需要，球阀可以实现多个通道的切换，实现流体的分流或合流。
耐腐蚀性强：球阀材料多样，可根据使用环境的要求选择不同的材料，如不锈钢、碳钢、合金钢等，以满足耐腐蚀性的要求。
球阀作为一种重要的流体控制设备，在各种工业领域具有广泛的应用价值。
1. 球阀定义及作用球阀是一种具有密封性能的阀门，它主要由阀体和阀盖、阀杆和阀座、密封圈等组成。
PVD技术在球阀阀体上的应用
PVD技术在球阀阀体上的应用一球阀球体镀膜的背景球阀中用作硬密封构件的球阀阀体和阀座经常在极为恶劣的环境下工作，构件容易因为高温氧化、腐蚀、磨损而失效。
这类球阀的球体一般采用304、316不锈钢作基体，再用超音速喷涂镍基碳化钨(Ni-WC)，以提高密封面的结合强度(≥75MPa)和低的空隙率(3％～5％)，表面硬度可达到832HV (65HRC)。
但是在球阀上喷涂镍基碳化钨存在以下几个缺陷：一是涂层与基体主要靠机械结合，所以其与基体的结合强度较低；二是涂层存在一定的气孔，这对于要求耐腐蚀的工作环境是不利的；三是一些喷涂方法往往产生多种对环境有害的因素，如粉尘、噪声、有害气体等；四是喷涂后球阀表面硬度高，极难进行精加工。
由于阀门硬密封构件制造成本高，阀芯阀座维护更换通常需要整体研磨，因此寻求一种提高硬密封构件使用寿命的方法具有重大的经济效益。
为了避开上述喷涂的缺点，可以将物理气相沉积技术应用到阀门密封面上。
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是在真空条件下，采用物理方法将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
PVD技术可以在球阀表面沉积多种金属（Ti、Zr、Cr、W等）的碳化物和金属（Ti、Zr、Cr等）的氮化物以及其它二元或多元合金的氮化物、碳化物纳米化涂层，这些薄膜普遍具有高硬度、高耐磨性、耐腐蚀和抗高温性，在球阀的密封面上沉积可获得超硬耐蚀涂层，显微硬度≥1800HV，最高使用温度可达750℃。
PVD涂层工艺是一种真正能够获得纳米级镀层且无污染的环保型表面处理方法。
采用PVD 技术对阀门的硬密封件表面进行处理，能大幅度地提高构件的使用寿命。
图1为兰州理工大学温州泵阀研究院开发的球阀球体PVD示意图。
图2为经PVD镀膜后的球阀球体。
图1 球阀球体PVD示意图图2 PVD处理后的球阀球体二球阀球体PVD镀膜的研究现状这种阀门密封构件超硬耐蚀PVD涂层工艺，适用于需要在表面获得超硬耐蚀涂层的各类阀杆、各种阀门的密封件、球体、阀座等阀门密封构件。
球阀阀芯密封原理
球阀阀芯密封原理球阀是一种常见的阀门类型，其阀芯密封原理是球体与阀座之间的接触面实现密封。
球阀由阀体、阀座、阀芯和操作杆组成，其中阀芯起到控制介质流动的关键作用。
球阀阀芯密封原理的核心是球体与阀座之间的接触面实现密封。
在阀关闭状态下，阀芯与阀座的接触面完全贴合，从而达到密封的效果。
当介质通过球阀时，通过转动操作杆使阀芯旋转，从而改变介质流通的通道。
球阀的阀芯通常采用球体结构，球体的表面光滑，与阀座之间形成间隙。
当阀芯旋转至关闭状态时，球体的表面与阀座之间完全贴合，从而实现密封。
球体与阀座之间的密封性取决于材料的选择和制造工艺的精度。
为了确保密封效果，球阀通常采用软密封或金属密封。
软密封是通过在球体表面覆盖一层密封材料，如聚四氟乙烯（PTFE），从而实现与阀座的密封。
软密封球阀具有良好的密封性能，但耐温、耐压能力有限。
金属密封球阀则采用金属材料制成的阀座和球体，具有较高的耐温、耐压能力，但密封性能相对较差。
球阀阀芯密封原理的优点是密封可靠，开关灵活，耐压能力强。
球体的旋转操作使得球阀的开关动作非常迅速，能够快速切断介质流动。
球阀的阀芯密封原理也使得其具有较高的耐压能力，能够承受较大的压力差。
然而，球阀阀芯密封原理也存在一些局限性。
首先，球体与阀座之间的接触面积较大，因此开关力矩较大，需要较大的操作力才能实现开关。
其次，球阀的流通能力相对较差，由于球体与阀座之间的接触面积较大，在开启状态下介质的流通阻力较大。
在球阀的使用过程中，需要定期检查和维护阀芯的密封性能。
如果发现球体与阀座之间的密封不良，可以通过更换阀座或球体来修复。
此外，球阀的阀芯密封原理也受到杂质和颗粒物的影响，因此需要安装过滤器来净化介质，防止杂质对阀芯密封性能的影响。
球阀阀芯密封原理是球阀的关键设计特点之一。
通过球体与阀座之间的接触面实现密封，球阀具有密封可靠、开关灵活和耐压能力强的优点。
然而，球阀的开关力矩较大和流通能力较差是其相对不足之处。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属密封球阀的应用分析
目前，金属密封球阀以其特有的优势，广泛应用于煤化工、多晶硅、炼油、海上平台和传统电站疏水系统及发电厂等，在要求严密关断、高温及高压差、开关迅速、介质含固体颗粒的工况下，金属硬密封球阀是首选的阀门种类。
但金属硬密封球阀普遍存在使用寿命低、内泄漏、操作发生卡涩（或抱死）等问题，面对越来越高的磨损要求、强冲蚀等工况，耐磨球阀需要在硬面处理、结构设计、零部件选材及加工等方面进行优化设计。
1 耐磨球阀的结构
耐磨球阀的结构设计一般有两种：球体浮动式和球体固定式。
不管是哪种结构，在恶劣磨损工况的使用介质中，均面临防止弹性阀座处弹簧腔物料（两相流或三相流）堆积而使阀门不能正常工作，产生阀门扭矩异常增大或“卡死”现象。
针对这种工况，厂家开发了自清洁耐磨球阀（浮动式）和阻尼沉淀结构耐磨球阀（固定式），较好地解决了这一问题。
自清洁耐磨球阀的技术特点：上游浮动阀座设计为带吹扫功能的自清洁通道结构，阀门在开、关过程中，依靠介质自身的压力，可对堆积在弹簧和阀腔内的物料进行吹扫，以防止固体颗粒在弹簧腔处堆积而可能出现的“抱死”现象，影响阀门的正常操作；密封阀座为可更换结构；阀杆处增加两个自润滑轴承弹垫，减少阀门操作扭矩。
阻尼沉淀结构耐磨球阀技术特点：弹性阀座采用“疏导”结构设计，阻尼沉淀槽前置设计，确保阀门在使用过程中可有效地将物料沉积在弹簧腔前面，不影响阀座的正常退让。
2 耐磨球阀密封性能
1）应具有一定硬度，使其耐磨耐冲蚀。
2）应具有一定结合强度，以防止硬化层脱落和产生裂纹。
3）应保证足够的加工精度，以保证低的密封泄漏率。
就硬密封球阀密封面而言，获得理想的硬化涂层组织是第一步。
3 密封面硬化
对金属密封的耐磨球阀表面硬化处理的方法有：表面镀层技术（Cr、Ni－P）、堆（喷）焊技术、等离子氮化技术、热喷涂金属陶瓷等。
前三种密封面处理方法一般用于软密封球芯硬化和干净介质，如油品、天然气、低温蒸汽、水等工况，但用于苛刻工况，如两相流或三相流（气、固、液）的石油化工行业的特殊介质，事实证明其使用寿命非常短。
特别是在煤化工、多晶硅等行业，选择耐磨耐蚀的密封面硬化技术非常关键。
近几年国内外通过热喷涂技术获得的金属陶瓷涂层获得了成功的推广应用，在众多喷涂材料中以碳化钨（WC）为基体的涂层，在耐磨损、耐冲蚀和抗干滑动方面的性能表现最为突出。
常使用WC为基体的涂层有：WC12/Co、WC17/Co、WC20/Co、WC86/Co10Cr4、WC17/Ni、WC50/NiCrBSi等。
表1为最常用的WC基金属陶瓷，采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备的两种典型涂层技术参数。
4 涂层工艺
表2为几种喷涂工艺的对比。
表1 两种典型涂层技术参数
注：限制应用温度在此温度以内，涂层性能最佳。
表2 喷涂工艺对比
由于超音速火焰喷涂技术不仅粒子在沉积过程中飞行速度快，而且喷涂的温度也低，这样就保证了碳化钨（WC）的分解和氧化物含量的控制，使涂层组织更致密，影响涂层性能的有害相或组织更少，涂层更耐磨耐冲蚀。
在确定耐磨球阀密封面硬化工艺的同时，应在大量的试验基础上，通过优化改进喷涂工艺参数，解决导致涂层易产生裂纹的主要问题，即涂层的残存应力应控制在压应力状态。
同时为降低密封面的摩擦系数，从而降低阀门的操作扭矩，不仅要严格控制喷涂粉末的粒度，而且需在涂料中加入一定配比的耐高温润滑剂，以便较好地制备各方面性能优异的耐磨耐蚀涂层。
5 设计和生产应注意的问题
多相流工况条件下应用的耐磨球阀不仅要求其耐磨耐冲蚀，而且还要充分考虑操作的可靠性。
从硬化层的制备、合理的结构设计、模拟工况的计算、阀门零部件的加工精度、到阀门的检验验收，每个环节的要求都不同于常规的产品。
在设计和生产中，应注意以下问题：
1）设计的结构应防物料在弹簧腔处堆积和防止物料粘结关闭件（刮扫功能）。
在多相流介质工况下，阀腔尽量设计为流线型。
2）多相流工况下特别是粘性的油渣介质，介质流动阻力对阀门操作扭矩的影响。
3）合理应用涂层与基体材料在高温下膨胀系数的不同。
4）因金属陶瓷涂层的多孔性，介质中存在腐蚀性物质（如硫、硫化氢等）对涂层密封面产生的腐蚀裂纹，应采用封孔技术。
5）对重要零部件材料进行质量监控（化学成分、机械性能、热处理等）。
6 结语
用于恶劣工况耐磨球阀的可靠性和使用寿命取决于密封面硬化工艺和球体的加工精度，以及阀门的结构设计。
金属硬密封球阀的设计、制造、检测目前国内已经形成了完备的质量保障体系，耐磨球阀的加工、试验手段也已达到国际领先水平。