高温硬密封球阀故障分析及解决方案

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硬密封球阀在使用工况上比软密封球阀要严苛很多，高温、强腐蚀以及粉尘、颗粒、泥浆等介质对硬密封球阀的持续使用造成了相当大的障碍。在硬密封球阀的使用过程中，常常应为工况或者人为的原因导致阀门出现故障而被迫维修。了解阀门故障产生的原因，并找到预防故障的方法，对于阀门行业工作者和产品使用者来说，都是必要且有效的。
　　三精阀门公司针对性的对硬密封球阀进行分析。并从客户使用过程中发现的问题，拓展硬密封球阀产品设计及附属配备应注意的问题，并提出改善的方向。
　　从产品的使用角度来分类，硬密封球阀故障大致可以分为以下两类：非技术类故障以及技术类故障。
　　1非技术类故障
　　此类故障是与技术无关的，即并非阀门内部结构出现问题或者内部零件运行发生故障。因此，其故障原因一般是由外界条件导致。
　　1.1阀门选型的错误
　　有的客户在选择阀门型号的时候，由于对产品使用工况缺乏了解，或者处于成本的考虑，选择的阀门不能满足工况下工作温度、工作压力、介质腐蚀性、冲蚀性的要求，导致阀门一旦投入使用，就迅速出现故障。
　　因此，在选型过程中，客户方或者设计院一定要把产品的使用可靠性放在第一位，因此成本原因选择过于低端的产品，产生故障造成损害，反而得不偿失。这一点在工况严苛的硬密封球阀选型中，尤为重要。
　　1.1.1球座密封面喷涂硬质合金面选材错误
　　硬密封球阀的性能关键在于钢球、阀座的表面硬化处理。为了保证金属对金属的密封，硬密封球座之间密封比压力远大于普通球阀，这使金属材料间容易出现咬合或者拉伤，这两种情况都会直接导致球阀无法正常使用。目前应用最广泛，效果最好的球座表面硬化方法是喷涂硬质合金技术（主要是镍基合金和铬基合金），硬密封球阀的钢球和阀座喷涂层很大程度上决定了球座密封面的使用性能和寿命，因此在实际复杂的工况中，要根据实际情况选择硬质合金层。
　　硬质合金层的选择大致有两个方向：一是追求其硬度，高硬度合金层耐磨损，耐冲蚀性能较强，常用于存在细小，坚硬的固体颗粒介质工况（如煤化工、多晶硅行业）；二是追求其耐腐蚀性能，有些强腐蚀性介质下，耐腐蚀合金层可以有效保护球座内部基材，从而延长寿命，常用于强腐蚀性介质工况（如石化、造纸行业）。硬密封球阀材料选型中，其球座密封面喷涂硬质合金层的材料是重中之重，一定不能选择与工况、使用介质条件不匹配的硬质合金。
　　1.1.2阀门一些内件选材与工况温度不符
　　硬密封球阀中，有一些内件的选材是与其使用工况温度或介质温度密切相关的，比如填料、密封垫圈、阀杆护套等等．选择硬密封球阀一般有两种原因，一是工况温度较高，软密封阀座无法承受，二是介质磨蚀能力、冲蚀能力较强，软密封阀座不够坚硬．可见硬密封球阀不等于高温球阀，在某些工况中，它的使用温度并不一定很高。
　　当介质温度低于200℃时，填料、密封垫圈（包括体盖密封垫圈、下阀杆密封垫圈、中法兰密封垫圈等），阀杆护套等都可以选择用合成塑料。这种配置与软密封球阀中相关配件的配置类似。
　　当介质温度高于200℃时，填料需要选用石墨（石墨耐温性能强，高温下性能基本无变化），密封垫圈一般选用金属丝包裹在石墨圈外围（用石墨密封，金属丝定型），阀杆护套也要换成金属材料。
　　所以，在硬密封球阀的选型过程中，工况温度或介质温度是一定要作为必要因素之一来决定选型方向的。错误的内件选择，轻则造成成本浪费，重则导致阀门失效，无法使用。
　　1.2附属件的选型故障
　　阀门的附属件包括驱动装置、驱动装置配套装置以及连接驱动装置的支架、联接轴等配件。硬密封球阀的驱动装置按照其动力来源可分为：杠杆手柄、钢管手柄、涡轮执行器、手轮离合减速器（用来切换手动操作或自动操作）、自动执行器（包括气动执行器、电动执行器、电液动执行器等）。
　　对于杠杆手柄、钢管手柄，齿轮机构等依靠手动操作的驱动装置，根据产品的工作扭力值计算力矩，然后选择合适的长度或则规格即可，当然材料的抗扭抗拉强度也是需要考虑的。
　　对于自动执行器的选型相对复杂一些。拿气动执行器举例，气动执行器分为单作用型和双作用型。双作用型气动执行器开关都有弹簧力作用，扭力一致．单作用型的气动执行器开启的时候要克服弹簧弹力作用，关闭的时候靠弹簧力关闭，这样，其输出扭矩是一个范围扭力值，增加了选型的难度，一般安装气动执行器，需要在阀门的工作扭力值基础上，乘以一个安全系数，防止由于范围性变化的执行器输出扭矩出现操作力不够的情况发生。
　　一般在出厂的时候，未到实际工况，其实际工作扭力值是无法准确测量的，常用的标准是根据空载扭力值乘以一个介质系数来估算其工作扭力值。对于硬密封球阀，要根据工况的不同选择这个介质系数，如果是颗粒、粉尘、泥浆介质，这个系数就要取得尽量大些，一般在1.5～2这个范围内选择。
　　除了执行器本身的选型需要注意以外，其附属配件也要根据实际情况选型，如相关电磁阀、减压阀、阀位开关等等，如一个进气量很大的气动执行器，却配备一个气流量很小的电磁阀，这样气动执行器进气会很慢，阀门关闭变慢，密封面受冲蚀的时间就越长，不利于阀门使用寿命。而且，自动装置的阀门的显著优势就在于启闭时间快，很多客户要求在N秒内完成启闭动作，这就对相关配件的合理配置提出了更高的要求。