球閥越來(lái)越多(duō)地應用(yòng)于石油化(huà)工裝置中，如聚乙烯生産實驗裝置中，其應用(yòng)介質在有機溶劑、氣、水(shuǐ)的(de)基礎上增加了(le)高(gāo)聚合粉料（含有機溶劑）等高(gāo)黏結性、高(gāo)硬度的(de)塑化(huà)料固體顆粒。由于固體顆粒介質的(de)特殊性和(hé)有機溶劑（如己烷）的(de)易揮發性等原因，應用(yòng)于此類介質的(de)球閥使用(yòng)一段時(shí)間後，易出現内漏、卡澀，開關不到位等故障。此時(shí)，執行器的(de)持續輸出力可(kě)能對(duì)球閥整體主要操作件造成破壞，閥門被迫下(xià)線維修，進而影(yǐng)響生産裝置的(de)運行。

目前，不管是進口品牌硬密封球閥，還(hái)是國内生産的(de)硬密封球閥，應用(yòng)于固體顆粒介質工段時(shí)，均容易出現内漏和(hé)卡澀現象。爲了(le)增加系統在線正常運行的(de)時(shí)間，國内一些閥門制作公司對(duì)金屬硬密封球閥結構進行了(le)優化(huà)，通(tōng)過改進球閥的(de)内部結構在含固體顆粒介質工段的(de)運行效果良好。

一、損壞原因分(fēn)析

根據客戶使用(yòng)情況調查，應用(yòng)于固體顆粒工段的(de)金屬硬密封球閥，故障頻(pín)率較高(gāo)，容易出現内漏、卡澀等故障，通(tōng)常金屬硬密封在線運行時(shí)間最多(duō)爲半年左右，甚至兩三個(gè)月(yuè)就出現故障，這(zhè)也(yě)成爲制約整個(gè)裝置長(cháng)期運行的(de)瓶頸。

1.1 内漏原因分(fēn)析

球閥内漏與工藝介質的(de)性質、運行條件、密封副塗層材料的(de)選擇等因素相關。球閥内漏主要原因：密封面塗層沖刷；介質對(duì)密封面的(de)剝落與腐蝕。一研究表明(míng)，金屬硬密封球閥、密封副塗層之間存在著(zhe)粘結的(de)現象，如果密封副塗層選取不合适，密封面之間就會産生嚴重的(de)粘結，在開關過程中密封面之間就嚴重拉傷。球閥在開啓瞬間，由于上下(xià)遊相對(duì)壓差較大(dà)流通(tōng)間隙較小，流速較快(kuài)，此時(shí)固體顆粒介質會對(duì)球閥密封副塗層産生強烈的(de)沖刷，随著(zhe)球閥開關頻(pín)率不斷增加，沖刷增加，最終導緻球閥嚴重内漏。

1.2 卡澀及開關不到位原因分(fēn)析

固體顆粒用(yòng)球閥出現卡澀及開關不到位的(de)直接原因：密封面拉傷；固體顆粒介質在閥腔内堆積；軸承、軸套等不做(zuò)硬化(huà)處理(lǐ)或設計結構不合理(lǐ)。有些工段開啓壓差很大(dà)，溫度較高(gāo)，導緻密封面摩擦力較大(dà)，開關所需的(de)克服摩擦力所做(zuò)的(de)功大(dà)部分(fēn)轉化(huà)爲熱(rè)能，升高(gāo)了(le)密封面的(de)溫度，更加增大(dà)了(le)附著(zhe)磨損和(hé)氧化(huà)磨損的(de)趨勢。随著(zhe)開關次數的(de)增加，密封面很容易拉傷，造成開關卡澀。采用(yòng)雙重軸承設計和(hé)軸套硬化(huà)處理(lǐ)，既增加閥杆轉動的(de)旋轉點，又通(tōng)過增加不同硬度的(de)硬化(huà)材料提高(gāo)了(le)雙重軸承和(hé)軸套硬化(huà)的(de)耐磨性和(hé)強度，保證了(le)閥門長(cháng)期高(gāo)頻(pín)率的(de)開關而不會導緻閥杆與軸承、軸套拉傷。

二、處理(lǐ)辦法

粉料用(yòng)金屬硬密封球閥，由于其應用(yòng)介質的(de)特殊性，密封面的(de)整體壽命均較短，無法很好地滿足現場(chǎng)實際使用(yòng)需求，存在很大(dà)的(de)安全隐患。因而應從閥門整體結構出發，對(duì)閥門進行優化(huà)設計，如密封面材質選擇、開口碟簧設計、卸灰槽設計、閥座結構優化(huà)等，可(kě)有效提高(gāo)應用(yòng)于固體顆粒的(de)硬密封球閥密封面的(de)使用(yòng)壽命，進而可(kě)提高(gāo)整個(gè)球閥在線運行時(shí)間。

2.1 密封面材質選擇

經過國内外許多(duō)球閥供應商實驗研究表明(míng)，密封面的(de)塗層材料選擇并非越硬越好，也(yě)沒有最佳的(de)适用(yòng)于任何場(chǎng)合的(de)特殊材料。根據工藝介質條件及操作要求，采用(yòng)合适的(de)硬質合金材料，并采用(yòng)合理(lǐ)的(de)密封結構，才能有效預防密封副粘結。在密封面材料選擇上，通(tōng)過大(dà)量的(de)試驗，對(duì)幾十種密封副材料進行配比試驗，從中挑出了(le)具有超強工況針對(duì)性，抗粘接性、抗氧化(huà)性、良好導熱(rè)性及導電性的(de)硬質合金塗層材料。該硬質合金塗層徹底解決了(le)高(gāo)壓、高(gāo)溫、純淨氣體工況下(xià)，硬質合金粘結、氧化(huà)、熱(rè)量積累以及靜電放電等難題，其應用(yòng)于固體顆粒介質時(shí)，無論在耐磨性能還(hái)是使用(yòng)壽命上都得(de)到了(le)很大(dà)的(de)提升。在密封結構上，采用(yòng)定量壓縮、雙軸承、開口碟簧補償等結構設計，保證高(gāo)溫、常溫和(hé)低溫下(xià)開關扭矩穩定及開關到位。

2.2 開口碟簧設計

固體顆粒球閥越來(lái)越多(duō)地選用(yòng)碟簧。通(tōng)常情況下(xià)，應用(yòng)碟簧的(de)球閥即使在無壓狀态下(xià)，開啓與關閉過程中産生的(de)扭矩亦不相同，開啓過程中扭矩波動不大(dà)，但關閉過程出現扭矩先最大(dà)再突然變小然後再逐漸增大(dà)的(de)現象。原因是球體在關閉的(de)過程中，閥座的(de)側斜造成起始位置與關閉位置的(de)碟簧預緊力不同，相應的(de)球座密封副之間産生的(de)摩擦力不同。開口碟簧可(kě)解決閥門開啓與關閉扭矩不同的(de)問題。球閥開啓或關閉過程中，開口碟簧使開口側碟簧力變小，此時(shí)雖然閥座側斜，一側的(de)碟簧壓縮量會增大(dà)，但由于開口的(de)影(yǐng)響，使兩側的(de)力基本相同，保證球閥關閉與開啓過程中球座密封副塗層産生的(de)摩擦力矩基本恒定，降低了(le)整台球閥的(de)開關扭矩，有效降低了(le)閥門卡澀故障。

2.3 卸灰槽設計

進入到碟簧位置的(de)物(wù)料相對(duì)螺旋彈簧較易排出，但物(wù)料同樣會進入碟簧部位，在碟簧與閥體或閥帽之間形成的(de)三角區(qū)域内形成堆積。而且随著(zhe)壓力的(de)變化(huà)，閥座組件會産生少量的(de)位移，碟簧變形産生的(de)空隙就會被固體或漿料介質填滿，使碟簧無法複位，失去其固有的(de)彈性補償功能而處于卡死狀态，從而造成球體與閥座之間的(de)摩擦力隻增不減，越來(lái)越大(dà)，最終導緻球閥開始出現卡澀現象，直至執行器無法驅動球閥，最終導緻球閥故障。球閥卸灰槽已很好地解決了(le)這(zhè)一難題。物(wù)料進入碟簧後，通(tōng)過卸灰槽排出碟簧後面的(de)灰或漿料，碟簧不會被卡死，良好地保證了(le)閥座的(de)靈活性，從而使該處扭矩很好地控制在設計範圍内，保證了(le)系統的(de)正常運行。

除了(le)上述所提及的(de)優化(huà)設計，針對(duì)固體顆粒介質用(yòng)球閥，設計、生産此類閥門時(shí)還(hái)确保了(le)以下(xià)方面：

（1）閥座邊緣銳利，起刮刀(dāo)作用(yòng)，防止固體顆粒進入閥座與球體的(de)縫隙。

（2）閥座環與閥體内的(de)閥座槽的(de)表面粗糙度與尺寸公差合理(lǐ)，保證其間的(de)石墨密封材料在規定的(de)操作及設計溫度下(xià)不會被擠壓，同時(shí)防止由于熱(rè)膨脹引起的(de)閥座粘結。

（3）座槽内的(de)閥座環支撐部件在球閥運轉過程中不會發生傾斜。

（4）閥座表面具有足夠的(de)硬度，無污迹、裂縫或凹痕。

三、結論

金屬硬密封球閥應用(yòng)于懸浮液、渣漿、聚乙烯粉等固體顆粒介質時(shí)，易出現内漏、卡澀、開關不到位等故障。通(tōng)過優化(huà)球閥的(de)内部結構，有效防止了(le)閥腔内介質雜(zá)質進入閥體與閥座之間的(de)腔内，設計生産出來(lái)的(de)球閥具有壽命長(cháng)，耐高(gāo)溫、耐磨損、耐沖刷等特點，已廣泛應用(yòng)于高(gāo)溫、高(gāo)壓、腐蝕、結晶、沉澱性介質工況，如石油化(huà)工裝置生産的(de)的(de)固體顆粒産品下(xià)料輸送等管線上，效果很好。