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浙江摩根閥門有限公司Zhejiang Moregrow valve co., LTD

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關鍵詞:球閥

浙江摩根閥門有限公司

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哈氏合金球閥技術說明

發布時間:2017-03-01   點擊次數:11664次

              技術說明浙江(jiang)摩根閥門有限公司

一、適(shi)用(yong)范圍

本(ben)技術方(fang)案介紹適用(yong)于(yu):

針對(dui)主(zhu)體材料(liao)選用哈氏合(he)金的金屬硬密封球閥(fa)的技術方案。

(要(yao)加上為什么(me)選(xuan)用球閥(fa)的原因,從(cong)結構流道優勢和流體力學(xue)及(ji)沖刷(shua)腐蝕入手說(shuo)明)

二(er)、 產品(pin)特點

浙江(jiang)摩(mo)根閥門有限(xian)公司結合(he)多年的(de)(de)(de)研制與生(sheng)產(chan)經驗(yan),對管(guan)(guan)線球閥(fa)已擁有了豐富的(de)(de)(de)設計與制造經驗(yan),是管(guan)(guan)線球閥(fa)的(de)(de)(de)專(zhuan)業(ye)制造廠商。管(guan)(guan)線球閥(fa)是我公(gong)司的(de)(de)(de)主導(dao)產(chan)品之一,可(ke)靠的(de)(de)(de)產(chan)品質量,滿意的(de)(de)(de)售后服(fu)務,使我公(gong)司先后成為了中(zhong)石油(you)、中(zhong)石化的(de)(de)(de)合(he)格(ge)供應(ying)商。在長(chang)輸管(guan)(guan)線,石油(you)、天然氣(qi)工業(ye)等領域得到了廣泛的(de)(de)(de)運用(yong)。

我(wo)公司設(she)計制造的(de)管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)一(yi)般分為:分體(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)軟密(mi)封管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)、分體(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)金屬硬密(mi)封管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)和(he)全(quan)焊接(jie)管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)。分體(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)通(tong)過高強度螺栓連(lian)接(jie)側體(ti)(ti)(ti)與閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)。全(quan)焊接(jie)管線(xian)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)通(tong)過焊接(jie)方式(shi)(shi)將(jiang)側體(ti)(ti)(ti)與閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)連(lian)接(jie)。球(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)都采用(yong)固定式(shi)(shi)結構,閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)采用(yong)浮動(dong)式(shi)(shi)設(she)計。

分體式管線球閥通過螺栓連接(jie)側體與閥體,便于(yu)(yu)安(an)裝(zhuang)于(yu)(yu)維修。設計(ji)標準符合API 6D標準,主體材料的溫度與壓力選擇以及最小壁厚的設計符合ASTM B 16.34標準規范。為了保證產品的質量與設計的合理性,產品設計利用SOLIDWORKS建立模型,用ANSYS有限元分析(xi),并不斷優化設(she)計(ji)。確保了產品的可靠(kao)性、經濟性以及安全(quan)性。

為更(geng)好實現產品的高性能,對產品材料(liao)的化(hua)學成分嚴格控(kong)制(zhi),零(ling)部件(jian)制(zhi)造采(cai)用數控(kong)加工,并(bing)精(jing)確的尺(chi)寸檢測(ce)與嚴格的工藝要求。

本閥門具有雙向密(mi)封(feng)功(gong)能(neng),任何一側(ce)都(dou)可以承受全壓(ya)差,截斷介質,并體現較(jiao)佳密(mi)封(feng)性能(neng)。實現管路(lu)的(de)連接與切(qie)斷功(gong)能(neng)。

分(fen)體式管線(xian)球(qiu)閥(fa)在(zai)閥(fa)桿與填料(liao)箱(xiang)密(mi)(mi)封處設(she)計了注脂閥(fa),以及在(zai)閥(fa)座(zuo)與側體處設(she)計了注脂閥(fa),起到(dao)了二次緊(jin)急密(mi)(mi)封作用(yong),延長(chang)了閥(fa)門的使用(yong)壽命。

閥(fa)門(men)(men)具有防火防靜電結構,發生火災時,閥(fa)門(men)(men)在大火中溫(wen)度異常升(sheng)高,內部軟密封材料被燒毀,此時,閥(fa)門(men)(men)金屬密封結構起(qi)到了輔助(zhu)密封作用(yong),能夠有效的(de)控制介質的(de)泄漏(lou)量。閥(fa)門(men)(men)防火設計(ji)完全滿(man)足API 607的規范要求。閥門開啟與關閉動作過程,球體與閥座之間有相對摩擦,同時產生靜電,對于輸送易燃易爆介質存在很大的潛在危險。閥門防靜電結構可以有效的將球體與閥座之間產生的靜電導出。避免了危險的發生。閥門防靜電結構設計符合的規定。

閥門的執(zhi)行(xing)機構可以選擇氣(qi)動(dong)、電動(dong)、蝸輪(lun)以及氣(qi)液聯動(dong)或(huo)電液聯動(dong)等。也可以按照客戶的特殊要求。

 

<a  data-cke-saved-href='/page/2.html' href='/67/xn324y.html' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>,<a  data-cke-saved-href='nei336.htm' href='nei336.htm' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>圖片,<a  data-cke-saved-href='nei336.htm' href='nei336.htm' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>廠家

 

 

三、 方案介紹(shao)

1、設計參(can)數(shu)如(ru)下:

l 公稱壓(ya)力:900Lb;(按(an)客戶(hu)要(yao)求)

l 公稱(cheng)通(tong)徑: 2全通徑;(按客戶要求)

l 主體材料:hastelloy C-276;

l 內件材料: hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢;(球閥用(yong)Hastelloy G30

l 連接形式:按照客戶(hu)要(yao)求;

l 結(jie)構長度:按照客(ke)戶(hu)要求(qiu);

l 泄漏等級:FCI 70.2 VI;

l 設計標準: ASME B16.34,API6D等

l 適(shi)用溫(wen)度(du):常溫(wen)。

 

2、設計標準(zhun)

設(she)計規范:設(she)計和制造按ASME B16.34

閥門(men)結構(gou)長度按(an)ASME B16.10

法蘭尺(chi)寸按ASME B16.5。

參考標準(zhun):

API 6D-2008《石油和天然氣工業管線輸送系統管線閥門

API 598-2009《閥門的檢查我和試(shi)驗》 

ASTM A182- 2002a《高溫用鍛制或軋制合金鋼法蘭、鍛制管件(jian)、閥(fa)門和部件(jian)》

ASTM A193/A-2001b《高溫用合金鋼和不(bu)銹(xiu)鋼栓(shuan)接(jie)材料》

API Q1-2007《質量(liang)綱要規范》

NACE-MR-0175-2003 《油田設備用(yong)抗硫化物應(ying)力(li)腐蝕斷裂和應(ying)力(li)腐蝕裂紋的(de)金(jin)屬材料》;

API 607  《閥門(men)火燒試(shi)驗》等。

(填上哈氏合金(jin)標(biao)準號(hao))

3、材料的選擇

根據氫氣特(te)性,閥門(men)主要部件材料選擇如下:

閥體、側蓋、:Hastelloy C-276;

球體:Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢;

閥座:Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢;(球閥用Hastelloy G30

閥桿(gan):XM-19

彈簧:Inconel X-750(這二項與介質接觸,抗腐蝕能力是否(fou)可行?)

緊固件:B7+噴氟

中法(fa)蘭密(mi)封材(cai)料(liao):石墨+O型圈(氟橡(xiang)膠)(數(shu)據表要求在250°C下穩定動行,氟橡膠可行否?)

 

球體與(yu)閥座(zuo)屬(shu)(shu)于內件,完全暴露(lu)與(yu)介質(zhi)之(zhi)中。閥座(zuo)與(yu)球體之(zhi)間采用金屬(shu)(shu)硬密封(feng)接觸(chu)。

閥座(zuo)、球體表面采用先堆焊鈷基合金(jin)(先熱噴(pen)鈷基合(he)金(jin)然后(hou)碳化鎢(wu)再噴(pen)鈷基合(he)金(jin),厚度達1mm以上,重熔處理)然后鈷基(ji)表面再采用世界上最先進(jin)的(de)“鎳包碳化鎢超音速熱噴涂并重熔工藝”的硬化處理。提高密封面的耐磨性和(he)硬度(du)及(ji)抗沖刷性。

WC是(shi)一(yi)種高(gao)(gao)硬度(du)、高(gao)(gao)強度(du)和高(gao)(gao)耐磨性兼(jian)備的(de)硬質合金(jin),它(ta)的(de)粒度(du)一(yi)般為0.2~1.0µm以下,大部分在0.5µ,m以下,具有硬質合金(jin)的(de)高(gao)(gao)硬度(du)和高(gao)(gao)速(su)鋼的(de)強度(du)。其硬度(du)不(bu)小于HRC68結(jie)合強度不小于70。 

本公司(si)生產(chan)的硬密封球閥,閥座、球體表面(mian)采用鎳包碳化鎢(在Ni60中加入一定比碳化鎢)超音速熱噴涂。厚度可達0.5~0.8mm。以保證密封面不受介質及其中棵粒物的影響;降低表面的摩擦系數,提高表面抗磨損性能,它具有耐磨、減摩、耐熱、耐腐蝕、摩擦系數低、防咬合等特點,能改善表面性能,提高壽命。

                                                     <a  data-cke-saved-href='nei336.htm' href='nei336.htm' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>球體<a  data-cke-saved-href='nei336.htm' href='nei336.htm' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>閥座
  

在噴(pen)涂后工件(jian)整體(ti)進行重熔(rong)熱處理(li),減少(shao)硬(ying)(ying)質合(he)金表面的孔隙率(lv),提高涂層致密度(du),增(zeng)加噴(pen)涂的硬(ying)(ying)質合(he)金與本體(ti)的結(jie)合(he)力,與底(di)材更牢固地粘結(jie),使其成為一體。可有效地抑制裂紋的產生和擴展,從而提高涂層的硬度和韌性,并獲得適當的硬度/韌性比和降低殘余應力提高密封面的硬度和耐磨性。從而具有較高的承載能力。從而大大的提高了閥門的使用受命。 

(噴(pen)涂表(biao)面含(han)球(qiu)流道和閥座流道,沖刷(shua)和腐(fu)蝕共同做用下,從沒(mei)有硬化(hua)的表(biao)面開始)

彈簧(huang)材料的(de)選擇

為了能夠(gou)(gou)滿足(zu)工(gong)況的需求(qiu),抗氫腐蝕,同時(shi)又(you)要(yao)有良好的機械性能,能夠(gou)(gou)提供密封所需要(yao)預緊(jin)力,因此(ci)采用了inconel  X-750合金材料

 

閥(fa)桿材(cai)料(liao)的選擇

閥(fa)桿的(de)設計與(yu)球(qiu)體(ti)分離,便于維修(xiu),以及更換(huan)密封(feng)材料。閥(fa)桿與(yu)球(qiu)體(ti)連(lian)接傳遞最(zui)大扭矩。閥(fa)桿可(ke)以選用高強度的(de)XM-19(耐腐蝕(shi)上可(ke)能不行),表(biao)面鍍ENP,提高硬度。

 

閥體與側體的(de)密封材料選(xuan)擇

閥(fa)體(ti)與(yu)側(ce)體(ti)之間(jian)選擇夾不銹鋼石墨纏繞墊,可以起到密封和防(fang)火功能。在閥(fa)體(ti)與(yu)側(ce)體(ti)之間(jian)增(zeng)設了O型圈(諾是金屬的可(ke)以,橡膠類O形圈可能溫度上不可以)作(zuo)為(wei)(wei)一級密(mi)封。纏繞墊作(zuo)為(wei)(wei)次級密(mi)封。如下(xia)圖所示:

 

<a  data-cke-saved-href='/66/lo236b.html' href='/54/ca125f.html' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>O型圈-浙江摩根閥門有限公司

 

螺栓和(he)螺母的選(xuan)擇(ze)

螺栓和螺母選(xuan)用ASTM A193-B8M和ASTM A194-8M,適用溫度范圍:-29~180℃。材料符合NACE 標準要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

4、設計方案(an)結構示意圖

 

<a  data-cke-saved-href='nei336.htm' href='nei336.htm' target='_blank'>哈氏合金球閥</a>總裝圖紙

 

5、結構特點

本球閥通過(guo)球體(ti)90°旋轉打開或關閉,實現管路的聯通與切斷功能。

閥(fa)門通過閥(fa)桿(gan)(gan)上鍵(jian)與執行機(ji)構(電動、氣動、蝸輪傳動、液動或氣液聯動等)連(lian)接。執行機(ji)構輸出力矩(ju),傳遞于閥(fa)桿(gan)(gan),閥(fa)桿(gan)(gan)帶動球體旋轉(zhuan)90°,實現閥門啟閉動作。

球體與(yu)閥座圈之間的(de)緊密貼合(he),以及合(he)理的(de)材料(liao)選(xuan)擇與(yu)精密的(de)工藝加工,決定了作為截(jie)斷介質的(de)最佳密封副(fu)匹配。

閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)后(hou)面(mian)的(de)彈性(xing)(xing)元(yuan)件提供了閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)與(yu)球(qiu)體之間(jian)密(mi)(mi)封(feng)(feng)所需(xu)要的(de)最小(xiao)預緊力。同時,閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)圈的(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)設(she)計滿(man)足(zu)密(mi)(mi)封(feng)(feng)所需(xu)的(de)必(bi)須比(bi)(bi)壓和(he)許用(yong)(yong)比(bi)(bi)壓。當閥(fa)(fa)(fa)門在環境溫度(du)變換時,球(qiu)體密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)和(he)閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)產生收(shou)縮或膨脹,導致密(mi)(mi)封(feng)(feng)效(xiao)果受(shou)到(dao)影響。此(ci)時,閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)后(hou)面(mian)彈性(xing)(xing)元(yuan)件起到(dao)自調節功能,將(jiang)閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)調整到(dao)最佳位置,發(fa)揮了閥(fa)(fa)(fa)門最佳密(mi)(mi)封(feng)(feng)性(xing)(xing)能。閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)與(yu)球(qiu)體密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)長期磨損的(de)情況下,壓縮量逐(zhu)漸(jian)減少,也影響了閥(fa)(fa)(fa)門的(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)效(xiao)果。此(ci)時,閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)后(hou)面(mian)的(de)彈性(xing)(xing)元(yuan)件與(yu)介(jie)質的(de)作用(yong)(yong)力將(jiang)閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)推向球(qiu)面(mian),壓縮量得到(dao)了一定補償(chang),閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)起到(dao)了活塞作用(yong)(yong)。此(ci)外,當閥腔(qiang)壓(ya)(ya)力(li)(li)過(guo)大時,為了防止(zhi)中腔(qiang)截壓(ya)(ya)過(guo)載的(de)危險,具有活塞作用的(de)下游閥座,在中腔(qiang)壓(ya)(ya)力(li)(li)下閥座被推開脫離球面,中腔(qiang)壓(ya)(ya)力(li)(li)得到泄(xie)(xie)放,起到了自泄(xie)(xie)壓(ya)(ya)功(gong)能(neng)(要求壓力泄放(fang)到上游)這也是活塞閥(fa)座的另一功(gong)能。閥(fa)座的結構設計符合(he)API 6D要求。

 

本球(qiu)閥(fa)(fa)結(jie)構(gou)屬于硬密封(feng)球(qiu)閥(fa)(fa)。閥(fa)(fa)門為分體(ti)(ti)式結(jie)構(gou),球(qiu)體(ti)(ti)與閥(fa)(fa)座從側端裝入(ru)。

閥體:采(cai)用(yong)哈氏合(he)金鍛鋼(gang)材料(liao)。化(hua)學成(cheng)分和(he)機械(xie)性能符合(he)ASME 標準要求。

 

閥(fa)(fa)桿(gan)是傳遞閥(fa)(fa)門(men)扭矩的(de)(de)關(guan)鍵(jian)件,閥(fa)(fa)桿(gan)表面加工(gong)的(de)(de)光(guang)潔(jie)度(du)影(ying)響整個閥(fa)(fa)門(men)的(de)(de)扭矩。提高閥(fa)(fa)桿(gan)表面的(de)(de)硬(ying)度(du),可(ke)以減小(xiao)閥(fa)(fa)桿(gan)的(de)(de)磨損。為此,閥(fa)(fa)桿(gan)采用了精加工(gong)、滾(gun)壓、拋光(guang)等工(gong)藝。閥(fa)(fa)桿(gan)表面光(guang)潔(jie)度(du)可(ke)達(da)Ra 0.2~Ra0.4,閥桿通過鍍鎳磷工藝提高了表面硬度。

閥(fa)桿(gan)上設(she)計(ji)了防靜電結構,保(bao)證(zheng)了球(qiu)體與(yu)閥(fa)桿(gan),以及(ji)閥(fa)桿(gan)與(yu)閥(fa)體之間的金屬(shu)連(lian)接。符合相關設(she)計(ji)標準要求。

 

球體與閥(fa)座(zuo)的加(jia)工是整個閥(fa)門(men)密封性能的關鍵。球體和閥(fa)座(zuo)采用(yong)鍛件材料加(jia)工而(er)成(cheng),球面和閥座密封面先(xian)堆(dui)焊(han)鈷基合金,然后超音速(su)噴焊(han)混(hun)合硬(ying)質合金。球體在加工中嚴格控制了(le)球面的圓度,達到0.005mm。球體和閥座密封面噴涂層加厚。密封表面采用High velocity oxy-fuel (HVOF)超音速噴焊之后,利用Spray and fuse (S&F)重(zhong)熔技(ji)術,增強了硬(ying)質合金與基體(ti)之間(jian)的結合力。

球(qiu)體(ti)與閥座使用(yong)專用(yong)設備(bei)進行配對研(yan)磨(mo)。裝配之(zhi)前,再經過(guo)技師們(men)的手工研(yan)磨(mo)和測試,使密封(feng)面的光潔度可達0.2以上,以保證球體密封面和閥座密封面100% 接觸。從而使泄漏等級達到FCI 70-2  VI級(ASME B16.104)。

這種球面(mian)與閥(fa)座密封面(mian)材(cai)料匹配(pei)以及特殊的(de)密封面(mian)加厚(hou)層(ceng)工藝,保證了(le)閥(fa)門(men)長(chang)壽命(ming)特點。

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的(de)閥座(zuo)次密(mi)封(feng)(feng)以及閥桿密(mi)封(feng)(feng)的(de)設計,引進了國際先進的(de)唇形密(mi)封(feng)(feng)座(zuo)(Lipseal)。并結合了自身多年的特種閥門設計研發經驗,以及各類金屬密封圈的研制經驗(如:金屬C型圈,空心金屬O型圈,金屬U型圈等),將其改進,達到了更優密封效果。我公司稱其密封圈為:U型彈簧蓄能增壓密封圈,并向國家專利局申報了實用型專利。

浙江摩根閥門(men)有限公司自主研(yan)發的U型彈簧蓄能增壓密封圈,采用了金屬U型圈外面包覆PTFE或PCTFE作為密封材料。取代了使用螺旋彈簧做骨架的唇形密封座(Lipseal),避免了重疊或焊接連接而導致的受力不均現象。U型彈簧蓄能增壓密封圈在不同的溫度與壓力下,經過反復驗證,表明受力均勻,密封良好。如下圖:

 

U型彈(dan)簧蓄(xu)能增壓(ya)密封(feng)圈作(zuo)為閥座后次級密封(feng),可以實(shi)現閥座DBB(或(huo)DIB)的功能,符合API 6D設計要求。

 

 

閥門在溫度劇烈變化中,U型彈簧蓄能增壓密封圈可以根據壓力與溫度的變化自身調節,同時還降低了閥門的扭矩。介質的壓力結合金屬圈的彈性蓄能為密封比壓提供了最小預緊力。巧妙地結構設計,大大的延長了閥門的使用壽命。

 

 

閥門(men)閥桿與(yu)填料處設(she)計多重密封組合,既設(she)計了(le)柔性石墨防火填料密封,又增(zeng)加(jia)了(le)U型彈簧蓄能增壓密封圈,O型圈輔助密封。保(bao)證了閥(fa)門填料(liao)泄漏等級滿足MESC SPE 77/312微泄露試驗。密封結構詳見小樣圖。

 

6執(zhi)行(xing)機構的選擇

分(fen)體(ti)式固定硬密封球閥的結構設計(ji),可以滿(man)足客戶對(dui)不同執行(xing)機構的要求。

 


 

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