BQ型双偏心半球阀在碳化塔出口的应用

刘丽娟，吴 娜，任勇齐

（河南泉舜流体控制科技有限公司，河南郑州 450001）

BQ型双偏心半球阀在碳化塔出口的应用

刘丽娟，吴 娜，任勇齐

（河南泉舜流体控制科技有限公司，河南郑州 450001）

介绍BQ型双偏心半球阀的原理及优点，该阀基体为普通碳钢材料，内部及密封面喷涂特种材料，适合纯碱及其它苛刻工况下使用。

双偏心半球阀；烧结；密封面；耐腐蚀；碳化塔

1 碳化塔出口工况及阀门存在的问题

在纯碱行业碳化塔出口，介质含有 NH3、NH4Cl、NaCl、Na2CO3、CO2等，压力：1.85MPa，温度30～80℃。此工况在停车时，易产生结晶。腐蚀和冲刷均较为严重，密封面极易损坏。原使用不锈钢球阀20天左右，密封面即因冲刷、腐蚀而产生内漏，受此影响，装置在运行过程中需要频繁地更换阀门，在人力物力上造成大量浪费。

2 分析和改进意见

该工况的特点一是介质含有固体结晶物，易在关闭时挤压密封面及冲刷密封面；二是介质Cl－离子含量较大，点腐蚀性大，特别是Cl－离子在焊缝处极易产生点腐蚀，而造成密封面损坏，导致内漏。

如果针对的只是介质腐蚀性严重，温度不高的工况，软密封、衬氟阀门无疑是最佳选择，但是不适用于含固体颗粒的介质。对两相流介质、特别是含有结晶物固体颗粒，普通半球阀是完全没问题的，不过耐腐蚀性能有待提高。仅就本工况而言，将偏心半球阀进行改良，是最好的方案：阀体、阀芯、阀座全部烧结一种耐腐蚀、高硬度的特殊材料，既能提高硬度和耐冲刷性能，又能降低Cl－离子对焊接影响区的点腐蚀作用。

3 “泉舜”牌BQ型双偏心半球阀原理及优点

我公司生产的“泉舜”牌BQ型双偏心半球阀是为了解决“固－液”、“固－气”两相混流体介质输送中的技术难题而研制开发的新一代阀门产品。

“泉舜”牌BQ型双偏心半球阀利用偏心－楔紧原理（如图1），实现自锁定位使密封可靠。双偏心即阀杆中心与阀门的流道中心有相对径向偏心E，阀门的密封面中心与阀杆中心（即阀瓣的回转中心）有相对轴向偏心e，且E＝2e。圆偏心轮及其展开平面上楔形角变化如图2所示，关闭严紧可靠。阀门在开启时，阀瓣迅速脱离阀座密封面，密封面磨损小，使用寿命长，且密封副关紧后仍有补偿量，当阀门长期使用，因密封副磨损而影响密封时，可通过调整驱动装置上限限位螺钉而使阀瓣向阀座方向做少量移动，再次延长阀门使用寿命。启闭过程中双偏心结构产生的凸轮效应，能自动清除沉积在密封表面上的污垢，从而保证了密封的安全可靠。

图1 双偏心半球阀密封结构

密封面经过超音速喷涂后，采用火焰高温重熔的方法对其进行表面强化处理，表面硬度≥HRC60，远远高于堆焊的硬度HRC40～55。超音速火焰喷涂系统是通过高压燃料气体与氧气燃烧产生超音速火焰而实现喷涂的，特点是：焰流速度极快，比其他热喷涂工艺的焰流速度快5～7倍，由于速度快，粉末粒子携带强大的动能打击在基体上，使涂层致密度极高；高速度带来另一个的好处是：在粒子打击基体的瞬间，动能几乎全部转化为热能，使粒子再一次获得加热的机会，部分地补偿了焰流温度的不足，粒子的高速飞行使涂层的结合机理更偏重于机械锚固结合，也使亚冶金结合的比例增大，这使得基体上更容易附着涂层，超音速火焰喷涂的焰流温度适中，只需把涂层材料加热至半熔融状态，使涂层保持了材料原有的物理性能和化学性能。超音速火焰喷涂涂层的高硬度、高致密度、高结合强度使得涂层的耐磨损、耐腐蚀、耐冲刷等特性都远远超过了其他热喷涂工艺。

图2 圆偏心轮及其展开平面上楔角变化

使用专门的重熔枪对完成的喷涂层进行重熔，重熔必须在喷涂后立即进行。用中性焰或弱碳化焰的大功率柔软火焰，将涂层加热，直至涂层出现“镜面”反光为度，然后进行下一个部位的重熔。采用高温重熔后，涂层结构异常致密，涂层表面几乎不存在空隙，有效提高了涂层的防磨防腐性能。

4 BQ型双偏心半球阀加工特点

1）密封面硬度要求高。

由于介质中含有固体颗粒，在关闭过程中可能会损伤密封面，所以密封面硬度要求较高。阀瓣和阀座密封面喷涂镍基特殊材料，密封副表面硬度≥HRC60。

2）喷涂工艺难度大。

即要保证所喷涂层具备一定的硬度，又要耐腐蚀，结合强度要高，否则在颗料介质的冲刷下极易脱落，而造成基体腐蚀。经过喷涂工艺多次探讨试验，最终选择超音速火焰喷涂及高温重熔，经过抗拉性能试验，抗拉强度可达70MPa。在工况运行中试用3个月，密封面毫无损伤。

3）加工条件要求高。

由于密封面硬度高，又是球面，对光洁度的要求也高，所以一般的刀具很难加工。需用专门的刀具及数控加工，还要配有专用磨床研磨。最后，阀芯与阀座配对时仍需研磨。

5 使用效果对比

“泉舜”牌BQ型特种双偏心半球阀基体材料为普通的碳钢，内部及密封面喷涂特种材料，成本与不锈钢半球阀相近，使用寿命可延长至三个月以上。不仅节约了大量原材料，更主要的是减少了设备的维修次数，极大地降低了装置运行过程中的人力、物力成本。

与传统的阀门相比，“泉舜”牌BQ型特种双偏心半球阀的开发，在工艺上有了较大的改进。根据流通介质不同，只需改变喷涂层材料及特性，便能满足使用要求，在纯碱及其它苛刻工况下将会有广泛的应用前景，随之会带来良好的经济效益和社会效益。

［1］ 陆培文.实用阀门设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2007

［2］ 陆世英.不锈钢［M］.北京：原子能出版社，1995

TQ 114.15

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2012－06－20