大口径锆材卡套旋塞阀的结构与加工

王彩霞

（西安泵阀总厂有限公司，陕西 西安 710025）

供给某公司的14英寸300Lb的卡套旋塞阀，用于温度190℃的羰基合成醋酸装置，口径大，工况温度高，介质具有腐蚀性，之前尚无制造经验。

1 产品结构

针对合同工况要求，结合我公司在醋酸行业的经验，产品结构定为锆材整体铸造双压板上下固定轴卡套式旋塞阀。

1.1 旋塞采用上下固定轴结构设计

当阀门处于关闭状态或温度变化时，旋塞与卡套间始终均匀挤压，可靠密封，很好地解决了无下轴旋塞结构阀门关闭时，旋塞受介质力作用，旋塞体偏移，导致旋塞与卡套密封失效的问题。

1.2 设计采用双压板结构设计

独立的填料密封和旋塞体密封加载。旋塞加载不影响填料的加载，不会增大填料的密封预紧力和填料摩擦阻力，启闭力矩小，填料使用寿命长；填料碟簧组合加载，始终给填料提供足够的密封预紧力。

1.3 独特四重旋塞轴填料密封结构

第一道密封是旋塞体与卡套间的密封；第二道密封是反唇膜片+楔形密封垫密封；第三道密封采用我公司独特的活塞效应专利技术填料密封，该专利技术创新点是中填料、下填料外角有两个角度，使填料两次变形，产生两道密封，两填料间有较大的变形空间，始终保证了填料的弹性变形。另外，填料下部设计了一套活塞结构，在有压力时，活塞系统推动填料向上，使上下填料外径变形挤压，实现可靠密封，压力越大，密封性能越好；第四道密封采用耐250℃以上温度的全氟醚（FFKM）O型圈密封。我公司独特四重旋塞轴填料密封结构彻底解决了阀门外漏问题。

2 重要制造过程

2.1 承压阀体采用702C整体铸件

我公司锆材铸造始于2005年，是西北工业大学钛锆材铸造产研结合单位，拥有真空凝壳浇注炉3台，铸造技术日益完善，质量稳定。

本次采用机加工“分型活块”石墨型铸造。对于大尺寸大重量的锆铸件，内部缺陷主要为气缩孔。为消除小尺寸气缩孔缺陷和提高铸件组织致密性，对铸件进行了高温热等静压工艺，以去除铸件气缩孔缺陷；以上工序完成后，对铸件进行射线与液体渗透检测，按ASME B16.34强制附录Ⅰ、附录Ⅲ要求验收。

2.2 热镶卡套

镶卡套前按相应的标准规定进行壳体强度试验并合格，以免造成不必要的损失。卡套旋塞阀，难点主要是镶卡套和密封的问题。卡套材质是R-PTFE，有延展性好、强度差的特性。为了镶配时很好的变形，不损伤卡套，阀体和卡套同时在加热炉中加热至190℃，保温1小时，加热时应垫不锈钢板，防止铁离子污染；为了保证阀体和卡套之间良好密封，卡套必须加工排气孔，镶配时制作了上、下导向工装；为了成型稳定，制作了三个不同尺寸的旋塞模在自己设计的专用压力机上挤压成型，最后用切刀修理流道口，完成卡套镶配。

2.3 铁污染防护及检测

铁污染会破坏锆零件表面的防腐钝化膜，降低零件的耐蚀性和劣化力学性能，使其焊接性能变差，缩短零件的使用寿命。锆零件制造中铁污染的预防应贯穿整个过程，对与零件接触的夹具、量具、工具等要做到严格把关，多检查，去除彻底。检验方法：用滤纸吸收菲绕啉溶液并紧贴于待检查的零件表面，若滤纸呈橘红色则说明表面已被铁污染，若呈淡粉色或有零星红色斑点，可认为零件表面清洗干净，无铁污染。

零件在加工和搬运过程中，极难做到百分之百不受铁离子的污染，常需对加工完成的零件进行酸洗，去除铁污染，并检测零件化学成分应达到材料标准要求。

3 结语

随着用户生产线的投产，此次试制的卡套式旋塞阀再次得到了验证，为以后生产大口径、中高压卡套旋塞阀积累了宝贵经验。

◆参考文献

[1] API 599，法兰端、螺纹端和焊接端金属旋塞阀[S].

[2] ASME B16.34，法兰、螺纹和焊连接的阀门[S].