固定式鈦球閥的設計與研制
固定式鈦球閥的設計與研制
鈦以其良好的機械性能及優異的耐蝕性，廣泛應用于化工、醫藥衛生，制鹽、氯堿、航空等領城。在化工方面主要用作壓力容器，輸送管線及泵閥。其中鐵制固定式球閥，以其良好的密封性，優異的耐蝕性能及適應高的工作壓力等特點，廣泛應用于石油、化工行業。目前，國內沒有固定式鈦球閥，只有浮動式鈦球悶，在世界上只有美國、德國、日本等少數國家可以生產固定式鈦球閥，為了滿足石化行業使用工作壓力高、密封性好、具有良好的耐蝕性等要求，拓寬鈦材的使用范圍，進行了固定式鈦球閥的設計與研制．研制出了 DN80，DN50，DN40，DN25，且使用壓力高達 9.8MPa 的固定式鈦球閥，填補了國內空白，為批量生產奠定了基礎，為大型石化企業耐腐蝕設備的國產化改造提供了技術及物質保證。
本文闡述固定式鈦球閥的設計計算過程，主要研制工藝及其特點。
1 設計與研制
1.1 設計計算
1.1.1 設計技術參數
工作介質：醋酸；
使用溫度：225℃；
設計壓力：9.8MPa；
公稱通徑：80mm。
1.1.2 材料選擇
根據使用溫度及醋酸的濃度，查知鈦的腐蝕率為 ＜0.127mm/a，和耐蝕不銹鋼及其它有色金屬相比，選擇 TA2即符合使用條件；根據使用的工作壓力，為了保證其結構強度，選擇 TA2 鍛造件；根據使用溫度、工作壓力，選擇柔性石墨和浸銻石墨做密封材料。
1.1.3 設計計算
（1）閥體壁厚的設計
采用公式：SB=DN(K0-1)/s＋C，計算結果為 16 mm
（2）閥蓋與閥體之間聯接螺栓的選擇
根據使用壓力，選擇 1Cr18Ni9Ti 螺栓，選取 M30mm×55mm 的螺栓 8 個即可滿足強度要求。
根據公式算得進、出口法蘭蓋與閥體之間連接螺栓用 M30mm×45mm 的 1Cr18Ni9Ti 螺栓 8 個，即可滿足強度要求。
1.2 技術關鍵
由于使用壓力高達 9.8MPa，因此，密封及承壓是技術關鍵，在研制過程中，采用了 3 項措施，解決了這一關鍵技術問題。
① 保證球體與上下球桿的同軸度；
② 保證上下球桿與 Φ80mm 通孔的垂直度；
③ 保證球面粗糙度。
通過設計專門的工裝胎具及加工與密封工藝，達到了密封與承壓目標，一次試較成功。
1.3 結構特點
鈦制固定式球閥與浮動式球閥相比具有以下 3 個特點。
（1）在密封原理上，采用后密封。
（2）適用于高壓、粘稠液體。
普通的浮動式鈦球閥在高壓時不可靠，在介質為粘稠液體時，球與密封環之間微小的浮動間隙易造成堵塞，從而使閥門啟閉困難或失去密封作用。而采用固定式鈦球閥，因使用了彈簧，使密封環與球體始終保持緊密接觸，利用高壓介質達到良好密封的效果。
（3）采用線密封
普通浮動式鈦球閥的球體與密封環之間為球面密封，其單位面積上的密封比壓小，且在高壓時，微觀面上的凸凹點易引起泄漏，達不到密封要求。而固定式鈦球閥其球體與密封環之間采用線密封，增加了單位面積的密封比壓，且壓力越高，密封的效果越好，從而保證了高壓工作的可靠性。
2 結論
（1）設計研制的固定式高壓鈦球閥，滿足了石化工業的需要，使用情況良好。
（2）固定式高壓鈦球閥具有高壓使用可靠、密封良好等特點。
（3）設計研制的固定式高壓鈦球閥，在技術水平上屬國內領先，且達到了國際同類產品水平。
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