轨道球阀阀杆失效分析及结构改进

王森宇

中国石油锦西石化 辽宁葫芦岛 125000

摘要：文章主要是分析了轨道式球阀的整体工艺特点，在此基础上讲解了轨道式球阀的关键工序，最后探讨了其中轨道球阀阀杆失效的原因，提出了可行性的解决方案，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：轨道球阀；阀杆失效；硫化氢环境；沉淀硬化不锈钢

1、前言

轨道球阀有效的结合球阀、闸阀以及截止阀结构的相关特点，有着密封面无摩擦和操作扭矩低等的优势，已被广泛应用在煤化工系统中，但其在运行过程中容易受到外界因素的影响而出现失效的情况，为此文章对如何有效改进轨道球阀阀杆的结构展开了研究和探讨。

2、轨道式球阀的整体工艺特点

导向球阀是一种新型的单面密封球阀阀门。它采用阀杆头的凸轮锥机构和导套的螺旋槽，实现球体的倾斜和旋转，实现球体的开启和关闭阀门。什么时候阀门打开，钢球位于气门凸轮锥机构下方的气门座上干。终于，球体在阀杆对阀杆和导套的作用下旋转，导套在阀门中处于全开位置，套筒球体先关闭，球体先旋转90，再旋转阀杆凸轮机构 第一，行动，球体的密封面靠近阀座的密封面，产生所需的密封压力，确保密封可靠。阀杆凸轮锥机构可以补偿球和阀座的密封表面的磨损，以实现可靠的长寿命密封。从上面的分析可以看出，如果导阀球阀提供游离摩擦开启和关闭以实现低扭矩，则可靠的机械密封可以为阀杆凸轮斜面机构和导轨机构提供精确的旋转和滚动指示，操作从而提高凸轮的加工精度。斜面机构和高杆导轨可以改善机床的使用寿命，并讨论了完整导轨球阀部件的加工点。球体、阀杆和导轨的形状、尺寸、形状精度和表面粗糙度通常是多维表面。一般来说，对设备的要求比较高，外形要求也比较高，所以有必要删除。考虑到专用设备和试验工具，球体、密封面、阀杆、轨套、销等硬度高，加工性能差，而阀杆凸轮则采用超硬度磨削硬处理。它要求HRC 60，表面粗糙度为0.8，这是工具和基材。加工切削液有新的试验和要求，在我们的加工过程中也需要考虑。在滚珠部分的加工中，我们应该专注于球，阀杆，指导等部件，并应从过程路线，设备，技术，工具，测试工具等方面启动，以加强形状耐受性和测试的保证，以确保每个部件的加工质量和机械性能。

3、轨道式球阀的关键工序

任何过程的质量都会严重影响密封环，使用寿命等成品密封环的性能。我们称之为关键过程。按照该定义，我认为生产轨道球阀。以下过程是关键过程。球形密封表面的质量将直接影响成品的密封，使用寿命和其他性能。它主要控制焊接缺陷的产生，例如，裂缝，夹紧，焊接层结构等，没有成分隔离。对于缺陷，在HRC38-42之间严格控制表面层的硬度，球形密封过程的质量将直接影响到成品的密封、开闭以及成品的装配，主要表现在以下几个方面：1.SR80±0.05，全球中心的中心是一个垂直面，需要专用工具和检验来保证和测试。保证应用层不超过2米，所以球阀是球体的滚动元件，实现球体的滚动，实现球体的滚动，实现阀门的开启和关闭；2.末端是这个动作的决定性因素，所以赛道顺序的好坏将直接影响到成败成品失效。控制轴直径为30dg，其直接相关，与球是否可以滚动和0.5的偏心率是否可以实现密封功能。SR80-0.05由其球形中心控制。从理论上讲，SR80的尺寸偏差应与球件SR80的尺寸一致，并且其球形心脏形状和球的密封表面是最好的，否则密封性能将受到影响。通常，两个心形球应在0.02内控制，并且SR80的密封面应严格控制更好的形状耐受性，因为阀门滚动密封，如果形状耐受性不好，跳动太大，它会影响阀门密封的稳定性。倾斜部分和倾斜侧壁的热处理效果，IIRC应在60或63之间，深度应约为2 ml，并且应检查疾病的状况，因为阀门是机械力，特别是密封件的背面、阀头和导管别针。别针压力接触非常困难很紧。如果硬度和深度不足，会严重影响阀门的使用和寿命，阀杆的形状尺寸，阀杆的形状，螺杆的精度，螺杆，以及透明件，透明杆，同一轴部分，应严格控制，这关系到阀门是否顺畅，阀门的密封性能与刚度有关。

4、问题分析

在轨道球阀的启闭过程中，阀杆不仅要承受旋转运动的力矩，还要承受上下运动的推力和拉力移动。移动分段阀杆分为上下两部分部分。部分上阀杆部分包括梯形螺纹部分，填充的密封部分和倒置的密封部分部分。部分下阀杆部分包括螺旋槽部分、楔形部分和扁平部分部分。部分上阀杆通过螺纹和防转销连接，从而检测下阀杆材料中各元素的含量，符合420的要求材料。获取通过取样和测试，对受损阀杆的硬度、金相和拉伸试验结果进行损坏。考虑到阀杆中规定的硬处理要求，可以确定取样中规定的热处理要求，可以确定ASTMA 276的热处理工艺，以确定损坏的下阀杆材料，对淬火处理420进行间隙形状的阀门分析，断裂在应力集中区，应力集中区比较复杂，包括内螺纹回缩槽、外轨道槽和附在上阀杆上的防转销孔，但导轨球阀只操作1/4甚至更低的普通球阀，而实测的杆件材料抗拉强度大于1200mpa，因此结构应力集中强度不足是造成杆件断裂的主要原因。

5、工况分析

阀的工作条件是氢，硫化氢和其他混合介质，其中氢含量为约50%，硫化氢含量为约0.2%。综合分析结果表明，阀干液的主要原因是氢诱导的裂化（SSC）和硫化氢应力。这是因为钢在高温和高压氢气环境中运行，氢气扩散到钢中。在冷却过程中，钢中的氢气将膨胀，因为在氢气中呼吸钢中没有氢气释放，这会产生裂缝，硫化物应力裂纹是含有H2S的酸性环境。当易受酸性气体的容易受影响的材料接触的表面，H2S分子反应形成金属硫化物和氢原子。氢原子在裂缝尖端漫射。应力材料的扩散和积累，晶格，晶格表面和氢气对晶界的扩散和积聚降低了材料的塑性变形能力并产生氢气，这使得裂缝更容易扩展轨道球阀的阀杆破裂，导致三种情况：氢粘附和硫化物应力裂解，即应力，中型和材料，阀门结构杆，复合，应力。阀杆密封填料位于轨道槽的上部，即阀杆断裂部分，为长时间接触的介质，介质为高压氢和硫化氢的混合物。420材料为马氏体不锈钢钢，之后淬火时，其伸长率和收缩率太小，脆性和材料硬度过高，韧性较差不够，所以，一段时间后，一旦阀门操作完毕，阀杆已产生裂纹阀杆损坏。在履带阀打开和关闭时阀杆会损坏阀杆的断裂。

6、解决方案

结合阀门的强度要求和条件，可以采用两种方案，保留原阀杆结构，上杆结构简单，420材料可以满足使用要求，下杆结构复杂，而且材料是17-4ph。该方案的优点是成本低，加工方便，组装简单，阀杆设计为集成结构，使得阀杆整体连接，阀杆材料为17-4PH，虽然积分的加工难度阀杆略微增加，对阀杆的影响很小，内部螺纹膨胀槽和抗转移孔得到改善而不会削弱。按照Nacemr0175的要求进行两种方案的材料控制。材料的热处理过程分为三个步骤：淬火后奥氏体化和空气冷却。最低温度为621℃回火然后冷却到环境温度。最低温度为621℃，用于回火，但低于第一回火温度，然后冷却至环境温度。在1038℃采用第二次衰老硬化热处理，14℃解决方案退火，空气冷却或液体淬火至小于32℃，第一次沉淀硬化在760±14空气冷却或液体淬火至小于32℃至少2小时，沉淀硬化14℃保温至少4小时，空气冷却或液体淬火至32℃以下。

7、结束语

由上可知，改进后的阀杆能够有效保障到轨道球阀在含硫化氢工况下的实际运行，在进行阀门设计与制造是应当依据实际工况作出一些针对性的差异设计，严格依照相关要求执行，才能够满足当前客户的要求。

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