引言

球型調(diào)節(jié)閥越來越多地應用于石油化工裝置中，如聚乙烯生產(chǎn)實驗裝置中，其應用介質(zhì)在有機溶劑、氣、水的基礎上增加了高聚合粉料（含有機溶劑）等高黏結(jié)性、高硬度的塑化料固體顆粒。由于固體顆粒介質(zhì)的特殊性和有機溶劑（如己烷）的易揮發(fā)性等原因，應用于此類介質(zhì)的球閥使用一段時間后，易出現(xiàn)內(nèi)漏、卡澀，開關(guān)不到位等故障。此時，執(zhí)行器的持續(xù)輸出力可能對球閥整體主要操作件造成破壞，閥門被迫下線維修，進而影響生產(chǎn)裝置的運行。目前，不管是進口品牌硬密封球閥，還是國內(nèi)生產(chǎn)的硬密封球閥，應用于固體顆粒介質(zhì)工段時，均容易出現(xiàn)內(nèi)漏和卡澀現(xiàn)象。為了增加系統(tǒng)在線正常運行的時間，國內(nèi)一些閥門制作公司如鞍山熱工、大連亨利、重慶川儀等對金屬硬密封球閥結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，通過改進球閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，比如設計研發(fā)的：刮刀式雙向高溫金屬硬密封球閥，優(yōu)化后的金屬硬密封球閥在含固體顆粒介質(zhì)工段的運行效果良好，值得提倡石油化工生產(chǎn)顆粒狀粉料的裝置使用。

1、 損壞原因分析

根據(jù)客戶使用情況調(diào)查，應用于固體顆粒工段的金屬硬密封球閥，故障頻率較高，容易出現(xiàn)內(nèi)漏、卡澀等故障，通常金屬硬密封在線運行時間最多為半年左右，甚至兩三個月就出現(xiàn)故障，這也成為制約整個裝置長期運行的瓶頸。

1.1 內(nèi)漏原因分析

球閥內(nèi)漏與工藝介質(zhì)的性質(zhì)、運行條件、密封副涂層材料的選擇等因素相關(guān)。球閥內(nèi)漏主要原因：密封面涂層沖刷；介質(zhì)對密封面的剝落與腐蝕。一研究表明，金屬硬密封球閥、密封副涂層之間存在著粘結(jié)的現(xiàn)象，如果密封副涂層選取不合適，密封面之間就會產(chǎn)生嚴重的粘結(jié)，在開關(guān)過程中密封面之間就嚴重拉傷。球閥在開啟瞬間，由于上下游相對壓差較大流通間隙較小，流速較快，此時固體顆粒介質(zhì)會對球閥密封副涂層產(chǎn)生強烈的沖刷，隨著球閥開關(guān)頻率不斷增加，沖刷增加，最終導致球閥嚴重內(nèi)漏。

聚乙烯下料球閥閥座內(nèi)固體顆粒殘留照片

1.2 卡澀及開關(guān)不到位原因分析

固體顆粒用球閥出現(xiàn)卡澀及開關(guān)不到位的直接原因：密封面拉傷；固體顆粒介質(zhì)在閥腔內(nèi)堆積；軸承、軸套等不做硬化處理或設計結(jié)構(gòu)不合理。有些工段開啟壓差很大，溫度較高，導致密封面摩擦力較大，開關(guān)所需的克服摩擦力所做的功大部分轉(zhuǎn)化為熱能，升高了密封面的溫度，更加增大了附著磨損和氧化磨損的趨勢。隨著開關(guān)次數(shù)的增加，密封面很容易拉傷，造成開關(guān)卡澀。采用雙重軸承設計和軸套硬化處理，既增加閥桿轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)點，又通過增加不同硬度的硬化材料提高了雙重軸承和軸套硬化的耐磨性和強度，保證了閥門長期高頻率的開關(guān)而不會導致閥桿與軸承、軸套拉傷。

下料端球閥入口處顆粒堵塞照片

2 、處理辦法

粉料用金屬硬密封球閥，由于其應用介質(zhì)的特殊性，密封面的整體壽命均較短，無法很好地滿足現(xiàn)場實際使用需求，存在很大的安全隱患。因而應從閥門整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對閥門進行優(yōu)化設計，如密封面材質(zhì)選擇、開口碟簧設計、卸灰槽設計、閥座結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，可有效提高應用于固體顆粒的硬密封球閥密封面的使用壽命，進而可提高整個球閥在線運行時間。

2.1 密封面材質(zhì)選擇

經(jīng)過國內(nèi)外許多球閥供應商實驗研究表明，密封面的涂層材料選擇并非越硬越好，也沒有的適用于任何場合的特殊材料。根據(jù)工藝介質(zhì)條件及操作要求，采用合適的硬質(zhì)合金材料，并采用合理的密封結(jié)構(gòu)，才能有效預防密封副粘結(jié)。在密封面材料選擇上，該公司通過大量的試驗，對幾十種密封副材料進行配比試驗，從中挑出了具有工況針對性，抗粘接性、抗氧化性、良好導熱性及導電性的硬質(zhì)合金涂層材料。該硬質(zhì)合金涂層解決了高壓、高溫、純凈氣體工況下，硬質(zhì)合金粘結(jié)、氧化、熱量積累以及靜電放電等難題，其應用于固體顆粒介質(zhì)時，無論在耐磨性能還是使用壽命上都得到了很大的提升。在密封結(jié)構(gòu)上，該公司采用定量壓縮、雙軸承、開口碟簧補償?shù)冉Y(jié)構(gòu)設計，保證高溫、常溫和低溫下開關(guān)扭矩穩(wěn)定及開關(guān)到位。

球閥硬密封圈照片

2.2 開口碟簧設計

固體顆粒球閥越來越多地選用碟簧。通常情況下，應?碟簧的球閥即使在無壓狀態(tài)下，開啟與關(guān)閉過程中產(chǎn)生的扭矩亦不相同，開啟過程中扭矩波動不大，但關(guān)閉過程出現(xiàn)扭矩先再突然變小然后再逐漸增大的現(xiàn)象。原因是球體在關(guān)閉的過程中，閥座的側(cè)斜造成起始位置與關(guān)閉位置的碟簧預緊力不同，相應的球座密封副之間產(chǎn)生的摩擦力不同。開口碟簧可解決閥門開啟