闸阀阀座阀门配件
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电动闸阀阀座圈堆焊和加工工艺改进
来源：&作者：不详&日期：&访问：
摘要：通过对电动闸阀阀座圈堆焊合金容易造成变形的分析，改进了堆焊和加工工艺，提高了加工效率和产品质量。
关键词：闸阀；堆焊；合金
1 电动闸阀结构
是石化重催装置上用于通断烟气介质的关键，它具有长寿命、低维护费用，流通阻力小、耐高温、抗冲刷、抗磨损、高硬度等优点，它的特点是宽密封圈、带蒸汽密封环形槽的特殊密封面和唇形密封，见图 1。
图 1（1.填料函 2.阀板 3.阀体Ⅰ 4.密封圈 5.阀板 6.阀体Ⅱ 7.上阀盖 8.下阀盖）
2 电动闸阀座圈的原工艺
该阀体的阀座圈的外形尺寸较大，厚度 75.3mm，且中间圆孔较大，为 Φ1200mm，总长度超过 2500mm，属于典型的刚性较差、易变性工件。阀座圈基体材料为 ZG1Cr18Ni9Ti，环形密封面及导轨部位堆焊堆 802 硬质合金，如图 2 所示（涂黑部分为堆焊合金处）。以前一般按照以下工艺进行加工：先粗车上平面及环形堆焊槽，刨导轨堆焊槽，堆焊，除应力热处理，校平，精车上下平面及环形密封面，刨导轨。
按此工艺进行经常存在以下问题：堆焊后，座圈变形严重，A、B 两部分上翘，特别是导轨尾部 C、D 两部分上翘尤为严重，虽经多次校平，但 A、B、C、D 相对应座圈背面的部分，常常加工余量不足。且加工至成品后，座圈导轨外侧堆焊合金厚度不足，有时甚至没有合金；由于该阀用于催化裂化装置，其流通介质为高温、腐蚀性介质，由于合金的不足导致座圈性能大幅下降，严重影响其使用，阀门使用寿命缩短，甚至导致废品的出现。
3 改进后的加工工艺
图 3 为电动闸阀导轨和阀板的配合示意图，导轨均为楔形结构，导轨与座圈组装后，形成一带角度的空隙，阀板导轨在此空隙间移动。要求阀关闭后其阀板与阀座圈密封面的间隙平均小于 0.051mm。此阀为常开阀，正常情况下，每年关闭不超过 1 次，关闭时，一方面靠流通介质的力量使阀板与座圈贴紧，另一方面，通过阀板楔人，使阀板与座圈的密封面贴紧，从而达到密封的目的。
该阀门的开关行程为 1300mm，理论上座圈导轨的工作长度是1300mm（从阀门中心起），实际上座圈导轨除阀门通道口受流通介质冲蚀外，其余部分只起导向作用，所以我们可以在满足工况要求的前提下将座圈导轨的堆焊部位缩短，使其长度大于环形密封面口径的一半 670mm（从阀门中心起）即可。
考虑以上原因，我们调整加工工艺为：粗车平面及环形堆焊槽，粗车导轨堆焊部位（粗车图如图 4），划导轨堆焊位置线，堆焊，热，校平，精车环形密封面，精刨导轨，在粗加工阶段为尽量增大工件的刚性，同时减少工序周转，座圈尾部先不加工，精加工完环形密封圈及导轨后，在导轨与环形密封面夹缝处仍有大量毛坯高出密封面及导轨，须将其去除，我们采用铣加工。
将密封面及导轨堆焊处同时车出，减少了工序周转时间。导轨堆焊长度减小，减少了焊接变形和校平次数，改善了座圈的加工性能。
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关键词：电动闸阀阀座圈堆焊 加工工艺改进
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阀门阀座材质有哪些类型
阀门通常是由阀体、阀座、阀芯（板）组成，阀座材质的选择取决于介质的特性和管道的工作压力，一般分为硬密封和软密封两种。
常用及适用范围
1、EPDM（三元乙丙橡胶）:有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用，在150- 200℃下可短暂或间歇使用。
2、NBR（丁晴橡胶）:是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低。
3、PTFE（聚四氟乙烯）:可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290-320℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。不能注塑，可以挤压成型或做涂料。PTFE独特的性能使其在化工、石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。
4、金属密封（硬质合金）:金属密封阀座材质具有良好的耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐磨损等性能，但对加工工艺要求比较高，其最大缺点是长时间运行工作容易产生泄漏。你的位置： >
> 闸阀的具体分类简介
闸阀是隔离类阀门中最常见的阀门类型之一。在每个精炼厂、化工厂、电站和工业企业生产设备中都可以找到这类阀门，其制造尺寸范围可以从DN6? 4200。选用闸阀的主要目的是截断流体。正是由于这个原因，闸阀通常被称为“截断”阀或“阻断”阀。 闸阀一般应用于全开或全关操作的工作场合。当全开时，通过闸阀的压力降非常小;当全关时，具有很好的压力密封性能。由于闸板与阀座环的配合，当闸阀关闭时，几乎没有泄漏发生。然而，在背压(一般不小于0. 34bar，lbar=105Pa)非常低的情况下，可能会发生某些泄漏。闸阀的另一个优点是通常开启和关闭很缓慢，这一特性可以防止流体水锤效应对管道系统的损坏。
在众多通用阀门类型中，只有全通径球阀能够与闸阀的流量特性相当。对称设计结构和对等密封使得闸阀可以从两个方向中的任何一个方向上截断介质流。闸阀还可以选用各种材料制造，可以从五金店货架上找到DJV15的小型黄铜闸阀，也可从核电站核 岛中找到特殊合金闸阀。闸阀的主要局限性在于不能适用于节流性工况。当闸阀应用于节流性工况时，流体在阀座附近常常具有很高的流速，这样会引起侵蚀。同样在部分开启状态，闸板会在介质的冲击下出现摆动，这样会造成密封副损坏。通常，闸阀比截止阀更易于产生阀座和闸板密封面的磨损，而这种磨损的修复，很难通过研磨和抛光的手段来完成。
由于闸阀的结构特点非常适合于大型化装置，所以其应用范围不断扩大，并向着高温高压发展。闸阀最大口径已达DM200，在合成氨装置中已大量使用 PJV320的高压闸阀，用于石油、天然气钻采的井口的闸阀工作压力高达138MPa。制造高温高压闸阀的关键，是解决由于温度变化引起闸板楔死的问题，以及保证其可靠的密封性能。为此，要在闸板和阀座密封结构上进行研究改进。弹性阀座和弹性浮动阀座已开始得到应用，使闸阀能够实现进口密封、出口密封或进出口双重密封。目前闸阀使用寿命还难以与其他阀类相比，如何提高使用寿命，也是闸阀发展的重要课题。
闸阀又叫闸板阀，主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆、阀座和密封填料等部分组成，如图2-1所示。
闸阀是启闭件(闸板)，由阀杆带动，沿阀座 (密封面)做直线升降运动的阀门。一般，闸阀不可用来调节流量，只能作为截断装置使用，要么完全开启，要么完全关闭。在各种类型的阀门中，闸阀是应用最广泛的一种。既适用于常温和常压工况，也适用 于高温及低温和高压及低压工况，并可以通过选用不同的材质，适用于各种不同的介质中。
闸阀具有如下优点：
①流体阻力小。闸阀阀体内部介质通道是直通的，介质流经闸阀时不改变其流动方向，因而流体阻力较小。
②结构长度(与管道相连接的两端面间的距离)较小。由于闸板呈圆盘状，是垂直置于阀体内的，而截止阀阀瓣(也呈圆盘状)是平行置于阀体内的，因而与截止阀相比，其结构长度较小。如PN16、DJV150的截止阀，其结构长度为480mm,而同一参 数的闸阀结构长度仅为350mm。
③启闭较省力。启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直，而截止阀阀瓣通常在关闭时的运动方向与阀座处介质流动方向相反，因而必须克服介质的作用力。所以与截止阀相比，闸阀的启闭较为省力。
④介质流动方向不受限制。介质可从闸阀两侧任意方向流过闸阀，均能达到接通或截断的目的。便于安装，适用于介质的流动方向可能改变的管路中。
⑤全开时，密封面受工作介质的冲蚀很小。
⑥形体结构比较简单，制造工艺性较好。
同时闸阀也存在一些缺点如下：
①密封面易产生擦伤。启闭时闸板与阀座相接触的两密封面之间有相对滑动，在介质推力作用下易产生擦伤，从而破坏密封性能，影响使用寿命。
②零件较多，结构较复杂，制造与维修都较为困难，与截止阀相比成本较高。
③外形尺寸和开启高度都较大，所需安装的空间亦较大。
④一般闸阀都有两个密封副，给加工、研磨和维修增加了一些困难。
⑤操作行程大，启闭时间长。由于开启时需将闸板完全提升到阀座通道上方，关闭时又需将闸板全部落下阻断阀座通道，所以闸板的启闭行程很大，启闭时间较长。
闸阀有各种不同的结构形式，其主要区别是所采用的密封元件结构类型不同。根据密封元件的结构， 常把闸阀分成几种不同的类型。例如，根据结构类型分类，有平行式闸阀和楔式闸阀;根据阀杆的结构还可分为明杆(升降杆)闸阀(图2-2)和暗杆(旋转杆)闸阀(图2-3)。
(1) 按阀杆分类
阀杆是闸阀的操作部件，其作用是将启闭力传递到启闭件上。按阀杆结构类型分类，有明杆闸阀与暗 杆闸阀两种。
①明杆闸阀其阀杆梯形螺纹置于阀体之外， 位于阀杆上部，通过旋转阀杆螺母，使阀杆带动闸板同步上升与下降来实现阀门的启闭，因此容易识别阀门的启闭状态，避免误操作。由于阀杆螺母在体腔外，有利于润滑，同时启闭状态直观明显，因而应用 广泛。但在恶劣环境中，阀杆的外露螺纹易受损害和腐蚀，甚至影响操作。它的缺点是阀门开启后的高度大，通常在阀门原高度的基础上要加一个行程，因而需要很大的操作空间。
②暗杆闸阀阀杆螺母置于阀体内部，常被固定在闸板上，通过阀杆的旋转使阀杆螺母带动闸板做升降运动来完成启闭。由于传动用的梯形螺纹位于阀体内部，虽不受外界环境影响，但易受介质腐蚀和无法进行润滑，开启程度不能直接观察，需另设指示装 置。但它的阀杆不做升降运动，所需操作空间小，故适用于位置有限管路密集的场合，如船舶、地下管 道等。
(2) 按结构类型分类
闸阀的结构类型通常指的是闸板的类型，闸板的类型分为楔式和平行式两种。即闸板为楔式的称为楔式闸阀，闸板为平行式的即为平板闸阀。
(1)阀体与阀盖结构
由于闸阀通常应用于大口径管道上，所以阀体与阀盖多采用法兰连接。阀体要容纳垂直放置并做升降运动的圆盘状闸板，因而阀体内腔高度较大。阀 体截面的形状主要取决于公称压力，如低压闸阀阀
体可设计成扁平状的，以缩小其结构长度。高、中压闸阀阀体多设计成圆形或喇叭口形，以提高其承压能力，减小壁厚。阀体形状还与阀体材料及制造工艺有关。阀体与阀盖的连接结构通常有5种：螺纹式阀盖、活接头式阀盖、螺栓连接阀盖、焊接阀盖和压力自密封阀盖。
①螺纹式阀盖是最简单的设计结构。通常只用于不需要经常拆卸的小口径阀门，成本较低的铜合金阀门等。
②活接头式阀盖主要用于铜合金类阀门，但是活接头结构更便于维修和维护拆卸。
③螺栓连接阀盖是最常用的连接结构，当今工业用闸阀大多数采用该结构。与螺纹式和活接头式连接结构不同的是，螺栓连接阀盖结构中阀体和阀盖之间的连接需要垫片密封。
④焊接阀盖对于规格1/2?2in (lin = 0.0254m)，磅级介于Class800?2500之间，不需要拆卸的紧凑型钢制阀门来说，焊接阀盖是最常用的结构。与压力密封阀盖相似的是，焊接阀盖阀门比螺栓连接阀盖阀门的重量要轻。
⑤压力自密封阀盖是靠阀体内介质压力作用于阀体与阀盖间的金属密封环或柔性石墨密封环上实现密封。压力自密封阀门阀腔内的压力越高，作用于密封环上的力就越大，也就越容易实现密封。压力自密封结构的阀门，重量一般要轻于螺栓连接阀盖结构。
(2) 阀杆结构
闸阀阀杆结构主要有三种不同形式：下螺纹升降式阀杆(ISRS)、非升降式阀杆(暗杆NRS)和上螺纹带支架(明杆OS&Y)。
①下螺纹升降式阀杆是当今铜合金类阀门最常用的阀杆结构。由于阀杆螺纹裸露于介质中，存在被腐蚀的可能，会导致阀杆与闸板失效。因此，该结构一般不适用于关键的工业用途阀门。
②非升降式阀杆因为阀门开启时阀杆不需要升起，所以此结构是在手轮上方的垂直空间受限制时所采用的特殊类型。当今，大多数由铸铁或铜合金材质制造的阀门采用此种阀杆结构。当操作空间受限时 (例如地下操作)，才使用钢制非升降式阀杆阀门
③上螺纹带支架式阀杆多用于工业。尤其是在腐蚀性工况中，因为阀杆螺纹基本不接触介质，也就远离了潜在的腐蚀危害。与其他两种阀杆结构不同的是，此种结构中，手轮是与阀门支架顶部的阀杆螺母相连，而不是直接与阀杆本身相连，因此开启时手轮不会随着上升。
(3) 阀座结构
闸阀通过闸板与阀座形成密封副，实现阀门的幵启和关闭。因此，阀座结构也尤为关键。通常，阀座结构可以是阀体整体部件，也可以是单独的阀座圈结构。
整体式阀座与阀体是一个整体，当阀体由耐蚀材料制成时，整体式阀座可以直接由基体材料加工而成 [图2-4 (a)],也可以同碳素钢类阀门一样，在基体上堆焊适用于不同介质的材料加工而成[图2-4(b) ]。阀座圈则可以选用不同于阀体材料的其他所需材料制成，然后连接到阀体上相应的阀座槽内。但值得注意的是，当阀门应用于温度变化较大的工况时， 应尽可能选用线胀系数与阀体材料相当的材质制造阀座圈，当阀座圈采用焊接的工艺与阀体连接时，还需要进一步考虑两种材料的焊接性。
阀座圈与阀体的连接主要有：胀接镶嵌、螺纹和焊接三种形式。其中比较常用的形式如图2-4(c) ?(h)所示(左边为阀座圈简图，右边为连接后简图)。
图2-4 (a)所示是在阀体上直接加工出密封面。 适用于阀体为耐蚀材料的中、低压闸阀。
图2-4 (b)所示是在阀体上直接堆焊金属材料制成密封面。根据阀门使用工况、工作压力和阀体材料与堆焊材料的焊接性，选择合适的堆焊材料。
图2-4 (c)和(d)所示是胀接的阀座，主要适用于阀体材料为铸铁类阀门，阀座圈材料选用铜合金或不锈钢材料制造。在阀体上加工出燕尾槽，将阀座圈镶嵌人燕尾槽，加压使阀座圈产生塑性变形实现胀接结合。多适用于低压、小口径闸阀。
图2-4 (e)所示是镶嵌连接的阀座，将铜合金或不锈钢制成的阀座圈镶嵌入阀体座槽后，用螺钉固定。一般适用于低压大口径铸铁类闸阀。
图2-4 (f)所示是镶嵌连接的非金属阀座，把塑料或橡胶制成的0形圈镶嵌入闸板的燕尾槽内制成阀座。一般适用于中、低压闸阀。
图2-4 (g)所示是螺纹连接的阀座，在阀座圈的外圆和阀体的座槽内均加工出螺纹，将阀座圈旋入阀体紧固。螺纹连接使阀座的热处理要求得以实现，主要适用于对阀座硬度要求较高的场合，通常应用于高、中压，口径在DJV400 (NPS16)以下的闸阀。
某些用户认为，螺纹阀座还可以实现闸阀阀座的可更换修复。
图2-4 (h)所示是焊接阀座，首先在阀座圈上堆焊铬系不锈钢或硬质合金，加工后装入阀体座槽内，在阀座圈尾部与阀体焊接。适用于高、中压闸阀。
在闸阀的产品标准中通常都规定了阀门的最小流道直径，当设计阀座密封面处的直径小于连接端处的直径称为通径收缩，即“缩径”(图2-5)。
缩径阀门通常应用于管道需要节流的工况。产品标准里一般也规定了阀门具体缩径规格，在标准没有规定出具体缩径数据时，通常取标准流道直径的 85%?75%，缩径通道母线对中心线倾角不大于12°。 采用缩径形式可以减小闸板的尺寸，从而使其承受的介质作用力降低，闸阀的启闭力也相应、减小;这样，小尺寸的闸板、阀杆等也可用于较大通径的闸阀，从 而扩大了零部件的通用范围。但是采用缩径，会造成很大的压力损失，会增加阀内流体阻力，因而通道收缩比不宜太大。常见的缩径闸阀大多是公称尺寸不大于DN300 (NPS12),阀门公称尺寸的孔径降低一个规格，公称尺寸DiV350?600 (NPS14?24)，公称尺寸的孔径降低两个规格，例如公称尺寸为DiVlOO的阀门，阀座通道直径可收缩到DN80，公称尺寸应表DN100(NPS4)XDiV80(NPS3)。
在某些工作条件下(如石油行业的输油、气管线)，不允许采用缩径阀门。这一方面是为了减少长输管线的阻力损失，另一方面是为了避免通径收缩后 给扫线清管通球造成障碍。
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