金属硬密封球阀概述

球阀具有流体阻力小、流道畅通、启闭迅速、易于自动化控制的特点，因而得到了越来越广泛的应用。但由于常规球阀的阀座一般采用聚四氟乙烯等非金属材料制作，受阀座密封材料的限制，常规球阀不能在高温工况下使用，也无法用于含固体颗粒、灰渣等介质，故常规球阀的使用受到了一定的限制。为此，经过多年努力，艾克顿成功研制开发了包括浮动球阀和固定球阀在内的全系列金展硬密封球阀产品，并在煤化工、多晶硅、石油、化工、冶金、轻工等行业得到广泛的应用。

金属硬密封球阀适用于Class150-Class2500、PN16-PN160、JIS10K-JIS20K的各种管路上.用于截断或接通管路中介选用不同的材质，可分别适用于非腐蚀性介质、弱腐蚀性介质、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多重介质，特别适用于含固体颗粒介质、料浆、煤粉、灰渣等苛刻工况。金属硬密封球阀的驱动方式为手动、蜗轮蜗杆传动、气动或电动。金属硬密封球阀一般采用法兰连接，也可采用对焊连接、承插焊链接、螺纹连接及对夹连接。

密封表面采取硬化处理后可获得耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性，根据工况的不同，多种硬化处理方式供选择。

1.HVOF超音速喷涂：采用超音速火焰粉末喷涂（HVOF）方法在阀门零件密封面获得碳化钨/碳化铭硬化涂层。碳化铝硬化涂层适用温度可达到540°C，碳化铭硬化涂层可适用于温度540-950°C的工况。此硬化方式可获得高硬度、耐高温、耐磨损、耐冲击等特性，硬度可达到58-80HRC，硬化层厚度为0.2-0.25mm。

2.堆焊，堆焊硬质合金，例如司太立等，硬度可达到38~45HRC，硬化层厚度1.6mm。

3.喷焊，喷焊镍基合金、硬质合金，此方式和HVOF相似，将金属粉末喷焊在密封表面以获得硬化涂层。硬度可达到50~60HRC，硬化层厚度为0.8~1.5mm。

A.阀杆防飞出设计及可靠的密封结构

阀杆采用防吹出结构设计，即使在阀腔异常升压以及填料压板失效等极端情况下，也能保证阀杆不会被介质吹出。阀杆采用有密封的下装式结构设计，密封的密封力随着介质压力的增高而增大，故能在各种压力下均能确保阀杆的可靠密封。

B.抗硫化应力裂变

艾克顿生产系列抗硫球阀，阀门接触介质的材料（包括紧固件）都是按美国腐蚀工程师协会标准NACEMrO175的要求进行选择，并在制造过程中作严格的质量控制和质量检测，以求完全符合标准的规定，并满足硫化环境工况的工艺要求。

C.低泄漏填料设计

金属硬密封球阀采用低泄漏填料，填料由平行层与锥形密封层组成，有效降低了阀杆旋转时的摩擦力，确保长期回转条件下阀杆处稳定的密封性能。

D.IS05211标准法兰设计，可采用蜗轮箱、电动头、气动头等驱动方式。

E.无条件防火防静电设计

防火防静电设计是艾克顿球阀的标准设计。艾克顿金属硬密封球阀密封组件（阀座、球体、垫片和填料等）都是由防火性能极佳的金展或石墨材料制成，能够实现无条件的防火安全。由千球体、阀杆与阀体之间保持持续金属接触，形成导电通路，转移聚集的电荷避免将阀门开关时摩擦产生的静电积聚或流体冲击阀体内腔产生静电积聚。

完全的防火结构设计

阀门的密封面采用金属对金属密封结构，填料采用柔性石墨垫片采用不锈钢+柔性石墨结构。因此，阀门即使在火灾情况也能确保可靠的密封。

自然的防静电结构设计

金属硬密封球阀的阀体、阀座、球体等金属零部件紧密接触自然形成了静电通道。因此，金属硬密封球阀不需要设置专门的防静电装置。

F.采用先进的球体和阀座硬化技术

金属硬密封球阀的球体与阀座完全采用金展对金属的密封方式，为了确保阀门在各种温度和压力下的可靠密封，针对用户的不同使用工况和要求，可以采用多种先进的球体和阀座的硬化技术，包括超音速喷涂、镶基喷焊表面特殊硬化、硬质合金喷焊以及采用高强度高硬度陶瓷材料等，球体和阀座的表面硬度一般可以达到HRC6以上最高可达HRC74以上。密封面材料耐高温一般可达540°C，最高可达980°C。材料的结合强度可以达到1OOOOPSI以上。密封面材料还具有很好的耐摩擦、耐冲击等性能。艾克顿金属硬密封球阀能够适用于绝大多数的苛刻工况条件。

G.固体介质的粘结问题

金属硬密封球阀通常应用于固体液体混合的介质，某些固体液体混合介质特别容易粘结在球体等零件的表面，导致阀门无法启闭。对于这祥的工况介质，通常在阀座密封面的两侧设置刮刀结构，这样在阀门的启闭过程中，阀座两侧的刮刀可以自动的刮除球体表面粘结的杂质，从而确保阀门能够自如的启闭，并同时具有良好的密封性能。对用于易粘结的固体液体混合介质，尽管采用刮刀可以刮除球体表面的粘结物，但是球阀的启闭扭矩必然会有较大的增加，因此，在设计时应该考虑到这种不利的影响因素.在阀轴的强度设计、材料的选用尤其是球体与阀轴的连接强度以及阀轴与驱动装首的连接强度应该考虑有足够的余量，在驱动装置的配置时同样应该考虑有更大的驱动力。以保证在极端的工况条件下阀门的正常启闭。

固体介质的粘结还可能引起阀座弹簧的失效，严重的会导致阀门卡死而无法启闭，为了防止弹簧被介质粘结而失效，通常在弹簧腔设置柔性石墨密封圈，以阻挡固体介质进入弹簧腔体。

H.硬固体颗粒介质的磨损和冲刷问题

球体全开时的通道相当千一个直管段，流体阻力最小，而且阀座和球体的密封面没有暴露在流动的介质中，因此，处在全开状态下的球阀基本没有磨损和冲刷的间题。而对于关闭状态下的球阀，如果阀门完全密封，则管道中的介质没有流动，因此阀体也不会产生磨损和冲刷。对于含硬固体颗粒的高压介质，当阀门密封不良时是最容易引起磨损和冲刷的，在一些极端的工况条件下，阀门的泄漏甚至会在一、两个小时就导致阀体因为磨损而穿孔。对于密封性能良好的球阀，在阀门刚刚开启的瞬间是最容易被磨损的。此时，在阀座与球体最先脱开的部件，由于此处压差大，流速高，因此很容易被磨损。

可以通过以下几个方面的措施来减缓阀门的磨损：

提高阀门的启闭速度.

使阀门迅速地从全关闭状态切换到全开启状态.

可以有效地减小磨损.

尤其是对于开关频繁的阀门

在开启球阀之前通过旁通对球阀前后的压力进行平衡.

一旦球阀上下游压差减小了.

介质的流速也会相应减小.

介质对阀门的磨损也会同时减小：

设计时适当考虑增大球体的直径.

使球体的密封部位不容易被磨损.

即使球的在使用过程中出现了磨损，也不会影响阀门的密封性能：

在球体和阀座容易被磨损的部位喷焊耐磨材料：

在球阀的通道部位喷焊耐磨材料，以增加球阀的抗磨损能力。

L.独特的密封结构防止阀门在高温下的涨死

艾克顿金属硬密封球阀采用了碟簧或弹簧加载的专用密封结构，在高温下零部件的热膨胀可以被碟簧或弹簧所吸收，故能够保证阀门在高温下不会被涨死，并能够在高温下灵活启闭。

J.优异的密封性能

采用独特的球体研磨工艺，通过球体与研磨器具在空间不同方位的旋转，使球体表面达到极高的圆度和光洁度，阀门的密封注能完全达到或超过标准要求。

K.高温工况的结构设计

金属硬密封球阀通常应用于高温工况，材料在高温下热膨胀是金属硬密封球阀设计必须考虑的问题。高温金属硬密封球阀的阀座与阀体之间的密封通常采用柔性石墨，柔性石墨材料在高温下会产生体积膨胀，如果结构设计没有考虑材料在高温下的膨胀补偿，阀体在高温下必然会因为材料的膨胀而被卡死不能动作。为了解决该问题，通常在阀座背后设置弹簧，通过弹簧来调整和补偿高温下材料膨胀的问题。弹簧可以有多种结构形式，如圆柱螺旋弹簧碟形弹簧板簧及波形弹簧等。为了保证弹簧在高温下的性能，弹簧一般采用Inconel材料制造。对于碟形弹簧和板簧，为了改善弹蔽的性能，可以采用多片薄型弹簧的组合结构设计。

L双阻断及泄放功能

根据客户要求或装配系统需求，球阀的阀体上安装有排泄阀。一旦阀门的两端被封闭，阀腔内的积压可通过阀体的排泄阀进行排放，它具有双裁止与泄放（DBB）功能。阀体的泄放阀的另种功能是通过它可对阀体内的长期淤积物进行冲洗与排放。

M阀门中腔自动泄压功

L.独特的密封结构防止阀门在高温下的涨死

当滞留在阀门中腔的液体介质由于温度升高而汽化，导致中腔压力异常升高时，中腔内的介质能够依靠其本身的作用力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门的安全。

N. 防腐蚀

阀体壁厚设计时留有一定的腐蚀余量，碳钢阀门阀杆、固定轴、球体、阀座及底盖均按ASTMB733和B656进行表面化学锦层。此外还有多种防腐蚀材料供用户选择。阀门外表使用InternationalCo的油漆，满足了各种环境条件的要求。

固定球阀概述

艾克顿金属硬密封固定球阀适用于工况比较恶劣的情况，它可满足于高温、高压、强腐蚀性及含有颗粒性介质等恶劣工况在工作状态下其密封安全可靠，使用寿命长，操作方便，压力损失比较小。

由于硬密封球阀的以上诸多优点，因此，它的应用日益广泛，也越来越受到用户及阀门生产厂家的重视。

可选配操作方式

设计特点

产品介绍

技术规范

固定球阀参考力矩

流量数据表

压力一温度额定值

按照ASMEB16.34标准规范执行

设计特点

超音速喷涂（常用喷涂材料：碳化钨、碳化铬等）

艾克顿公司一直坚持根据现代工业的实际使用工况，有针对性的设计研发阀门产品，在石油化工及天然气输送应用上积累了丰富的经验。艾克顿还坚持为现代化工业用阀提供全面的解决方案，建立了产品设计研发中心和分析中心，可根据客户的需求设计出各类完全适合客户需求的产品，已达到“量体裁衣”的效果，从而更有利于阀门的安全使用，大大提高了煤化工球阀的使用寿命。

大口径独特的阀杆支撑结构及防尘结构

大口径球阀阀杆重量经由平面轴承作用在阀体上，而不是直接作用在球体上，不会造成阀座磨损不均匀的现象，阀杆上装有防尘圈防止固体颗粒进入阀杆与阀体之间。

新型的刮刀结构设计

煤化工球阀使用的工况中常含有粘结性很强的工艺介质，很容易结合在球体表面，刮刀结构设计的好坏对煤化工球阀的使用寿命有很大的影响，新型的刮刀结构设计在煤化工黑水、灰水、渣水、祯渣等工况中使用效果非常好。

新型的防尘结构设计

煤化工球阀使用的工况中常含有固体颗粒的工艺介质，固体颗粒很容易进入弹簧内，防尘结构设计的好坏对煤化工球阀的使用寿命有很大的影响，新型的防尘结构设计在煤化工黑水、灰水、渣水、锁渣等工况中使用效果非常好。

设计特点

三维辅助设计

艾克顿采用国际先进的阀门设计标准和制造工艺，以及国际上先进的工业辅助设计软件AutoCAD进行产品的二维设计，采用Pro/E，SolidWorks进行产品的三维建模、产品的模拟装配及产品的外观分析，使实际生产制造的产品结构更加合理，外观更加美观。艾克顿采用SolidWorks、ANSYS等先进的分析软件，利用三维仿耳枝术揆拟产品在实际工况下的工作悄况及在管道上的受力情况对产品的受力和变形进行有限元分析，根据分析结果来检验和验证所设计的阀门产品的安全性和可靠性，并通过分析来优化产品的设计使实际生产制造的阀门产品结构更加合理，尽显大可能消除产品的设计缺陷或不足，保证煤化工球阀产品的使用安全和性能可靠。

先进的设备可以根据客户的苛刻工况量身定制解决方案

阀杆防飞出结构设计

阀杆头部设计为凸台形式的大小头结构，用填料箱体将阀杆头部压牢，当阀腔内异常升压时阀杆不会喷出。

中腔动泄压结构设计

当中腔压力出现异常升高现象时，额定值的I1133倍之间，介质压力将安全阀的阀座推离密封面，完成泄压。

阀座的可靠密封

1.预紧弹簧

阀座预紧弹簧采用组螺旋弹簧.由INCONELX-750或者INCONELX-718不锈钢制作。

2球体和阀座的两种常用硬化处理方法

超音速喷涂（常用喷涂材料：碳化铝、碳化铬等）

超音速火焰喷涂（HVOF）主要是通过极高的速度将耐磨粉末涂层材料喷涂到基体材料表面，喷涂时的气流速度在很大程度上决定了喷涂的质量，喷枪能够产生更高的气流速度，则耐磨粉末涂层就能够获得更高的运动速度，从而使耐磨粉末涂层与基体材料就能够获得更高的结合力和更高的致密性，因此也就具有更好的耐磨性能和耐腐蚀性能。超音速喷涂的优点是可以喷涂超硬的涂层材料，涂层的硬度甚至可以达到HRC74以上，因此涂层具有很好的抗损伤性能和耐磨性能。另外，超音速喷涂时基体材料不需要进行高温加热，因此基体材料不会发生热变形。

镍基合金热喷涂（常用喷涂材料：镍基合金、司太立合金、镍基合金碳化钨等

镍基合金热喷涂是目前在煤化工球阀上成功应用的一种密封面硬化方法，镍基合金耐磨，配腐蚀、耐温等，其综合性能优良，根据我们的实践，镍基合金适用于灰水、黑水、煤浆、煤渣等多种工况介质。镍基合金热喷涂的优点是结合强度高、操作简单、成本低等。

球体和阀座硬化处理后的加工处理

工前的准备工作、表面预处理、喷涂、喷涂后处理四个主要步骤。

注：

1，球体和阀座密封面硬化处理要根据工况的不同采用不同的处理方法：

2、球体和阀座密封面处理后要求3-5度硬度差。

球体和阀座密封面的加工

密封面采用高精度磨球机进行研磨和数控加工，完成后球阀和阀座要求再研磨，密封面光洁度达到0.4以上。

不同工况条件下的材料组合

固定球阀结构示意图

主要外形尺寸

Class 150全通径

Class 150缩径

主要外形尺寸

Class 300全通径

Class 300缩径

主要外形尺寸

Class 600全通径

Class 600缩径

主要外形尺寸

Class 900全通径

Class 900缩径

主要外形尺寸

Class 1500全通径

Class 1500缩径

主要外形尺寸

Class 2500全通径

Class 2500缩径

两片式特硬球阀设计三维图

一种硬密封固定式球阀--实用新型专利

球阀是管道中常用的阀门之一。随着市场发展，有些管道内的流体为粉体和颗粒，并且特别硬。对球阀就有新的更高的要求，传统球阀的结构和材质不能满足使用要求。比如半导体行业的多晶硅粉和化工行业的硬质粉体，这些粉体是混合在气体或者液体中在管道内输送。传统结构的国产球阀使用寿命最多3个月，进口球阀使用寿命最多8个月。

本实用新型产品的设计，具有更强的密封性，更合理的内部结构设计，更硬的材质处理工艺。投放市场后，客户给予了极高的赞誉和评价。

权利范围：

1.阀座靠蝶形弹簧的推力，与球体保持随动的密封推力，保证良好的密封性。

2.蝶形弹簧的两边有两道以上的密封圈和迷宫密封结构，保证阀门管道流通的物料，不会进入弹簧位置，从而保证弹簧具有耐久的功能。

3.球体的上下，有板式球座，保证球的位置度精准。并有耐磨润滑套，保证球体转动的灵活。

4.阀杆和球之间的连接，采用花键连接或圆柱销连接。保证连接传动的最大有效性。

5.阀杆下端设计有台阶，利用密封结构和阀盖，压紧密封。既保证了密封的良好，又防止阀杆脱出的功能。

6.阀体上部采用了两段式密封组件。一段为阀体段密封，一段为阀杆段密封。

7.本球阀的内部结构设计，使得球体与阀体之间的间隙最大可能的减小。在阀门动作时，不容易积料。从而保证阀门的耐用性。

8.球体和阀座，加工研磨后，做碳化钨镀层，做一级提高球体和阀座的硬度：然后再做金刚石与合金钢的混合特硬涂层为二级提高表面硬度处理。从而保证阀门有极高的硬度和耐磨性。