球阀阀座密封结构的改进

球阀密封内泄漏可靠性分析与探讨　

凯特姆球阀制造（四川）有限公司（成都６１０２２５）万文诚　

【摘要】介绍球阀产品可靠性分析与计算过程，　提出质量保证措施及工艺控制点。　【关键词】可靠性分析球阀密封泄漏　

一，前言　

球阀作为新型阀门，在航天、石油化工、长输管　

线、轻工食品、建筑等行业应用。对球阀的耐久性和可　靠性提出了更高的要求，而渗漏则是影响耐久性的主要　因素。阀门的各种渗漏问题，可以归结为阀门各有关部　位的密封问题。　

球阀渗漏分内漏和外漏。内漏发生在阀座与球体　或阀座与阀体的接触面之间，内漏的流体虽然未流到外　界，没有流体损失，轻则影响到产量和产品质量，重则　酿成事故。因此，在生产、检验过程进行可靠性分析和　计算，保障产品的质量，工艺控制提供目标和方向，有　效提高产品的一次装配合格率。　可靠性工程是延长寿命周期，降低费用的最有效　

和经济的科学，其可靠性与成本关系的典型曲线如图１　所示。机械产品要解决寿命和耐久性问题，重点在关键　零部件的设计、加工、测量的可靠性保证上。　

４４　ｌｉｂ　ｉｌｉｌｌｌ０ｌ０　期　管　二　球阀产品性能分析　

１．球阀定义　以球体作为关闭件的阀门，称为球阀。其主要功　能是切断或接通管道中的流体通道，主要由阀体、球　体、阀杆和手柄等组成，阀座材质通常为聚四氟乙烯，　

或金属。　

２．工作原理　为了使浮动球阀具有良好的密封性能，球体与阀　座之间必须施加一定预紧力。弹性阀座的球阀，在低压　下，靠安装时产生的预紧力达到密封；在高压下，由流　体压力在球体上所产生的作用力将阀座推向球体而保持　密封。在弹性阀座的弹性变形内工作，就能保持其密封　压比恒定，使阀座不因过载而损坏。　目前管道球阀多采用固定轴支撑和弹簧加载的浮　动密封座圈结构，利用“活塞效应”原理（见图２），　在关闭压差的作用下，保持密封的结构。　“活塞效应　原理可以使用在不同的环面上，浮动密封座圈上承受的　

作用力大于反作用力，从而产生一个正向压差　，正是　这个压差确保了上下浮动密封座圈紧贴在球面体两边，　实现双向控制流体介质泄漏的目标。　

球阀的常见故障及排除方法

球阀是工业管道中常用的一种控制阀门，其优点包括结构简单、流阻小、密封性好等。然而，在使用过程中，球阀也会出现一些常见的故障，如阀门卡死、泄漏、渗漏等。下面我们就来介绍一下球阀常见的故障及排除方法。

01、阀门卡死

当球阀长期不运行或运行不畅时，阀门可能会卡住，导致无法正常操作。此时，首先应检查阀门是否被异物或污垢所堵塞，如果是，则需清除异物或污垢。但如果阀门的卡滞是由于因阀杆偏斜、密封面磨损等原因引起，则需进行修理或更换零件。

02、泄漏

泄漏是球阀常见的故障之一，其原因可能是：

（1）密封面损坏：球阀的密封面使用时间长了，容易被磨损，导致泄漏。

（2）密封垫老化：球阀的密封垫也易老化，变得松软，不能够紧密贴合阀门，从而导致泄漏。

（3）紧固件不牢：如果球阀的紧固件，如螺钉、螺母等松动，也可能导致泄漏。

（4）安装不到位：球阀的安装不到位也会导致泄漏。

针对以上原因，应分别采取以下措施进行排除：

（1）更换密封面：如果球阀的密封面因使用时间长而损坏，则需将其更换。

（2）更换密封垫：如果球阀的密封垫老化，松软，则需将其更换。 （3）紧固件加紧：检查紧固件是否松动，如是，则需加紧。

（4）重新安装：如球阀的安装不到位，则需重新安装。

03、渗漏

球阀的渗漏也是常见的故障之一，其原因可能是：

（1）密封垫老化：当球阀的密封垫老化，松软时，也可能导致渗漏。

（2）密封件损坏：如O型圈、填料等损坏，也会导致渗漏。

（3）球体变形：当球体变形，也会导致渗漏。

针对以上原因，应分别采取以下措施进行排除：

（1）更换密封垫：如球阀的密封垫老化，松软，则需将其更换。

（2）更换密封件：如O型圈、填料等损坏，也需将其更换。

（3）更换球体：若球体变形，需将其更换，以解决渗漏问题。

总结：以上就是球阀常见的故障及排除方法，如果出现球阀故障，应及时采取措施进行排除，以确保球阀能够正常运行，确保工业生产的顺利进行。同时，对球阀的定期维护也非常重要，避免发生生产事故。

气化煤锁渣阀等硬密封球阀维修常见质量问题

一、球芯表面涂层：

1、表面涂层研磨不均匀，未按360度全方位研磨。 2、基体材料冲刷损坏

3、密封面涂层出现：

显性点状凹坑 隐形虚涂层

序号 存在问题 弊端 解决方案

1 只研磨关闭位置密封面 1、 球面涂层厚度不一致，极易拉伤密封表面，泄漏。

2、 扭矩不稳定，出现爬行。

3、 全开位密封比压畸高，打开困难。 利用球面车磨中心修正后用研磨机范成精密研磨。

2 基体材料需补焊 1、 补焊部位基体材料硬度高，补焊修复再硬化局部强度高。

2、 消除应力时的高温过程破坏涂层性能。 基体补焊修复后去除涂层，重新硬化。

3 显性点状凹坑补焊处理 局部涂层内应力导致周边涂层出现隐性裂纹。

磨去涂层，重新硬化

4 隐性虚涂层 表面硬质涂层无支撑，极易拉伤损坏 二、阀座冲刷严重，未进行修复，存在弊端：

1、 薄壁件焊接变形，返修内孔外圆配合表面，只能采用石墨密封件消除间隙，暂时可密封，但长期使用后阀座失稳，造成泄漏。

2、 阀座补焊后需要消除应力，高温过程破坏涂层性能，熔敷/喷焊或堆焊、喷涂工艺涂层均不能幸免。

解决方案：重新下料加工阀座，留余量硬化并精加工研磨。

三、球芯主副轴因磨损变形，与支撑轴瓦耐磨套失去功能性的配合间隙。

间隙扩大后支撑迅速失效，球芯偏心旋转，阀门爬行，卡死。

解决方案：1、配车调整间隙，检查球芯中心高度，配车止推垫片尺寸，球芯稳固支撑。

2、轴瓦和球芯轴配合旋转部位重造密封结构，切断颗粒介质进入配合间隙通道，杜绝抱死和拉伤配合面。

四、弹性补偿阀座失效：

1、弹簧疲劳，阀座弹簧材质要求不低于17-7PH。

2、弹簧腔堵塞，前后密封失效或未及时排除煤粉，采用严密的密封措施防止进入弹簧腔；建立导流槽，及时排除。

五、阀门运行时执行机构偏摆，阀门开关不到位：

天然气管道球阀故障及其应对措施

摘要：随着社会的发展与进步，重视天然气管道球阀故障及其应对措施对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍天然气管道球阀故障及其应对措施的有关内容。

关键词天然气；球阀；故障；维护；故障；技术；

Abstract: With the social development and progress, emphasis on natural gas

pipeline valve failure and response measures for the real life of great significance.

This paper describes the gas pipeline ball valve failure and their response measures.

Key words natural gas; valves; failure; maintenance; failure; technology;

引言

随着中国长期高速的经济增长对能源的需求，天然气的需求量逐年在增大。西气东输工程的启动大大拉动了中国天然气管道业和城市燃气的发展，我国天然气管道建设水平逐渐向国际先进水平靠拢，向着长距离、大口径、高压力和高度自动化网络管理的方向发展。随着管道业的发展，天然气管道球阀应用也越来越广泛，目前国内长输天然气管道中进口球阀占较大的比重，只有很好地掌握其结构特点，密封原理，才能科学地使用和维护，保证其安全可靠工作。

1、管道球阀的基本组成及工作原理

1．1基本结构组成

一般天然气管道用球阀主要是由阀体、阀座、球体、阀杆及传动装置组成。球阀的主要功能是接通和切断管道中流体的通道，球阀是通过传动装置让球体旋转90。来实现开、关功能的。常用的天然气管道球阀主要有浮动球结构和固定球结构两大类。①浮动式球阀的球体是可以浮动的，在天然气压力的作用下，球体将被紧紧压到出口侧的密封圈上，这是将形成单密封，阀前阀座的密封不能保证。这种结构的球阀特点是结构简单、单侧密封性能好，但其密封面承受的压力较大，故启闭力矩大。②而固定式结构球阀的球体具有上、下转轴，下部转轴被固定在阀体下部的轴承上，上部与阀杆相连。球体可沿与阀门通道垂直的轴线转动，不能像浮动结构球阀一样球体可以侧向移动。因此，固定球球阀工作时，阀前流体的压力只传给轴承和阀杆，不会对阀座造成压力，所以固定球阀转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长。固定球阀的阀座是浮动的，浮动阀座借助阀座后弹簧的压力和天然气的压力压紧球体，从而实现密封。如下图所示为球阀外部构件。