軌道球閥閥桿失效解決方案分析

軌道球閥綜合了球閥、閘閥和截止閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有閥門(mén)啟閉時(shí)密封面無(wú)摩擦和操作扭矩低等優(yōu)點(diǎn)，在煤化工系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。某煤制油公司制氫裝置膜分離系統(tǒng)的空壓機(jī)管道上應(yīng)用的國(guó)外進(jìn)口手動(dòng)軌道球閥，其規(guī)格為NPS8，壓力等級(jí)Class1500，工作壓力19.5MPa，閥桿為分段式結(jié)構(gòu)。在空壓機(jī)檢修時(shí)需要對(duì)閥門(mén)進(jìn)行操作，但閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉階段均發(fā)生過(guò)閥桿斷裂現(xiàn)象。我公司工程師經(jīng)過(guò)詳細(xì)的問(wèn)題原因分析，結(jié)合閥桿的強(qiáng)度要求和球閥的使用工況，提出了兩種解決方案。

方案一：保留原有閥桿結(jié)構(gòu)。上閥桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用420材料能滿足使用要求。下閥桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料采用17－4PH。此方案的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，加工方便，裝配簡(jiǎn)單。

方案二：將閥桿設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)(圖1)，即將上下連接的閥桿改為整體制造，閥桿材料選用17－4PH。雖然整體閥桿加工難度略有增加，但是不受內(nèi)螺紋退刀槽和防轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔對(duì)閥桿強(qiáng)度削弱的影響，閥桿的整體性能得到提高。

圖1 整體閥桿

2種方案材料的控制都按照NACEMR0175的要求執(zhí)行。

(1)420材料硬度控制在≤22HRC，材料的熱處理程序分3步進(jìn)行。①奧氏體化和淬火后空冷。②最小溫度達(dá)到621℃回火，然后冷卻到環(huán)境溫度。③最小溫度達(dá)到621℃回火，但低于第一次回火溫度，然后冷卻到環(huán)境溫度。

(2)17－4PH材料硬度控制在≤33HRC，并采用雙重時(shí)效硬化熱處理。①在1038±14℃固溶退火，空冷或液體淬火到32℃以下。②在760±14℃進(jìn)行第一次沉淀硬化，保溫至少2h，空冷或者液體淬火到32℃以下。③在621±14℃進(jìn)行第二次沉淀硬化，保溫至少4h，空冷或者液體淬火到32℃以下。

改進(jìn)后的閥桿保證了軌道球閥在含硫化氫工況下的長(zhǎng)期有效運(yùn)行。球閥設(shè)計(jì)和制造時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用工況，尤其是在苛刻工況下，作出一些有針對(duì)性的差異設(shè)計(jì)，嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或高于標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，才能滿足實(shí)際需要和客戶(hù)要求。