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石化超低温深冷球阀密封优化改进

球阀的填料密封结构通常由带凸台的阀杆、环形凸缘的阀体孔、填料、弹簧垫圈、螺母及顶压螺母等组成。当旋紧螺母时，压缩弹簧垫圈.并带动阀杆向上移动。在阀杆凸台与垫片及阀体孔环形凸缘的共同作用下，挤压上下填料。此时填料压缩， 轴向压缩量为δ。

为适用深冷低温工况需求应用高科技低温处理技术对球阀进行整体低温处理。本阀一般采用法兰连接,也可采用焊接连接。采用驱动方式为手轮、蜗轮蜗杆传动、气动或电动。适用于输出液态低温介质如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等低温介质。具有开关灵活、密封可靠的特点,也可用于其他低温和深冷介质的管理系统。

    温度下降时填料收缩，阀杆亦收缩。当填料收缩超过填料回弹极限，填料与阀杆凸台和阀体孔端面将失去压紧力，端面密封失效。如果填料收缩后仍在回弹范围，填料仍受压缩，但δ减小，压紧力也减小。当单位压紧力仍大于1~2倍管线介质压力，介质就不会泄漏。控制填料低温的单位压紧力，是低温密封的关键。填料低温单位压紧力（由于填料与接触件已预压紧，可认为是应力）计算式为主要零部件作低温处理并每批抽样作低温冲击试验，以保证阀门在低温工况时不脆裂，经得起低温介质冲击。

石化超低温深冷球阀密封优化改进对每台阀门进行以下试验：

1.常温壳体强度试验；

2.常温低压上密封试验；

3.常温低压密封试验；

4.低温上密封气密试验（有上密封时）；

5.低温气密封试验等，以确保整台低温阀门符合标准的规定；

6.对主要零部件作低温处理并每批抽样作低温冲击试验，以保证阀门在低温工况时不脆裂，经得起低温介质冲击；

7.低温（深冷 ）阀门均按相应材料规范进行低温处理和冲击试验；

8.搞静电功能更加强大，阀体与阀杆或内件与阀体间导通电阻小于1欧姆。

石化超低温深冷球阀密封优化改进

    为适用深冷低温工况需求应用高科技低温处理技术对球阀进行整体低温处理。本阀一般采用法兰连接,也可采用焊接连接。采用驱动方式为手轮、蜗轮蜗杆传动、气动或电动。适用于输出液态低温介质如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等低温介质。具有开关灵活、密封可靠的特点,也可用于其他低温和深冷介质的管理系统。

    填料轴向压缩后产生径向弹性变形，由此产生的径向力阻挡了管线介质的泄漏压力。管线介质泄漏压力从介质源头起.在阀杆轴向沿程一般呈抛物线或对数曲线减弱。单一填料在阀杆上的轴向力，从压紧作用点起亦呈指数规律减小，其横向变形亦相应减小。因此填料在阀杆轴向力作用点始，沿程任何一处的压缩产生的单位径向力，必须大于介质措程任何一处的单位泄漏压力（选取最大值），才能可靠控制阀杆轴向和阀体孔轴向表面泄漏。由于阀体孔和阀杆的轴向压紧填料的力与介质泄漏压力为同方向，所以低温时压紧力处处大于泄漏压力（曲线上对应值）就可保证密封。如果曲线上压紧应力在某处小于该处泄漏单位压力。则找出该处断面进行计算。计算时，由于阀杆系金属，直径也相对较小，收缩系数也小，可认为阀杆直径尺寸不受温度影响变化。因此只计算填料在温度变化后弹性变形及产生的径向应力即可，对于单一填料

对于多种填辩间隔叠合排列，其密封效果和寿命有所提高，其径向力可根据上述公式，对不同填料结构乘以其修正系数后求出。

石化超低温深冷球阀密封优化改进填料密封结构

    在温度波动工况。填料使用柔性石墨与聚四氟乙烯重叠的密封结构（图2）。用聚四氟乙烯包覆柔性石墨（聚四氟乙烯较薄，柔性石墨较厚，仍可认为是单一填料）。聚四氟乙烯具有优良的不透气性及不渗水性，强度较大。缺点是收缩系数大，回弹性差。柔性石墨的优点是收缩系数小. 回弹性好。缺点是强度差，有微孔。

    复合填料可以克服其单一填料存在的不足。在温度下降时，柔性石墨收缩很小， 压缩后，轴向和径向回弹性很大，可以保证在轴向压缩后仍有很大的轴向及径向回弹力，对泄漏介质可具有很大比压，达到可靠密封。柔性石墨由于强度小，同时由于它有微孔隙，长时间密封后有微泄漏。在外层包覆聚四氟乙烯，其强度太，可承受较大压力，同时具有不透气和不渗水特点，它们的叠合密封，可以长时间使液体和气体不泄漏。这种结构可提高填料在深冷、高温及常温工况下的密封性。

    为防止温度上下波动造成柔性石墨等软填料挤入阀杆孔中，在阀杆孔与填料间装有内弧形挡圈，半包住填料，使填料不能挤入阀体孔内，同时也减小了填料与阀杆的摩擦表面积。为保证温度波动中填料密封，还必需使用胀缩系数较小的阀杆金届材料和注意阀杆表面粗糙度，防止温度波动中密封副的磨损和破坏。还要注意螺母的自锁性，才可长期顶紧弹簧垫圈，压紧填料。

石化超低温深冷球阀密封优化改进

    在填料回弹范围，尽量使用大压缩量。这样在温度下降和应力松弛等条件下，填料收缩时仍对填料有足够的压紧力，密封更可靠。为了减小温度下降的收缩量和温度上升可能对填料的破坏，选择15~20℃条件装配较好。此外常规的内外端面双重密封结构对温度波动中密封有积极效果。内端填料若不能保证轴径向密封，阀杆孔外端填料应起辅助密封作用。另外，使用多类不同填料叠合并间隔排列，是利用凹凸环形间隔排列的原理，使液体和气体在阀杆轴向泄漏的介质经凹凸环槽间多次膨胀，从而多次减压达到更可靠的密封。由于各种不同填料波桑系数不同，填料对阀杆的侧压力正如凹凸环槽一样有太有小，使液体和气体沿轴向在压力小时膨胀和减压，多次循环，达到可靠密封。