隨著我國高分子材料技術(shù)水平的不斷提高，新型耐高溫工程塑料(如增強(qiáng)聚四氟乙烯、對位聚苯等)不斷涌現(xiàn)，良好的密封性能和加工工藝性使這些材料在電動(dòng)高溫球閥中作為非金屬密封材料也逐漸得到應(yīng)用。但是在實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn)非金屬密封座損壞現(xiàn)象頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響高溫球閥的密封性能和使用壽命。通過對受損密封座的分析研究和大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，*終密封座損壞的問題得到了解決。以下就高溫球閥密封座損壞的現(xiàn)象以及發(fā)生原因和解決方法作詳細(xì)介紹，供大家探討和研究。
1、Q941PPL電動(dòng)高溫球閥密封座損壞過程及現(xiàn)象
浮動(dòng)球閥受損密封座這種球閥是直通結(jié)構(gòu)，其密封座材料采用耐350℃的對位聚苯（PPL）。對高溫球閥在進(jìn)行高溫高壓(6.0MPa飽和蒸汽)的試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)了密封座發(fā)生損壞，損壞的密封座通過現(xiàn)場球閥的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)損壞的均為介質(zhì)進(jìn)口端的密封座，且損壞的都是同一部位，而出口端的密封座完好無損。為了確定密封座損壞是發(fā)生在球閥開啟過程中還是關(guān)閉過程中，特對球閥進(jìn)行了分段試驗(yàn)。首先在球閥關(guān)閉狀態(tài)下，通入6.0MPa飽和蒸汽，預(yù)熱10分鐘后，開啟球閥，然后檢查密封座是否損壞；接著在球閥開啟狀態(tài)下，通入6.0MPa飽和蒸汽，預(yù)熱10分鐘后，關(guān)閉球閥，然后檢查密封座是否損壞，結(jié)果兩次試驗(yàn)均發(fā)生進(jìn)口端密封座損壞現(xiàn)象。由于浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)的球閥密封原理是在介質(zhì)壓力的作用下，球體產(chǎn)生一定的位移緊壓在出口端的密封座上，從而保證出口端密封，因此進(jìn)口端密封座的損壞，并不影響球閥的密封性能，具有一定的隱蔽性。當(dāng)球閥進(jìn)行多次啟閉動(dòng)作后，進(jìn)口端密封座損壞處還會(huì)發(fā)生部分剪切脫落現(xiàn)象。
2、高溫電動(dòng)球閥密封座損壞原因分析
基于密封座損壞部位的一致性，且開啟和關(guān)閉過程中均會(huì)發(fā)生進(jìn)口端密封座同一部位的損壞，因此對球閥的啟閉過程進(jìn)行了細(xì)致的分析。當(dāng)球閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，球體在介質(zhì)壓力的作用下，產(chǎn)生一定的位移緊壓在出口端的密封座上，由出口端的密封座保證球閥的密封。而進(jìn)口端密封座因球體的后移，其底面的密封比壓減小，壓力介質(zhì)進(jìn)入到密封座底面，在介質(zhì)壓力的作用下，其密封面與球體全部接觸，此時(shí)密封座不會(huì)受到損壞；當(dāng)球閥進(jìn)行開啟操作時(shí)，進(jìn)口端與球閥中部將形成一個(gè)流道，產(chǎn)生一個(gè)壓力差，當(dāng)流道處球體與閥座脫離接觸時(shí)，這一部分的閥座將失去支承，在介質(zhì)壓力的作用下產(chǎn)生了彎曲變形。當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)球體時(shí)，密封座彎曲部分將被通道邊緣所壓壞而喪失其密封性能。
電動(dòng)球閥關(guān)閉過程中的情況也大致相同。當(dāng)球閥處于開啟狀態(tài)時(shí)，由于電動(dòng)高溫球閥裝配預(yù)緊力的作用和非金屬密封座的熱膨脹(非金屬的膨脹系數(shù)比金屬的膨脹系數(shù)大很多)，使得通道中的介質(zhì)無法進(jìn)入到球閥的中部，因此通道與球閥中部存在一個(gè)壓力差，但此時(shí)密封座的密封面與球體全部接觸，密封座不會(huì)發(fā)生變形；當(dāng)球閥進(jìn)行關(guān)閉操作時(shí)，球體通道與球閥的中部有一個(gè)壓力平衡的過程，即介質(zhì)由通道進(jìn)入球閥中部，當(dāng)流道處球體與閥座脫離接觸時(shí)，這一部分的閥座失去支承，在介質(zhì)壓力的作用下產(chǎn)生了彎曲變形。進(jìn)口端的密封座總是被損壞，那是因?yàn)楫?dāng)繼續(xù)關(guān)閉球閥時(shí)，進(jìn)口端與球閥中部之間，球閥中部與出口端之間又將產(chǎn)生一個(gè)壓力差，進(jìn)口端與球閥中部間的壓力差使進(jìn)口端閥座的彎曲變形更加嚴(yán)重，而球閥中部和出口端間的壓力差將使出口端密封座的變形得到修復(fù)，當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)球體時(shí)，進(jìn)口端密封座的彎曲變形部分將被球體通道邊緣所壓壞，而出口端密封座不會(huì)受到損傷。
3、電動(dòng)高溫球閥解決方法
通過第二節(jié)的故障原因分析，知道了進(jìn)口端密封座損壞都是由于進(jìn)口端與球閥中部存在的壓力差引起的，因此只要減少進(jìn)口端和球閥中部之間的壓力差，就可以避免密封座在開啟和關(guān)閉過程中發(fā)生彎曲變形而遭受損壞，對此，在不改變原浮動(dòng)球直通球閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采取了下面兩種措施：
(1)對于開啟過程中球閥密封座發(fā)生損壞的原因，采取了在密封座外圈開六條3*1mm的卸壓槽由于球閥關(guān)閉時(shí)，球體在介質(zhì)壓力的作用下，產(chǎn)生一定的位移緊壓在出口端的密封座上，進(jìn)口端密封座底面處于松弛狀態(tài)，通過卸壓槽可以迅速平衡進(jìn)口端和球閥中部的壓力，開啟過程中，由于卸壓槽增加了介質(zhì)從進(jìn)口端到球閥中部的流通面積，因此減少了進(jìn)口端和球閥中部之間的壓力差，從而消除了密封座發(fā)生彎曲變形引起損壞的因素。
(2)對于關(guān)閉過程中球閥密封座發(fā)生損壞的原因，采取了在球體上鉆一個(gè)Φ6mm的卸壓孔。該卸壓孔使球閥在開啟狀態(tài)下，進(jìn)口端和球閥中部得到連通，從而使球閥關(guān)閉過程中所產(chǎn)生的壓力差完全消失，徹底消除了密封座發(fā)生彎曲變形的可能。