固定式鈦球閥的設計與開發

鈦以其良好的機械性能和優異的耐腐蝕性能，廣泛應用于化工、醫藥衛生、制鹽、氯堿和航 空等領域。在化學工業中，主要用作壓力容器、管道和泵閥。其中，鐵質固定球閥因其良好的密封性、優良的耐腐蝕性和對高工作壓力的適應性，被廣泛應用于石油和化工行業。

目前國內沒有固定式鈦球閥，只有浮動式鈦球閥比較悶。世界上只有美國、德國、日本等少數國家能生產固定式鈦球閥。為滿足石油化工行業對工作壓力高、密封性能好、耐腐蝕性能好的要求，設計開發了固定式鈦球閥，開發了DN80、DN50、DN40、DN25。并采用了壓力高達9.8MPa的固定式鈦球閥，填補了國內空白，為批量生產奠定了基礎，為大型石化企業耐腐蝕設備的國產化改造提供了技術和物質保障。

雖然國內并沒有固定式鈦球閥，但是我們也生產出了許多能代替固定式鈦球閥的閥門。比如歐拉姆生產的：氣體空分裝置 不銹鋼球閥Q41F，空氣分離裝置是一套工業設備，用于分離空氣中的各種組分，并分別產生氧氣、氮氣、氬氣和其他氣體的空氣組分。最常用的空氣分離方法是低溫精餾。低溫分離法是將空氣通過壓縮、循環、深冷等方式變成液體，根據沸點不同，通過低溫精餾從液態空氣中逐漸分離出氧氣、氮氣、氬氣等惰性氣體的裝置。廣泛應用于傳統冶金、新型煤化工、大型氮肥、專業供氣等領域。該裝置主要需用高壓球閥。歐拉姆閥門能夠提供完美的解決方案，高壓球閥能夠穩定在空分裝置中等存儲設備中穩定的工作。

介紹了固定式鈦球閥的設計計算過程、主要開發過程和特點。

1設計和開發
1.1設計計算
1.1.1設計技術參數
工作介質:醋酸；
工作溫度:225℃；
設計壓力:9.8MPa；
公稱直徑:80毫米。

材料選擇
根據服役溫度和醋酸濃度，發現鈦的腐蝕速率< 0.127 mm/a，對比耐腐蝕不銹鋼和其他有色金屬，選擇TA2滿足服役條件。根據使用的工作壓力，為保證其結構強度，選用TA2鍛件。根據工作溫度和工作壓力，選擇柔性石墨和浸銻石墨作為密封材料。

1.1.3設計計算
(1)閥體壁厚的設計
公式為sb = dn (k0-1)/s+c，計算結果為16 mm。
(2)閥蓋與閥體連接螺栓的選擇
根據使用壓力，1Cr18Ni9Ti螺栓和8個M30mm×55mm的螺栓可以滿足強度要求。
根據公式，進出口法蘭蓋與閥體的連接螺栓采用8個M30mm×45mm的1Cr18Ni9Ti螺栓，滿足強度要求。

1.2技術關鍵
由于工作壓力高達9.8MPa，密封和承壓是關鍵技術。在研制過程中，采取了三項措施解決這一關鍵技術問題。
①保證球和上下球桿的同軸度；
②保證上下球桿和80mm通孔的垂直度；
③保證球面粗糙度。
通過設計專用工裝、加工和密封工藝，達到了密封和承壓的目的，并試驗成功。

1.3結構特征

與浮動球閥相比，鈦固定球閥具有以下三個特點
(1)在密封原理上，采用背封。
(2)適用于高壓和粘性液體。
普通浮動鈦球閥在高壓下不可靠。當介質為粘稠液體時，球體與密封圈之間微小的浮動間隙容易造成堵塞，使閥門難以啟閉或失去密封作用。固定式鈦球閥，由于彈簧的作用，使密封圈始終與球體保持緊密接觸，利用高壓介質達到良好的密封效果。
(3)采用線封。
球形密封位于普通浮動鈦球閥的球體和密封圈之間，其單位面積的密封比壓較小。在高壓下，微觀表面的凸凹點容易造成泄漏，達不到密封要求。而固定式鈦球閥在球體與密封圈之間采用線密封，增加了單位面積的密封比壓，壓力越高密封效果越好，保證了高壓工作的可靠性。

2結論
(1)設計開發的固定式高壓鈦球閥滿足了石油化工行業的需要，使用效果良好。
(2)固定式高壓鈦球閥具有高壓使用可靠、密封性好的特點。
(3)設計開發的固定式高壓鈦球閥技術水平國內領 先，達到國際同類產品水平。