球閥密封座損壞過程及現(xiàn)象分析
球閥的密封座損壞是球閥的故障之一，今天我們就一起來探討一下這個(gè)過程及原因分析。
對(duì)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，通過仔細(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(wú)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(duì)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l0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l0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。
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(duì)球閥的啟閉過程進(jìn)行了細(xì)致的分析。
所示，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)(見，進(jìn)口端A腔與球閥中部的B腔將形成一個(gè)流道，產(chǎn)生一個(gè)壓力差△P，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。
球閥關(guān)閉過程中的情況也大致相同。如圖4a所示，當(dāng)球閥處于開啟狀態(tài)時(shí)，由于球閥裝配預(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(wú)法進(jìn)入到球閥的B腔，因此通道與球閥中部的B腔存在一個(gè)壓力差△P，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B腔有一個(gè)壓力平衡的過程，即介質(zhì)由通道進(jìn)入B腔，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。這種變形既可以發(fā)生在圖示的左上角，也可能發(fā)生在右下角，進(jìn)口端的密封座總是被損壞，那是因?yàn)楫?dāng)繼續(xù)關(guān)閉球閥至圖4c位置時(shí)，A腔與B腔之間，B腔與C腔之間又將產(chǎn)生一個(gè)壓力差△P，A腔與B腔間的壓力差△P使進(jìn)口端閥座的彎曲變形更加嚴(yán)重，而B腔和C腔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。
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