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不銹鋼蝶閥作為一種用來實(shí)現(xiàn)管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水電等許多領(lǐng)域中得到極為廣泛地應(yīng)用。在已公知的蝶閥技術(shù)中，其密封形式多采用密封結(jié)構(gòu)，密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結(jié)構(gòu)特征的限制，不適應(yīng)耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業(yè)。現(xiàn)有一種比較先進(jìn)的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥，閥體和閥座為連體構(gòu)件，閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上，這種蝶閥與傳統(tǒng)蝶閥相比具有耐高溫，操作輕便，啟閉無磨擦，關(guān)閉時(shí)隨著傳動機(jī)構(gòu)的力矩增大來補(bǔ)償密封，提高了蝶閥的密封性能及延長使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
但是，這種蝶閥在使用過程中仍然存在以下問題：
一、由于多層軟硬疊式密封圈固定在閥板上，當(dāng)閥板常開狀態(tài)時(shí)介質(zhì)對其密封面形成正面沖刷，金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后，直接影響密封性能。
二、受結(jié)構(gòu)條件的限制該結(jié)構(gòu)不適應(yīng)做通徑DN200以下閥門，原因是閥板整體結(jié)構(gòu)太厚，流阻大。
三、因三偏心結(jié)構(gòu)的原理，閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動裝置的力矩使閥板壓向閥座。正流狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)壓力越高密封擠壓越緊。當(dāng)流道介質(zhì)逆流時(shí)隨著介質(zhì)壓力的增大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí)，密封開始泄漏。
高性能三偏心雙向硬密封蝶閥，
其特征在于：所述閥座密封圈由軟性T形密封環(huán)兩側(cè)多層不銹鋼片組成。
閥板與閥座的密封面為斜圓錐結(jié)構(gòu)，在閥板斜圓錐表面堆焊耐溫、耐蝕合金材料；固定在調(diào)節(jié)環(huán)壓板之間的
 彈簧與壓板上調(diào)節(jié)螺栓裝配一起的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地補(bǔ)償了軸套與閥體之間的公差帶及閥桿在介質(zhì)壓力下的彈性變形，解決了閥門在雙向互換的介質(zhì)輸送過程中存在的密封問題。
采用軟性T型兩側(cè)多層不銹鋼片組成密封圈，具有金屬硬密封和軟密封的雙重優(yōu)點(diǎn)，無論在低溫和高溫情況下，均具有零滲漏的密封性能。試驗(yàn)證明池正流狀態(tài)（介質(zhì)流動方向與蝶板轉(zhuǎn)動方向相同）時(shí)，密封面的壓力是傳動裝置的力矩和介質(zhì)壓力對閥板的作用產(chǎn)生的。正向介質(zhì)壓力增大時(shí)閥板斜圓錐表面與閥座密封面擠壓越緊，密封效果越好。
當(dāng)逆流狀態(tài)時(shí)，閥板與閥座之間的密封靠驅(qū)動裝置的力矩使閥板壓向閥座。隨著反向介質(zhì)壓力的增大，閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí)，調(diào)節(jié)環(huán)的彈簧在受載后所儲存的變形能補(bǔ)償閥板與閥座密封面的緊壓力起到自動補(bǔ)償作用。
因此本實(shí)用新型不像現(xiàn)有的技術(shù)那樣，在閥板上安裝軟硬多層密封圈，而是直接安裝在閥體上，在壓板和閥座中間增設(shè)調(diào)節(jié)環(huán)是十分理想的雙向硬密封方式。它將可取代閘閥、截止閥及球形閥本類閥門在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。
形式分類
按結(jié)構(gòu)形式分類
(1)中心密封蝶閥
(2)單偏心密封煤閥
(3)雙偏心密封蝶閥
(4)三偏心密封跺閥
按密封面材質(zhì)分類
(1)軟密封蝶閥。
1)密封副由非金屬軟質(zhì)材料對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。2)密封副由金屬硬質(zhì)材料對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。
(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質(zhì)材料對金屬硬質(zhì)材料構(gòu)成。
按密封形式分類
(1)強(qiáng)制密封蝶閥
1)彈性密封蝶閥。密封比壓由閥門關(guān)閉時(shí)閥板擠壓閥座，閥座或閥板的彈性產(chǎn)生
2)外加轉(zhuǎn)矩密封蝶閥。密封比壓由外加于閥門軸上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生
(2)充壓密封蝶閥。密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產(chǎn)生
(3)自動密封蝶閥。密封比壓由介質(zhì)壓力自動產(chǎn)生。
按工作壓力分類
(1)真空蝶閥。工作壓力低于標(biāo)堆大氣歷的蝶閥。
(2)低壓蝶閥。公稱壓力PN<1．6MPa的蝶閥。
(3)中壓蝶閥。公稱壓力PN為2．5--6．4MPa的蝶閥。
(4)高壓碟閥。公稱壓力PN為10。0--80．0MPa的蝶閥。
(5)超高壓蝶閥。公稱壓力PN>100MPa的蝶閥。
按工作溫度分類
(1)高溫蝶閥。t>450 C的蝶閥
(2)中溫碟閥。120 C<t<450 C的蝶閥
(3)常溫蝶閥。一40C<t<；120 C的蝶閥
(4)低溫蝶閥。一100<t<一40 C的蝶閥
(E)超低溫蝶閥。t<一100 C的蝶閥
按連接方式分類
(1)對夾式蝶閥
(2)法蘭蝶閥
(3)支耳式蝶閥
(4)焊接式蝶閥
優(yōu)缺點(diǎn)
不銹鋼蝶閥的優(yōu)缺點(diǎn)
1、不銹鋼蝶閥的優(yōu)點(diǎn)
1、啟閉方便迅速、省力、流體阻力小，可以經(jīng)常操作。
2、結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。
3、可以運(yùn)送泥漿，在管道口積存液體最少。
4、低壓下，可以實(shí)現(xiàn)良好的密封。
5、調(diào)節(jié)性能好。
不銹鋼蝶閥的缺點(diǎn)
1、使用壓力和工作溫度范圍小。
2、密封性較差。
不銹鋼蝶閥按結(jié)構(gòu)形式可分為偏置板式、垂直板式、斜板式和杠桿式。按密封形式可分為較密封型和硬密封型兩種。軟密封型一般采用橡膠環(huán)密封，硬密封型通常采用金屬環(huán)密封。
按連接型式可分為法蘭連接和對夾式連接；按傳動方式可分為手動、齒輪傳動、氣動、液動和電動幾種。
不銹鋼蝶閥銹蝕原因分析及解決方法
不銹鋼蝶閥在使用過程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。經(jīng)過金相組織分析、染色試臉、熱處理試臉、SEM等試驗(yàn)分析，找到了材料銹蝕的關(guān)鍵因素是因?yàn)椴牧现醒鼐Ы绲奶蓟�物析出形成貧鉻區(qū)，從而造成不不銹鋼蝶閥銹蝕。
材質(zhì)為CF8M的不銹鋼蝶閥在使用過程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后，室溫下組織應(yīng)為奧氏體，耐蝕性能很好。為了分析蝶閥的銹蝕原因，在其上取樣進(jìn)行分析。
1、試驗(yàn)方法
取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析(判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求)、金相組織檢查、熱處理工藝試驗(yàn)及SEM分析。
2、試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1化學(xué)成分
化學(xué)成分分析結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)成分。
2.2金相分析
從出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的蝶閥上切取了金相試樣，經(jīng)磨制拋光后，用三氯化鐵水溶液腐蝕，在Neophot-32金相顯徽鏡上觀察分析，其金相組織由奧氏體與另一種析出物組成。從理論上講奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后，應(yīng)得到均一奧氏體組織。組織中出現(xiàn)的另一析出物究竟是何組織，有兩種判斷：一是σ相，另一種是碳化物。σ相與碳化物形成的條件不同，但都具有一個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是造成奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性。
首先采用了雜色法進(jìn)行σ相的鑒別。采用堿性赤血鹽水溶液(赤血鹽10g+氫氧化鉀10g+水100ml)，試樣在該試劑中煮沸2~4min后，鐵素體呈黃色，碳化物被腐蝕，奧氏體呈光亮色，σ相由褐色變?yōu)楹谏�。用上述方法將從蝶閥上切取的試樣在堿性赤血鹽水溶液中煮沸4min后，在顯徽鏡下觀察，析出物保持了原形貌，未發(fā)現(xiàn)明顯變化。因此決定采用熱處理的方法進(jìn)一步試臉分析。2.3熱處理試驗(yàn)分析。
相是一種鐵鉻原子比例大致相等的金屬間化合物。化學(xué)成分、鐵素體、冷變形、溫變都不同程度地對σ相形成產(chǎn)生影響。采用染色法試驗(yàn)，在顯微鏡下觀察析出相變化不明顯，故采用了熱處理的方法來鑒別σ相。有關(guān)資料介紹，σ相通常是在500~800℃長期時(shí)效中形成的。這是因?yàn)檩^高的溫度下時(shí)效有利于鉻的擴(kuò)散。再高溫度加熱σ相將開始溶解，溶解完畢至少要在920℃以上。在高于σ相的穩(wěn)定溫度加熱可使之消除。形成σ相所需時(shí)間雖然很長，但消除σ相一般只要短時(shí)間加熱即可。根據(jù)這一理論，制定了熱處理工藝，觀察組織中的析出相是否可以消除。將從蝶閥上切取的試樣加熱到940℃，保溫30min，然后在Neophot-32金相顯微鏡上觀察分析。經(jīng)熱處理后的試樣中的析出相沒有消除，并保持原形貌，由此證明了該組織中的析出相有可能不是σ相。
2.3SEM分析
有時(shí)鋼中出現(xiàn)的相，采用任何染色的方法均無法辨別其頗色，可采用SEM的分析方法來鑒別。因?yàn)橐阎�σ相為鐵與鉻的化合物，含鉻量為42%~48%，通過EDS定性和定量分析測出未知相的組成元素及其含量，從而確定未知相。
EDS分析結(jié)果表明，析出物的含鉻量為33.6%，明顯高于基體中的Cr含量16.3%，而σ相的含鉻量是42%~48%，因而否認(rèn)析出相為σ相。綜合染色試臉、熱處理試驗(yàn)的結(jié)果，認(rèn)為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是σ相。經(jīng)SEM觀察析出相為一種共晶組織，是以鉻為主的碳化物。
不銹鋼蝶閥的材料為鎳鉻奧氏體不銹鋼，這種材料一般都在固溶狀態(tài)下使用。在室溫狀態(tài)下，其組織為奧氏體，奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質(zhì)中特別是大氣中具有良好的抗腐蝕能力。對不銹鋼蝶閥銹蝕的原因分析如下：
①綜合上述各項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果，可判定蝶閥材料組織中析出相不是σ相，故蝶閥的銹蝕現(xiàn)象不是由σ相引起的。
②通過SEM觀察，確認(rèn)蝶閥的組織中析出相是以鉻為主的碳化物，這種共晶組織沿晶界分布。EDS分析結(jié)果表明這種分布在晶界上的碳化物鉻含量明顯高于基體。這種碳化物是M23C6型。隨碳化物的析出，又得不到鉻的擴(kuò)散補(bǔ)充時(shí)，以碳化鉻的形式沿奧氏體晶界析出，在碳化物周圍形成貧鉻區(qū)，從而奧氏體不銹鋼晶界易被腐蝕。所以沿晶界析出的碳化物是造成蝶閥銹蝕的主要原因。
③經(jīng)固溶處理后的奧氏體不銹鋼，由于在高溫加熱時(shí)大部分碳化物被溶解，奧氏體中飽和了大量的碳與鉻，并因隨后的快速冷卻而固定下來，使材料有很商的耐腐蝕性。因此應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝，固溶處理時(shí)將工件加熱至高退，使碳化物充分溶解，然后迅速冷卻，得到均一奧氏休組織。固溶處理后，如果采用緩慢冷卻，在冷卻過程中碳化鉻將沿晶界析出，從而導(dǎo)致材料耐腐蝕性能降低。