钛合金球阀的密封效果和使用寿命

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性能强、耐高低温、可冷热成形、焊接性能好等优异性能，特别是在海水中具有优良的耐蚀性和耐冲刷腐蚀性，它在海水中的腐蚀率近于零，是海洋环境的优选结构材料。因此，钛合金在球阀上的应用可有效地改进船用球阀的耐用性，提高可靠性和使用性，减少维修和维护费。通过系统对钛合金材料的力学性能和耐腐蚀性能的综合分析，本文采用铸造钛合金ZTi2材料经熔模精密铸造的方法制备阀体、采用钛合金TC4棒材制备球轴。

钛合金材料虽然具有很多的优异性能，但却存在不耐磨损的缺点。该缺点会导致由钛合金材料制造的球轴与阀座组成的对偶件的耐磨性能下降，从而影响球阀的密封性能和使用寿命。本文采用微弧氧化技术对阀体、球轴进行表面硬化处理（见图4），从而提高其耐磨性能。同时，有效防止在使用中与钛合金接触的由铜、钢、铜基合金制造的附件产生加速腐蚀现象。

球阀阀座一般都采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有优良的化学稳定性、高润滑不粘性、耐腐蚀性，摩擦系数很低，而且静、动摩擦系数接近。但聚四氟乙烯的机械强度、刚性和硬度等较差，承载能力低，且在外力作用下容易发生蠕变（冷流性）；此外，它的导热系数低，热膨胀大以及不耐磨。因此，新型钛合金球阀不采用纯聚四氟乙烯，而是采用添加填充25%碳纤维的增强聚四氟乙烯，这种聚四氟乙烯以上的缺点将大大改善，用于球阀阀座，寿命也延长，密封效果也大大提高。

氢化丁腈橡胶（HNBR）是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体，它具有良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。本文中采用氢化丁腈橡胶制备空心橡胶圈，以保证其能提供球阀密封所需的最小预紧力及可靠的弹性补偿功能。

钛合金球阀的密封效果和使用寿命。作者设计了DN80（PN3.0MPa）船用钛合金球阀，并分别采用聚四氟乙烯弹簧组弹性阀座和增强聚四氟乙烯整体式弹性补偿阀座的2种密封形式在试验台上进行对比试验。试验表明：在试验压力3.0MPa，流速5.5m/s试验条件下，聚四氟乙烯弹簧组弹性阀座在6000次动作试验后，在0～3.0MPa压力时都发生泄漏；而增强聚四氟乙烯整体式弹性补偿阀座的钛合金球阀在10万次动作后，在0～3.0MPa压力时均无泄漏发生。由此可见，新型船用钛合金球阀的高低压密封性能良好，密封寿命长，其使用寿命是普通球阀寿命的16倍之多。