鈦合金球閥的密封效果和使用壽命

鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、耐蝕性能強、耐高低溫、可冷熱成形、焊接性能好等優(yōu)異性能，特別是在海水中具有優(yōu)良的耐蝕性和耐沖刷腐蝕性，它在海水中的腐蝕率近于零，是海洋環(huán)境的優(yōu)選結(jié)構(gòu)材料。因此，鈦合金在球閥上的應用可有效地改進船用球閥的耐用性，提高可靠性和使用性，減少維修和維護費。通過系統(tǒng)對鈦合金材料的力學性能和耐腐蝕性能的綜合分析，本文采用鑄造鈦合金ZTi2材料經(jīng)熔模精密鑄造的方法制備閥體、采用鈦合金TC4棒材制備球軸。

鈦合金材料雖然具有很多的優(yōu)異性能，但卻存在不耐磨損的缺點。該缺點會導致由鈦合金材料制造的球軸與閥座組成的對偶件的耐磨性能下降，從而影響球閥的密封性能和使用壽命。本文采用微弧氧化技術(shù)對閥體、球軸進行表面硬化處理（見圖4），從而提高其耐磨性能。同時，有效防止在使用中與鈦合金接觸的由銅、鋼、銅基合金制造的附件產(chǎn)生加速腐蝕現(xiàn)象。

球閥閥座一般都采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、高潤滑不粘性、耐腐蝕性，摩擦系數(shù)很低，而且靜、動摩擦系數(shù)接近。但聚四氟乙烯的機械強度、剛性和硬度等較差，承載能力低，且在外力作用下容易發(fā)生蠕變（冷流性）；此外，它的導熱系數(shù)低，熱膨脹大以及不耐磨。因此，新型鈦合金球閥不采用純聚四氟乙烯，而是采用添加填充25%碳纖維的增強聚四氟乙烯，這種聚四氟乙烯以上的缺點將大大改善，用于球閥閥座，壽命也延長，密封效果也大大提高。

氫化丁腈橡膠（HNBR）是由丁腈橡膠進行特殊加氫處理而得到的一種高度飽和的彈性體，它具有良好的耐熱性能，優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，優(yōu)異的耐臭氧性能，較高的抗壓縮永久變形性能；同時氫化丁腈橡膠還具有高強度，高撕裂性能、耐磨性能優(yōu)異等特點，是綜合性能極為出色的橡膠之一。本文中采用氫化丁腈橡膠制備空心橡膠圈，以保證其能提供球閥密封所需的最小預緊力及可靠的彈性補償功能。

鈦合金球閥的密封效果和使用壽命。作者設(shè)計了DN80（PN3.0MPa）船用鈦合金球閥，并分別采用聚四氟乙烯彈簧組彈性閥座和增強聚四氟乙烯整體式彈性補償閥座的2種密封形式在試驗臺上進行對比試驗。試驗表明：在試驗壓力3.0MPa，流速5.5m/s試驗條件下，聚四氟乙烯彈簧組彈性閥座在6000次動作試驗后，在0～3.0MPa壓力時都發(fā)生泄漏；而增強聚四氟乙烯整體式彈性補償閥座的鈦合金球閥在10萬次動作后，在0～3.0MPa壓力時均無泄漏發(fā)生。由此可見，新型船用鈦合金球閥的高低壓密封性能良好，密封壽命長，其使用壽命是普通球閥壽命的16倍之多。