球閥基本知識介紹

1 球閥結構

球閥是由旋塞閥演變而來(lái)的，它的啟閉件作為一個(gè)球體，利用球體繞閥桿的軸線(xiàn)旋轉 90 度實(shí)現開(kāi)啟和關(guān)閉的目的。

2 球閥作用

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向，設計成 V 形開(kāi)口的球閥還具有良好的流量調節功能。

球閥不僅結構簡(jiǎn)單、密封性能好，而且在一定的公稱(chēng)通經(jīng)范圍內體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，并且驅動(dòng)力矩小，操作簡(jiǎn)便、易實(shí)現快速啟閉，是近十幾年來(lái)發(fā)展最快的閥門(mén)品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數量仍在繼續擴大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長(cháng)壽命、優(yōu)良的調節性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標均達到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、調節閥。

隨著(zhù)球閥的技術(shù)進(jìn)步，在可以預見(jiàn)的短時(shí)見(jiàn)內，特別是在石油天然氣管線(xiàn)上、煉油裂解裝置上以及核工業(yè)上將有更廣泛的應用。此外，在其他工業(yè)中的大中型口徑、中低壓力領(lǐng)域，球閥也將會(huì )成為主導的閥門(mén)類(lèi)型之一。

3 球閥的優(yōu)點(diǎn)具有最低的流阻（實(shí)際上為零）。因在工作時(shí)不會(huì )卡?。ㄔ跓o(wú)潤滑劑時(shí)），故能可靠地應用與腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中。在較大地壓力和溫度范圍內，能實(shí)現完全密封?？蓪?shí)現快速啟閉，某些結構的啟閉時(shí)間僅為 0.05~0.1s，以保證能用于試驗臺的自動(dòng)化系統中?？焖賳㈤]閥門(mén)時(shí)，操作無(wú)沖擊。球型關(guān)閉件能在位置上自動(dòng)定位。工作介質(zhì)在雙面上密封可靠。在全開(kāi)和全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過(guò)閥門(mén)的介質(zhì)不會(huì )引起密封面的侵蝕。結構緊湊、重量輕，可以認為它時(shí)用于低溫介質(zhì)系統的最合理的閥門(mén)結構。閥體對稱(chēng)，尤其時(shí)焊接閥體結構，能很好地承受來(lái)自管道的應力。關(guān)閉件能承受關(guān)閉時(shí)的高壓差。全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門(mén)內件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是石油、天然氣管線(xiàn)最理想的閥門(mén)。

由于球閥有上述優(yōu)點(diǎn)，所以適用范圍很廣，球閥可適用于：

公稱(chēng)通經(jīng)從 8mm 到 1200mm。公稱(chēng)壓力從真空到 42MPa。工作溫度從 -204℃~815℃。4 球閥密封性

球閥最主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯（PTFE），它對幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都是惰性的，且具有摩擦系數小、性能穩定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點(diǎn)。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數，對冷流的敏感性和不良的熱傳導性，要求閥座密封的設計必須圍繞這些特性進(jìn)行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍和其他許多材料。但是，當密封材料變硬時(shí)，密封的可靠性就要受到破壞，特別是在低壓差的情況下。此外，像丁青橡膠這樣的合成橡膠也可用作閥座密封材料，但它所適用的介質(zhì)和使用的溫度范圍藥受到限制。另外，如果介質(zhì)不潤滑，使用合成橡膠容易卡住球體。

為了滿(mǎn)足高溫、高壓、強沖蝕、長(cháng)壽命等工業(yè)應用的使用要求，近十幾年來(lái)，金屬密封球閥得到了很大的發(fā)展。尤其在工業(yè)發(fā)達的國家，如美國、意大利、德國、西班牙、荷蘭等，對球閥的結構不斷改進(jìn)，出現全焊接閥體直埋式球閥、升降式球閥、使球閥在長(cháng)輸管線(xiàn)、煉油裝置等工業(yè)領(lǐng)域的應用越來(lái)越廣泛，出現了大口徑（3050mm）、高壓力（70MPa）、寬溫度范圍（-196~815℃）的球閥，從而使球閥的技術(shù)達到一個(gè)全新的水平。

5 球閥設計與制造

由于計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）以及柔性制造系統[工業(yè)電器網(wǎng)-cnelc]（FMS）在閥門(mén)行業(yè)的應用，使球閥的設計和制造達到一個(gè)全新的水平。不但全面革新了閥門(mén)的設計計算方式，減輕了專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員繁重的重復性常規設計工作，使技術(shù)人員有更多的精力用于改進(jìn)、提高產(chǎn)品性能和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，縮短新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)周期、全面提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且在升降桿式金屬密封球閥的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于 CAD/CAM 的應用，出現了由計算機輔助設計、由計算機輔助數控機床加工制造的閥桿螺旋扁，使金屬密封球閥在啟閉過(guò)程中無(wú)任何擦傷和磨損，從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。球閥在完全開(kāi)啟時(shí)，流阻很小，幾乎等于零，因此等徑球閥廣泛應用于石油天然氣管線(xiàn)中，因為容易清掃管線(xiàn)。由于球閥的球體在啟閉過(guò)程中帶有擦拭性，故大多數球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中，依據密封圈的材料也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。

6 球閥適用場(chǎng)合

由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質(zhì)的作用下，于塑料閥座之間相互壓緊來(lái)完成的（浮動(dòng)球球閥）。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部地區發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。

又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成，故在選擇球閥的結構和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門(mén)，在易燃、易爆介質(zhì)的設備和管路系統中使用球閥，更應注意耐火和防火。

通常，在雙位調節、密封性能?chē)栏?、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動(dòng)作迅速（1/4 轉啟閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統中，推薦使用球閥。

球閥也適用于輕型結構、低壓截止（壓差?。?、腐蝕性介質(zhì)的管路系統中。

在低溫（深冷）裝置和管路系統中也可選用球閥。

在冶金行業(yè)的氧氣管路系統中，需使用經(jīng)過(guò)嚴格脫脂處理的球閥。

在輸油管線(xiàn)和輸氣管線(xiàn)中的主管線(xiàn)需埋設在地下時(shí)，需使用全通徑焊接式球閥。

在要求具有調節性能時(shí)，需選用帶Ｖ形開(kāi)口的專(zhuān)用結構的球閥。

在石油、石油化工、化工、電力、城市建設中，工作溫度在 200℃ 以上的管路系統可選用金屬對金屬密封的球閥。

7 球閥適用原則石油、天然氣的輸送主管線(xiàn)、需要清掃管線(xiàn)的，又需埋設在地下的，選用全通經(jīng)、全焊接結構的球閥；埋設在地上的，選擇全通經(jīng)焊接連接或法蘭連接的球閥；支管，選用法蘭連接、焊接連接，全通經(jīng)或縮徑的球閥。成品油的輸送管線(xiàn)和貯存設備，選用法蘭連接的球閥。城市煤氣和天然氣的管路上，選用法蘭連接和內螺紋連接的浮動(dòng)球閥。冶金系統中的氧氣管路系統中，宜選用經(jīng)過(guò)嚴格脫脂處理，法蘭連接的固定球球閥。低溫介質(zhì)的管路系統和裝置上，宜選用加上閥蓋的低溫球閥。煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統上，可選用升降桿式球閥?；は到y的酸堿等腐蝕性介質(zhì)的裝置和管路系統中，宜選用奧氏體不銹鋼制造的、聚四氟乙烯為閥座密封圈的全不銹鋼球閥。冶金系統、電力系統、石化裝置、城市供熱系統中的高溫介質(zhì)的管路系統或裝置上，可選用金屬對金屬密封球閥。需要進(jìn)行流量調節時(shí)，可選用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的、氣動(dòng)或電動(dòng)的帶 V 形開(kāi)口的調節球閥。