自平衡双密封截止阀的应用实践.pdf

． ． 3 4． ． 石油和化工设备 2 01 5 年第 1 8 卷 自平衡双密封截止阀的应用实践 王维利 塔里木油 田公司 ，新疆 库 尔勒 8 4 1 0 0 0 [ 摘 要]介绍了自平衡双密封截止阀的结构原理，简要说明了阀瓣密封面采用的钴基合金的特性，介绍了Q P Q 处理技术在 改善钢铁材料的硬度、强度及耐磨性、耐腐蚀性、耐疲劳性等方面的应用。 [ 关键词] 自平衡双 密封 ；截止 阀；密封 面；钴基合金 ；Q P Q 技 术 1 阀门选用背景 塔 中第 一联合站注 水站于 1 9 9 8 年8 月建成投 运 ，运行压 力约为2 0 MP a ，主要承担塔 中四区块 碎屑岩地层注水 、维持地层压力 的任务 。注水站 主要 由注水罐 、注水泵 、高压 阀组、润滑油及冷 却 水管 路等 部 分组 成 。其 中高压 阀组 包括 止 回 阀、回流阀、调节阀、截止阀、排气阀等。 地 层 采 出污 水 经过 处理 达 到标 准 要求 后 ， 通 过注 水站 再注 入地 层 。但 塔 中污水 水质 极其 恶劣 ，氯离子含量 高达5 9 0 0 0 mg ／ 1 ，总矿 化度达 9 9 0 0 0 mg ／ 1 ，平均腐蚀速率近1 mm／ a ，因此，起切 断注水流程作用 的截止 阀，经常 出现结垢、腐蚀 严重 、关 闭不严等故障 。经对多个厂 家生产 的各 种类型 阀门使用试验 ，最终选 定 由沈 阳某厂生产 的一种 自平衡双密封截 止阀，该厂生产 的阀门在 全国多个领域都得到 了成功应用。 2阀门工作原理及结构简介 该阀门有主阀瓣及副阀瓣两个 阀瓣，如 图1 所 示，主副阀瓣各有 一个密封面 ，因此该 阀门为双 f { I 、 ／ ， ＼ 一 ， 图 1 体 内 部 结 构 葸 密封形式 ，且密封面为锥 面密封 ，密封面堆焊硬 质合金 。阀瓣与阀杆活动 连接 ，可保证 阀瓣正常 运动无卡阻，并保证密封面 的正确密合。 通过逆 时针旋转手轮 ，阀杆及次 阀瓣升起 ， 如 图1 左 图所示 ，当次 阀瓣升起 时 ，副 阀瓣与主 阀瓣密封面分离，流体通过主 阀瓣本体上孔隙流 通 ，从而实现阀门前后端压力 自平衡 。当阀杆继 续上升，阀挡带动主 阀瓣升起，如 图1 右图所示， 主阀瓣与 阀座密封面分离 ，流体主要通过阀体主 流道流通 。当阀杆升至最顶部时 ，流体可全通径 流通 。同理 ，当顺 时针 旋转 手轮 ，阀杆 向下移 动，推动阀瓣下降，将通路切断。 该类 型 阀 门可 安装 在 水平 及垂 直 管路 ，与 管路可采用法兰 、焊接、卡箍等多种 形式连接 。 适用于公称压力P N 4 2 MP a ，温度t 盏1 0 0 ℃的污 水、油 品介质 的管路上 ，同时也可作 为阀 门压 降 Ap 6 ． 0 MP a 的节流装置 。 此 阀门结构有如下优点 1 流体高进低出，阀门底部不会积存污垢； 2 主阀瓣与 阀杆壁采 用 自压式。型圈密封 ， 流体压力越大0型圈压得越紧，密封效果越好； 3 阀门阀瓣 、阀座均采用可活动方式安装 ， 出现问题更换方便； f 4 双密封形式，降低 了阀 门开 启及关 闭的难 度 。 作者简介 王维利 1 9 8 4 一，男， 山东邹城人，山 东大学电 气工程及自动化专业毕业，大学本科，工程师。现在塔里木油田 公司塔中勘探开发项目经理部塔中作业区从事油气生产运行管理 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 王维利自平衡双密封截止阀的应用实践 一 3 5 3 阀门选材及特性 由于塔 中地 区所注污水腐蚀性 强、运行压力 大 ，对 阀门密封面冲刷磨损 较强，阀门使用寿命 极短 ，油 田运行成本 巨大。为 了满 足阀门能在苛 刻工况下安全长期有效运行，阀 门密封面必须采 用合适的金属材料 。 此 阀 门密 封面 采 用钴 铬 钨合 金 堆焊 并 经精 细加工制成 。钴铬钨合金是司太立合金 的一种 ， 即通常所说钴基合金，该合 金具有较高 的强度 、 良好的耐腐蚀 、耐磨损 、耐冲蚀及耐高温抗蠕变 性能 。钴铬钨 合金是 以钴作 为主要成分 ，含有相 当数量的铬 、钨和少量 的镍 、钼 、硅 、碳 、铌等 元素 偶而还 含有铁 的一类合金 。根据合金 中 成分不同，它们可 以制成焊丝或粉末用于硬面堆 焊。 钻基合金是 以C o 为基本成分，加入C r 、w及C 元素组成 的合金 。Co 的作用是使合金具有很高 的 抗蚀性能，Cr 使合金具有很高 的抗氧化性，w增 加合金的高温硬度 。C的作用在于与C r 、w分别形 成高硬度的碳化铬、碳化钨 ，使合金具有优 良的 耐磨性及抗冲刷性 [ 1 ] 。 阀门阀体及 除阀瓣密封面外其它结构均采用 1 6 Mn 钢 。1 6 Mn 钢是 目前我 国应用最广 的低合金 结构钢，是锅 炉压力容器常用钢材 ，具有 良好 的 焊接性能。该阀门经过Q P Q 淬火． 抛光． 淬火处 理 。QP Q盐浴复合热处理技术 是一种新 的金属表 面强化改性技术，该工艺采用将含有碳和氮元素 的盐混合在 一起 的材料 同时渗 到工件 中的方法 ， 实现 了渗氮工序和氧化工序的复合 。该技 术是使 金属材料在5 7 0 1 0 ℃的工作温度下与盐浴液体发 生反应 ，可 以在金属表面形成一层品质优 良的致 密化合物层 ，能够大大提高金属表面的硬度 、致 密性 ，从而使金属表面具有 良好的耐磨性 、耐疲 劳强度、耐热性及抗蚀性能[ 2 】 。 4存在问题及改进措施 该 阀门使 用一 年后 ， 出现 了关 闭不 严 的情 况 ，通过 拆检 发 现 ，该 阀 门除密封 面保 持完 好 外，阀杆 、阀座及 阀门本体 内部腐蚀较严重 。分 析其原因，系由于塔 中注水水质极为恶劣 ，腐蚀 性 极强，阀门虽经过QP Q处理 ，但无法满足抗蚀 性 要求。通过与 多方技术专家沟通咨询 ，并结合 其 它地 区经验 ，建议将该阀门阀杆 改为不锈钢材 质 ，同时在阀 门内部加装不锈钢 内衬 ，不锈钢材 质选 用3 1 6 L， 同时严格控 制QP Q处理各 工序步 骤，确保质量。 该 阀门结构 设计新颖 ，操作 维护方便 ，适合 在高温高压环境下使用 。虽然在使用过程 中存在 着一定程度 的腐蚀 ，但通过合理选材加 以改造 ， 可 以提高其阀体的抗蚀性能，延长使用寿命 。 ◆参考文献 【 1 】 汤丹，王建新． 钴基合金在阀门密封面上的应用[ J ] ． 阀门， 2 0 1 2 ，4 0 5 ．-1 9 - 2 0 ． [ 2 】 李兆祥． QP Q技术改善钢铁材料性能的概述[ J ] 现 代铸铁， 2 0 1 3 ，3 2 4 7 3 - 7 7 ． 上接4 7 页 [ 2 】 刘冰，何仁洋，等． 埋地钢质管道外覆盖层组合检测技术 【 J 】 ． 油气储运，2 0 0 6 ，2 5 ， 2 1 - 6 ． 【 3 】 喻建胜，张鹏，何莎，等． 油气管道外防腐层P C M评价技 术研究【 J 】 ． 中国测试技术，2 0 0 8 ， 4 3 4 ． 3 5 ． [ 4 】 周小博． P C M在埋地管道检测中的应用[ J 】 ．科技情报开发与 经济，2 0 0 9 ，f 2 1 1 6 1 ． 1 6 3 ． [ 5 ] 江涛，于东升，李方圆，等． 管道外防腐层的检测与修复 [ J 】 ． 管道技术与设备，2 0 1 3 2 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m