根據(jù)氫氣特性，閥門主要部件材料選擇如下

閥體、側(cè)蓋、Hastelloy C-276；

球體Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢；

閥座Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢；（球閥用Hastelloy G30）

閥桿XM-19；

彈簧Inconel X-750；（這二項與介質(zhì)接觸，抗腐蝕能力是否可行？）

緊固件B7+噴氟；

中法蘭密封材料石墨+O型圈（氟橡膠）。（數(shù)據(jù)表要求在250°C下穩(wěn)定動行，氟橡膠可行否？）

球體與閥座屬于內(nèi)件，*暴露與介質(zhì)之中。閥座與球體之間采用金屬硬密封接觸。

閥座、球體表面采用先堆焊鈷基合金(先熱噴鈷基合金然后碳化鎢再噴鈷基合金，厚度達1mm以上，重熔處理)，然后鈷基表面再采用*的“鎳包碳化鎢超音速熱噴涂并重熔工藝"的硬化處理。提高密封面的耐磨性和硬度及抗沖刷性。

WC是一種高硬度、高強度和高耐磨性兼?zhèn)涞挠操|(zhì)合金，它的粒度一般為0.2～1.0µm以下，大部分在0.5µ,m以下，具有硬質(zhì)合金的高硬度和高速鋼的強度。其硬度不小于HRC68，結(jié)合強度不小于70。

本公司生產(chǎn)的硬密封球閥，閥座、球體表面采用鎳包碳化鎢（在Ni60中加入一定比碳化鎢）超音速熱噴涂。厚度可達0.5～0.8mm。以保證密封面不受介質(zhì)及其中棵粒物的影響；降低表面的摩擦系數(shù)，提高表面抗磨損性能，它具有耐磨、減摩、耐熱、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低、防咬合等特點，能改善表面性能，提高壽命。

在噴涂后工件整體進行重熔熱處理，減少硬質(zhì)合金表面的孔隙率，提高涂層致密度，增加噴涂的硬質(zhì)合金與本體的結(jié)合力，與底材更牢固地粘結(jié),使其成為一體?？捎行У匾种屏鸭y的產(chǎn)生和擴展，從而提高涂層的硬度和韌性，并獲得適當(dāng)?shù)挠捕?韌性比和降低殘余應(yīng)力提高密封面的硬度和耐磨性。從而具有較高的承載能力。從而大大的提高了閥門的使用受命。

（噴涂表面含球流道和閥座流道，沖刷和腐蝕共同做用下，從沒有硬化的表面開始）

彈簧材料的選擇

為了能夠滿足工況的需求，抗氫腐蝕，同時又要有良好的機械性能，能夠提供密封所需要預(yù)緊力，因此采用了inconel X-750合金材料。

閥桿材料的選擇

閥桿的設(shè)計與球體分離，便于維修，以及更換密封材料。閥桿與球體連接傳遞扭矩。閥桿可以選用高強度的XM-19（耐腐蝕上可能不行），表面鍍ENP，提高硬度。

閥體與側(cè)體的密封材料選擇

閥體與側(cè)體之間選擇夾不銹鋼石墨纏繞墊，可以起到密封和防火功能。在閥體與側(cè)體之間增設(shè)了O型圈（諾是金屬的可以，橡膠類O形圈可能溫度上不可以），作為一級密封。纏繞墊作為次級密封。如下圖所示

螺栓和螺母的選擇

螺栓和螺母選用ASTM A193-B8M和ASTM A194-8M，適用溫度范圍-29~180℃。材料符合NACE 標(biāo)準要求。

4、設(shè)計方案結(jié)構(gòu)示意圖

5、結(jié)構(gòu)特點

本球閥通過球體90°旋轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉，實現(xiàn)管路的聯(lián)通與切斷功能。

閥門通過閥桿上鍵與執(zhí)行機構(gòu)（電動、氣動、蝸輪傳動、液動或氣液聯(lián)動等）連接。執(zhí)行機構(gòu)輸出力矩，傳遞于閥桿，閥桿帶動球體旋轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)閥門啟閉動作。

球體與閥座圈之間的緊密貼合，以及合理的材料選擇與精密的工藝加工，決定了作為截斷介質(zhì)的密封副匹配。

閥座后面的彈性元件提供了閥座與球體之間密封所需要的最小預(yù)緊力。同時，閥座圈的密封面設(shè)計滿足密封所需的必須比壓和許用比壓。當(dāng)閥門在環(huán)境溫度變換時，球體密封面和閥座密封面產(chǎn)生收縮或膨脹，導(dǎo)致密封效果受到影響。此時，閥座后面彈性元件起到自調(diào)節(jié)功能，將閥座調(diào)整到位置，發(fā)揮了閥門密封性能。閥座密封面與球體密封面長期磨損的情況下，壓縮量逐漸減少，也影響了閥門的密封效果。此時，閥座后面的彈性元件與介質(zhì)的作用力將閥座推向球面，壓縮量得到了一定補償，閥座起到了活塞作用。此外，當(dāng)閥腔壓力過大時，為了防止中腔截壓過載的危險，具有活塞作用的下游閥座，在中腔壓力下閥座被推開脫離球面，中腔壓力得到泄放，起到了自泄壓功能。（要求壓力泄放到上游）這也是活塞閥座的另一功能。閥座的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合API 6D要求。

本球閥結(jié)構(gòu)屬于硬密封球閥。閥門為分體式結(jié)構(gòu)，球體與閥座從側(cè)端裝入。

閥體采用哈氏合金鍛鋼材料?；瘜W(xué)成分和機械性能符合ASME 標(biāo)準要求。

閥桿是傳遞閥門扭矩的關(guān)鍵件，閥桿表面加工的光潔度影響整個閥門的扭矩。提高閥桿表面的硬度，可以減小閥桿的磨損。為此，閥桿采用了精加工、滾壓、拋光等工藝。閥桿表面光潔度可達Ra 0.2~Ra0.4，閥桿通過鍍鎳磷工藝提高了表面硬度。

閥桿上設(shè)計了防靜電結(jié)構(gòu)，保證了球體與閥桿，以及閥桿與閥體之間的金屬連接。符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準要求。

球體與閥座的加工是整個閥門密封性能的關(guān)鍵。球體和閥座采用鍛件材料加工而成，球面和閥座密封面先堆焊鈷基合金，然后超音速噴焊混合硬質(zhì)合金。球體在加工中嚴格控制了球面的圓度，達到0.005mm。球體和閥座密封面噴涂層加厚。密封表面采用High velocity oxy-fuel (HVOF)超音速噴焊之后，利用Spray and fuse (S&F)重熔技術(shù)，增強了硬質(zhì)合金與基體之間的結(jié)合力。

球體與閥座使用專用設(shè)備進行配對研磨。裝配之前，再經(jīng)過技師們的手工研磨和測試，使密封面的光潔度可達0.2以上，以保證球體密封面和閥座密封面99% 接觸。從而使泄漏等級達到FCI 70-2 VI級（ASME B16.104）。

這種球面與閥座密封面材料匹配以及特殊的密封面加厚層工藝，保證了閥門長壽命特點。

的閥座次密封以及閥桿密封的設(shè)計，引進了的唇形密封座（Lipseal）。并結(jié)合了自身多年的特種閥門設(shè)計研發(fā)經(jīng)驗，以及各類金屬密封圈的研制經(jīng)驗（如金屬C型圈，空心金屬O型圈，金屬U型圈等），將其改進，達到了更優(yōu)密封效果。我公司稱其密封圈為U型彈簧蓄能增壓密封圈，并向國家局申報了實用型。

浙江摩根閥門有限公司自主研發(fā)的U型彈簧蓄能增壓密封圈，采用了金屬U型圈外面包覆PTFE或PCTFE作為密封材料。取代了使用螺旋彈簧做骨架的唇形密封座（Lipseal），避免了重疊或焊接連接而導(dǎo)致的受力不均現(xiàn)象。U型彈簧蓄能增壓密封圈在不同的溫度與壓力下，經(jīng)過反復(fù)驗證，表明受力均勻，密封良好。如下圖

U型彈簧蓄能增壓密封圈作為閥座后次級密封，可以實現(xiàn)閥座DBB（或DIB）的功能，符合API 6D設(shè)計要求。

閥門在溫度劇烈變化中，U型彈簧蓄能增壓密封圈可以根據(jù)壓力與溫度的變化自身調(diào)節(jié)，同時還降低了閥門的扭矩。介質(zhì)的壓力結(jié)合金屬圈的彈性蓄能為密封比壓提供了最小預(yù)緊力。巧妙地結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大的延長了閥門的使用壽命。

閥門閥桿與填料處設(shè)計多重密封組合，既設(shè)計了柔性石墨防火填料密封，又增加了U型彈簧蓄能增壓密封圈，并O型圈輔助密封。保證了閥門填料泄漏等級滿足MESC SPE 77/312微泄露試驗。密封結(jié)構(gòu)詳見小樣圖。

6、執(zhí)行機構(gòu)的選擇

分體式固定硬密封球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以滿足客戶對不同執(zhí)行機構(gòu)的要求。