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控制阀技术基础,1 目 录2 控制阀概述3 控制阀设计、选型及主要检测标准4 控制阀设计开发与选型计算5 闪蒸、空化及应对措施6 控制阀的主要结构、选型与常见故障7 常用阀门材料及处理措施8 无锡智能严酷工况阀门业绩介绍9 控制阀技术发展趋势,纲 要,2. 控制阀概述,2.1 控制阀在控制系统中的功能：,2 控制阀概述, 是过程控制工业里的终端控制元件, 保证压力、流量、液位、温度等参数不超出设定的工作范围, ESD紧急切断确保系统安全, 补偿负载扰动，稳定过程变量,2.2 控制阀是系统中的薄弱环节：,精度: 0.1%,精度 : 0.04%,控制阀,精度: 0.04%,控制阀是控制回路中最薄弱的环节,智能型数字定位器 0.25 - 1%,0.25 1%,2 5%,2 控制阀概述, 控制系统的精度取决于仪表链中的所有环节, 阀内件承常受到冲刷、气蚀、噪音影响或破坏，是链中最薄弱环节, 所有零部件及其整体性能的风险评估及验证至关重要, 结构、材料、选型、安装方式、环境会影响控制阀的使用性能, 其整体性能由阀本体、执行机构、电气附件等因素综合决定,2.3 增益是衡量控制阀性能的关键指标,2 控制阀概述,阀门流量的增量变化对于引起该流量变化的相应阀门行程增量的比例被定义为阀门增益。,回路过程增益的理想值为1，实际应用的范围应控制在0.5-2。,回路过程增益并不仅指控制阀，也包含回路中的热交换器、压力容器、变送器、泵、控制系统等的增益指标总和。,把大部分增益范围空间留给控制阀是保证系统稳定的一种途径，阀门增益过大或过小都也可能导致阀门振荡或不稳定，甚至引起阀门损坏。,过程优化要求所选择的阀门类型和口径在最大可能的工作条件范围内能把过程增益控制在选定的增益限制范围内。,采用非线性凸轮反馈的定位器可以影响并修改阀门特性，尤其针对蝶阀、球阀等旋转阀有一定作用。,2.4 控制阀分类及组成,2 控制阀概述,控制阀,调节阀,开关阀,单座阀,套筒阀,V型球阀,偏心旋转阀,双、三偏心蝶阀,侧装式球阀,顶装式球阀,锲式闸阀,双平行闸阀,2 控制阀概述,2.4 控制阀分类及组成,2 控制阀概述,2.4 控制阀分类及组成,阀门本体过程控制系统中用动力操作去改变阀内截流件的位置，来改变流体流量的装置。,执行机构将控制信号转换成相应的动作，以控制阀内截流件的位置或其他调节机构的装置。信号或驱动力可为气动、电动、液动的或此三者的任意组合。,控制阀附件为了使控制阀提高性能、增加功能、扩大应用而与其配合使用的附加装置，例如定位器、手轮机构、增强器等。,2 控制阀概述,2.4 控制阀分类及组成,连接端阀体上用来与工艺管道进密封连接的结构,如法兰式、螺纹式、焊接式、支耳式、对夹式等。,法兰式,对夹式,焊接式,螺纹式,2 控制阀概述,2.5 控制阀与手动阀的区别,工艺阀门与控制阀门在结构设计、材质选择、热处理或表面硬化处理方式、加工精度、装配精度等方面都存在较大的区别,执行机构与阀门连接中头连接盘填料系统的设计与选型阀杆的强度及刚度校核衬套材质的选择密封面的硬化处理零部件的加工精度及技术要,工艺阀门的设计及质量控制侧重于阀门静态性能的实现,控制阀（调节阀）还应满足阀门在动态条件下的密封性能、疲劳寿命、运动精度、功能可靠性等方面的要求。,3. 控制阀设计、选型及主要检测标准,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,3.1 与控制阀常用标准相关的组织,美国国家标准组织 (ANSI),美国机械工程师学会 (ASME),美国测试与材料学会 (ASTM),美国石油组织 (API),制造商标准化学会 (MSS),国际测量与控制学会 (ISA),国际标准化组织 (ISO),国际电工委员会 (IEC),国际腐蚀工程师协会 (NACE),流体控制组织 (FCI),3.2 ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度-压力曲线,ASME B16.34对材料的温压额定值规定,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,ASMEB16.34 法兰端、对接焊端和螺纹端阀门, 适用于碳钢、不锈钢、镍基合金和其它合金的铸造、锻造和 组焊的各种连接形式的阀门（对夹、法兰、螺纹、焊接）, 温度-压力额定值：查表法（图表法）, 阀体承压壁厚的计算及验证方法：计算法及查表法,ASME B16.34 材料温压等级示例,3.2 ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度-压力曲线,B 16.34对材料规范清单,B 16.34闸阀阀体的射线检测部位规定,3 控制阀设计、选型及主要检测标准, 适合ASTM标准的材料规范表：铸件、锻件、管材、板材牌号 对应标准, 射线、磁粉、液体渗透、超声波检验及验收标准, 针对标记、尺寸、材料、压力试验作了规定,3.3 API607及6FA防火测试标准,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,API607防火测试允许泄漏量,API6FA1999Specification for Fire Test for Valves 适用范围：管线用阀门或井口用阀门。 例如：符合APl6D标准的球阀、旋塞阀、闸阀 符合APl6A标 准的平板闸阀,ANSIAPI 6072005Fire Test for Softseated Quarterturn Valves 适用范围：软阀座四分之一转的阀门。 例如：符合APl608标准的球阀 符合APl609标准的蝶阀,3.4 IEC 60534 工业过程控制阀,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,该部分标准对流经控制阀流量、流通能力、特性曲线、可调比的计算及试验程序进行了规定,3.5 NACE MRO175-2003 油田设备用抗硫化物应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,奥氏体不锈钢的化学成分满足表规定，没有用冷作的方法来增强其机械性能，并且在固溶处理后最大硬度22HRC下使用，则无论是铸件还是锻件都是允许的。,高合金奥氏体不锈钢（Ni%+2Mo%30%且Mo%2%），在固溶状态下可以接受。,马氏体不锈钢 UNS S41000，硬度22HRC，并且符合下列三步热处理条件，则允许使用：a) 奥氏体化并油冷或空冷b) 在649691第一次回火，然后冷却到环境温度。c) 在593621第二次回火，然后冷却到环境温度。,双相不锈钢在固溶退火和液体淬火，冷作条件下可接受，铁素体成份3565%，禁止时效硬化热处理。, 规定了有NACE要求的产品对金属材料的一般性要求及适用于要求抗硫化物应力腐蚀断裂（SSC）或应力腐蚀裂纹（SCC）的金属材料。, 适用于暴露于含硫酸性环境中的设备的所有零件，含硫环境还应是可能由SSC或者SCC引起的破坏导致设备在承压下不能正常作业，或者不能保证承压系统的完整性，或者导致设备的基本功能无法维持。,3.6 GB/T 4213-2008 气动调节阀,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,标准规定了工业过程控制系统用气动调节阀(亦称控制阀)的产品分类，技术要求、试验方法、检验规则等。,适用于气动执行机构与阀组成的各类气动调节阀。,标准中有关内容也适用于独立的气动执行机构和阀组件。,标准不适用于承受放射性工作条件及其他危险工作条件的调节阀。,3. 7 API与FCI阀座泄漏量对比,控制阀阀座泄漏量是指在规定的试验条件下，试验介质流过关闭状态控制阀的流量。,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,试验介质为常温下的液体（水）或气体（清洁的空气或氮气）,控制阀阀座泄漏量与泄漏等级、试验介质、试验程序、阀额定流量系数和阀额定容量有关。,流量系数 (Cv） 是指温度为 40-60 的水在 1 psi（磅/平方英寸）的压降下，阀门某开度下每分钟流过阀门的（美）加仑数。 Cv=1.167Kv 流量系数是表征阀门流通能力的参数。 流量系数与阀门流道几何形状，阀门尺寸，阀门开度等参数有关。 调节阀流量基本计算公式：Q = CvP / G,注: 1. 所有阀门按照API 598、API 6D和ISO 5208所有要求程序进行空气和水双向密封测试。 2. 根据API 598规定，1ml=16“滴”水。 3. 根据FCI 70.2和IEC 60534.4规定，1ml=6.67个“气泡”。 4. FCI 70.2和IEC534.4规定的泄漏量取决于测试压差。 5. 泄漏量取决于“阀门额定能力”，因此其大小为阀门内件等级的函数。 6. 泄漏量根据阀座直径与IEC 534.4表注2建议的泄漏系数之间的关系推断得出。 7. 级泄漏量取决于公称直径，因而与压力无关。,3. 7 API与FCI阀座泄漏量对比,3 控制阀设计、选型及主要检测标准,4. 控制阀设计开发与选型计算,项目立项,预案设计,工程设计,设计验证,FEMA分析,产品鉴定,4 控制阀设计开发与选型计算,型式试验,1 设计任务书2 经济分析报告3 输入文件汇总4 成员职责分配表5 项目进度计划表6 项目培训计划书,1 所涉标准培训2 同类产品对比分析3 产品预案设计4 预案评审与定稿5 预案经济分析对比6 技术验证计划7 设计输入清单8 设计评审表（预案）,1 产品总装图2 产品标准3 设计标准4 设计计算模型5 设计规格书6 产品零件图7 三维总装及零件图8 设计评审表9 工艺评审表10 产品毛坯图11 模具开发申请表12 编码规则13 会议记要14 操作手册15 选型样本,1 加工工艺规范2 装配工艺规范3 热处理工艺规范4 工装及测装图纸,1 机构运动学分析2 零部件应力分析3 流体流场分析4 Cv及特性分析5 流速及噪音分析6 技术试验验证7 计算变换验证8 设计评审验证9 工艺评审验证10 类比法验证11 第三方评审验证12设计验证报告,1 安全风险审查报告2 产品失效分析报告3 可靠性验证报告4 故障失效概率计算,1 过程检验记录2 终检调试记录3 产品试制报告4 型式试验报告5 型式试验记录,1 产品鉴定报告2 第三方认证证书,4.1控制阀设计流程,采用计算流体动力学(CFD)软件对各种类型、各种规格的阀内件进行模拟工况下的温度、流速、压力、声功率、噪音、静力矩、动力矩等参数的验证，修正设计参数，提高设计精度及效率。,M系列降压型套筒阀流速云图,W系列三偏心蝶阀流速云图,M系列迷宫阀单流道流速云图,M系列多级降压型阀流速云图,4 控制阀设计开发与选型计算,4.2 CFD流体分析、FEA有限元分析,DN15单座阀内件流速云图,采用有限元分析（FEA）与计算，对其受力状况进行分析。,P系列阀芯应力分布图,J系列角阀阀体应力分布图,S系列手轮机构变形分析图,R2系列V-BALL阀球变形分析图,Z系列闸阀支架变形分析图,4 控制阀设计开发与选型计算,4.2 CFD流体分析、FEA有限元分析,通过分析计算，可以得出阀门上任一点的应力，显示出整个阀门上的等值应力图，也可显示出阀门受力后的变形状况，从而得出最大应力值和最大变形，同时还可实现零部件的寿命分析、抗高温蠕变能力分析、结构运动仿真等功能，指导结构合理化设计。,核实工况条件,选择阀门形式,检查噪音及气蚀,确认计算CV,选择本体材料,阀门开度验算,确认选择CV,推力或力矩计算,控制阀口径计算过程（ANSI/ISA-75.02 ）：,1 、根据介质物性、流量、压力、温度、密度、管道几何因子等参数确定计算CV值。2、 选择适合工况条件的阀门结构型式及阀内件结构。3 、结合阀门厂商产品的额定CV、FL、XT等参数值，进行开度验算。4 、针对阀门结构及密封等级确定不平衡、开关推力或力矩。5 、根据用户的系统控制功能确定执行机构的类型及附件选配。,1、根据工艺条件，选择合适的结构形式和材料。2、根据工艺对象的特点，选择控制阀的流量特性。3、根据工艺操作参数，选择合适的控制阀口径尺寸。4、根据工艺过程的要求，选择所需要的附件辅助装置。5、合理选择执行机构，执行机构的响应速度应能满足工艺。,选型的原则：,选择执行机构,选择电气附件,4 控制阀设计开发与选型计算,4.3 控制阀选型计算流程,5. 闪蒸、空化及应对措施,5 闪蒸、空化及应对措施,5.1 闪蒸和空化的定义,5 闪蒸、空化及应对措施,5.1 闪蒸和空化的定义,抛物线阀闪蒸区,V-Port阀芯闪蒸区,多孔阀芯闪蒸区,产生机理：气泡产生 闪蒸破坏 阻塞流体 气泡破裂 能量爆破 气蚀,5 闪蒸、空化及应对措施,5.2 闪蒸和空化对控制阀的影响,控制阀应用在液体流体时发生的闪蒸和空化会对阀内件和阀体及阀后管件造成很大破坏，严重影响控制阀的工作性能和使用寿命以及加剧噪声、 振动，构成安全隐患。,气泡进入高压力区域破裂,硬壁面附近气泡破裂,闪蒸、空化的破坏机理,硬壁面上半球形气泡破裂,5 闪蒸、空化及应对措施,5.2 闪蒸和空化对控制阀的影响,5 闪蒸、空化及应对措施,5.3 如何应对闪蒸和空化,5 闪蒸、空化及应对措施,5.3 如何应对闪蒸和空化,降压型笼式阀流速分布云图,标准型笼式阀流速分布云图,5 闪蒸、空化及应对措施,5.3 如何应对闪蒸和空化,迷宫流道流速分布云图,5 闪蒸、空化及应对措施,5.3 如何应对闪蒸和空化,串式阀内件压降与流速分布图,6.控制阀的主要结构、选型与常见故障,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.1.1 填料材质及泄漏测试标准,6.1 填料及填料系统,PTFE 填料的特点 摩擦力小无需润滑 适于多种介质 填料环由弹簧加载，自动调整 工作温度40232 要求阀杆必须具有较高光洁度 不适于核辐射场合（填料易损坏）,石墨 填料的特点 工作温度较高 可高达649 适于多种介质以及核辐射场合 使用寿命较长 工作温度较高时需润滑 摩擦力较大，易产生滞后,环保型填料测试标准： ISO-15848工业阀门漏气的测量、试验和鉴定程序 空气卫生的技术指导手册(TA LUFT),6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.1 填料及填料系统,常见填料结构及温压区域表,双层PTFE填料（高压型） 序号5,双层石墨复合（高压型） 序号10,6.1.2 选择合适的填料系统,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.1 填料及填料系统,6.1.3 不同材质填料摩擦力对比,石墨填料与PTFE填料的摩擦力对比,石墨、PTFE及复合型填料,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.1 填料及填料系统,6.1.4 波纹管密封,波纹管设计在阀盖内腔内，避免与介质直接冲刷，提高波纹管的使用寿命。,波纹管密封上盖,上盖唇焊,波纹管剖面,波纹管行程与寿命关系,波纹管采用26层重叠，防止因波纹管单层破损而使阀门泄漏，延长阀门的使用寿命。,波纹管材料：304、304L、316、316L、Inconel 600、 Inconel 625 、Inconel 718,泄漏点采用焊接连接或螺栓连接后预留唇焊环。,采用波纹管加填料双重密封结构，波纹管为主密封，填料为辅助密封。,适用介质：氢化三联苯、氢气、热油、氯气、易燃、易爆、有毒、有核辐射等介质。,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.2 上盖形式,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.3 阀座安装形式,螺纹连接,支撑式,斜锲自定心,压圈压紧式（三偏心）,弹簧预紧式,压圈并紧式,压套连接,压圈压紧式（双偏心）,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.4 阀芯导向结构,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.5 平衡密封导向结构,PTFE平衡密封环,金属C型平衡密封环,6.6 各类控制阀的特点与范围,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,46,6.7 P系列单座调节阀的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,47,6.7 P系列单座调节阀的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.8 M系列套筒调节的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,双偏心蝶阀工作原理,三偏心蝶阀工作原理,偏心1：阀板密封面与轴中心线（平行于阀板平面）的偏心偏心2：流道中心线与轴中心线（垂直于阀板平面）的偏心,偏心1：阀板密封面与轴中心线（平行于阀板平面）的偏心偏心2：流道中心线与轴中心线（垂直于阀板平面）的偏心偏心3：密封环锥体中心线与流道中心线的偏角,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9.1双偏心与三偏心蝶阀的工作原理,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9.1双偏心与三偏心蝶阀的工作原理,金属密封结构,软密封结构,三偏心蝶阀行程-摩擦范围,单、双偏心蝶阀行程-摩擦范围,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6.9.2 单、双偏心与三偏心蝶阀阀座摩擦对比,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6.9.2 单、双偏心与三偏心蝶阀阀座摩擦对比,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.9 W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用,6.9.3 特点与应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,两片浮动式球阀,三片式固定球阀,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,浮动球阀的球体是浮动的，不带固定轴，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封圈上，保证出口端密封，属单面强制密封。,固定球阀的球体是固定的，带有固定轴，受压后不产生移动，因此，在设计时两密封圈应有足够的预紧力保证密封，属双面强制密封。,6.10.1 R系列浮动球阀与固定球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,6.10.1 R系列浮动球阀与固定球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,三片锻式球阀爆炸图,6.10.1 R系列浮动球阀与固定球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,双向密封-上游阀座密封,双向密封-下游阀座密封,上游阀座受力分析,下游阀座受力分析,6.10.1 R系列浮动球阀与固定球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,6.10.2 R系列顶装球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,6.10.2 R系列顶装球阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,6.10.2 R系列顶装球阀,自动补偿原理,阀座密封结构,62,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.10 R系列直通球阀的特点与应用,6.10.3 特点与应用,63,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.11 R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用,6.11.1 V型球阀结构,64,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.11 R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用,6.11.2 偏心旋转球阀结构,偏心旋转工作原理,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.11 R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用,6.11.3 特点及应用,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.12 ZA系列锲式闸阀/ZH系列双平行闸阀,楔式单闸板,楔式双闸板,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.12 ZA系列锲式闸阀/ZH系列双平行闸阀,弹簧式平行双闸板,楔式平行双闸板,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.13 防腐阀,6.13.1 衬氟调节阀,产品特点： 耐腐蚀。与流体接触的阀体内壁和阀内组件均采用高压注塑工艺，衬有能耐腐蚀、耐老化的聚全氟乙丙烯（F46），能耐酸碱、耐强腐蚀。 无泄漏。由于阀门的阀芯、阀座包衬了F46，软密封，确保无泄漏。 密封性能好。调节阀、切断阀、截止阀1.6Mpa以下的采用四氟波纹管密封，密封性能好。,产品范围：压力等级：PN0.1-1 ANSI150 口径范围：DN25-DN80 1”-8”温度范围：200度流量特性：等百分比、大容量、快开泄漏等级：ANSI CLASS VI,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.13 防腐阀,6.13.2 衬氟蝶阀,产品特点： 安全密封，对环境无污染 所有介质接触部件都被至少2-3mm壁厚的PTFE包裹， 具有极强的抗腐蚀性和防 止介质渗漏的性能 双向密封 阀座密封圈以及阀板密封面为球面设计，在阀体和阀座密封圈之间 有高强度合成弹性体。 可拆卸双阀体结构设计 按照每种设备规定的高度绝缘性 可维护性 可拆卸，原材料可回收,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.13 防腐阀,6.13.3 衬氟球阀,产品特点：全通径浮动球式（二段式）和全通径固定球式（三段式）流体阻力小，衬里球阀内壁光滑，流道通畅， 是所有阀类中流体阻力最小的一种 开关迅速、方便，只需将球体旋转90，便完成开户和关闭动作。 采用特殊模压工艺，将衬里材料衬于阀门壳体内壁。 衬里球面与PTFE阀座组合，密封性好，达到了零泄漏。 球体与阀杆融为一体，消除了转动角差，杜绝了因压力变化引起阀杆 冲出体外的危险，保证了使用的安全性、可靠性。,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.14 三通调节阀,三通分流阀：将输入管道的一路介质分为两路介质输出管道的调节阀称为三通分流阀。,三通合流阀：将输入管道的两路介质合为一路介质输出管道的调节阀称为三通合流阀。,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.15 自力式调节阀,无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源，引入执行机构控制阀芯位置，改变两端的压差和流量，使阀前(或阀后)压力稳定。,具有动作灵敏，密封性好，压力设定点波动小等优点，广泛应用于气体、液体及蒸汽介质减压稳压或泄压稳压的自动控制。,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.16 特殊角阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.16 特殊角阀,罐底调节角阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.16 特殊角阀,柱塞角阀,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.17 气动执行机构,6 控制阀的主要结构、选型与常见故障,6.17 气动执行机构,7. 常用阀门材料及处理措施,7 常用阀门材料及处理措施,7.1 奥氏体、马氏体、双相不锈钢,7 常用阀门材料及处理措施,7.2 阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺,阀体、上盖类似于压力容器，需考虑介质的温度、压力、腐蚀性，按ASME B16.34的温压表确定阀本体压力等级。 常用的阀体材料WCB、WC6、WC9、CF8、CF8M、CF3M、Titanium、Hastalloy、Monel等； 阀体壁厚的计算及温度-压力等级 符合ASME B16.34规定； 304、316等奥氏体不锈钢应进行固溶稳定化处理，细化晶料，消除晶间腐蚀，提高耐腐蚀性及韧性， 硫化物环境中应对阀体上盖及内件等进行NACE处理 -101-196C深冷工况条件下应进行深冷处理，以消除应力，减小变形,CF8M温度-压力对照表,8”-900LB阀体应力计算云图,阀芯、阀座、阀笼等除考虑温度、压力、腐蚀性外，还应综合考虑强度、抗冲刷 、抗疲劳断裂等因素。 常用的阀芯、阀座、阀笼材料F304、F316、17-4PH、410、440 304及316等奥氏体不锈钢采用密封面堆焊StellIte合金或内腔导向面熔焊镍基合金 17-4PH经沉淀硬化处理，提高基体硬度最高至38-42HRC 410、440固溶强化处理，提高基体硬度最高至5055HRC 304、316、Titanium等零件表面可采用离子渗氮，提高表面硬度至4853HRC ,深度0.0050.008mm Titanium、Hastalloy、monel等特殊材料采用表面PVD涂层（TiN,TiC），涂层深度0.0030.005mm，表面硬度HV2000,钛材球体+PVD涂层,套筒阀内件440C+固溶,7 常用阀门材料及处理措施,7.2 阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺,阀 杆常用的阀杆材料17-4PH、304、316、1Cr13、XM119、Inconel 718、GH2132阀杆的选材应关注温度、压差等因素对极限静态力矩（推力）及动态力矩（推力）的影响阀杆断裂、闭杆螺纹失效、轴扭转变形常因材料选型错误、热处理不规范产生阀门作频繁开关或调节、快速动作的场合，除考虑材料因素外，还因从结构的角度进行加强设计,7 常用阀门材料及处理措施,7.2 阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺,83,7.3 闪蒸及气蚀条件下材料选择,7 常用阀门材料及处理措施,调节阀在高压差工况条件下，极易产生由于气蚀及闪蒸引起的浸蚀而产生针对阀体及阀内件的冲刷现象,添加有Cr、Mo、Ni元素的Cr-Mo钢及奥氏体不锈钢属于耐浸蚀、耐冲刷极佳的材料,奥氏体不锈钢具有比碳钢大10倍的耐磨性，是调节阀在一般工况下的首选材料,钴基合金是堆焊阀门密封面常用的材料之一该合金具有良好的高温性能,优异的热强性、耐蚀性及耐热疲劳性能， 特别是在热态下具有优越的耐擦伤性能主要用于高温、高压气蚀、磨蚀等工况条件下的阀芯阀座密封面、 阀芯导向面，蝶板、球面或密封面，衬套内外表面，轴承平面等节约了贵重的合金元素，又取得了一个最佳的力学性能组合,密封面堆焊,球面堆焊司太莱合金,球阀阀座喷焊Ni60,阀塞堆焊司太莱合金,7 常用阀门材料及处理措施,7.3 阀内件表面主要硬化处理工艺,7.3.1 堆焊、喷焊,7 常用阀门材料及处理措施,7.3 阀内件表面主要硬化处理工艺,7.3.1 堆焊、喷焊,堆焊司太莱合金适用范围, 常用的耐磨涂层有两种技术：氧乙炔喷焊及重熔技术、超音速氧焰喷涂技术。涂层需要考虑：涂层金相结构（孔隙率）、表面结合强度、表面硬度、耐冲蚀磨损、 耐冲击、抗热震（冷、热交变）等使用于耐磨开关球阀、调节球阀、偏旋转、耐冲刷角阀、三偏心蝶阀等产品，在黑水、灰水、煤粉输送、金属催化剂、渣油等工况应用广泛。,7 常用阀门材料及处理措施,阀芯表面喷涂碳化钨合金,7.3 阀内件表面主要硬化处理工艺,7.3.2 喷涂、氮化,阀球超音速喷涂硬质合金,7 常用阀门材料及处理措施,7.3 阀内件表面主要硬化处理工艺,7.3.2 喷涂、氮化,钛材球面及阀座氮化,钛材角阀阀座氮化,挤压工艺利用压力挤压被加工阀杆表面，强迫刀痕波峰自变形，将多余的材料挤向波谷内，填实局部或大部分波谷，实现降低刀痕波峰与波谷的高度差,钛材角阀阀杆（挤压后）,不锈钢阀杆表面机械挤压,不锈钢套筒阀内件（挤压后）,7 常用阀门材料及处理措施,7.3 阀内件表面主要硬化处理工艺,7.3.3 表面挤压,挤压工艺与磨削工艺相比较：材料表面有效接触面积明显增大，增加耐磨性在挤压变形过程中可产生使被挤压金属表层材料组织结构细腻化等 物理变化，金属材料的表层硬度有微量提高表面更平整，降低电化学腐蚀 阀杆或传动轴面表面粗糙度达到Ra为0.40.8,8. 严酷工况阀门业绩介绍,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.1 高压切断球阀,使用装置：腾龙芳烃80万吨PX加氢裂化装置/热高分油高压切断阀位号： LBV-017A/017B介质名称：热高分油（含H2S）设计压力：15.67MPa设计温度：316度压力等级 :1500LB公称通径：12”,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.2 高压差调节阀,使用装置：腾龙芳烃80万吨PX加氢裂化装置/多级降压调节阀位号： LV-016A/016B介质名称：热高分油（含H2S）设计压力：15.67MPa调节压差:10.7MPa设计温度：316度压力等级 :1500LB公称通径：8”x4”,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.3 高精度调节阀,使用装置：腾龙芳烃80万吨PX吸附分离塔/泵送压流量调节阀、压力调节阀位号： FV-715/PV-705介质名称：C8芳烃、对二乙基苯设计压力：3.24MPa调节压差:0.4MP/ 0.5MP/设计温度：175度压力等级 :300LB公称通径：20”x18”,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.4 高压三偏心双向密封蝶阀,使用装置：重庆万盛30万吨煤制甲醇位号： HV1304等介质名称：合成气尾气设计压力：6.4MPa设计温度：243度压力等级 :900LB公称通径：14”/12”/10”,使用装置：内蒙丰汇化式30万吨煤制甲醇位号： SV-200334等介质名称：再生气合成气设计压力：3MPa设计温度：480度压力等级 :300LB公称通径：20”/18”/14”/12”/10”,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.5 高压角阀（调节、开关）及柱塞阀,使用装置： 逸盛大化150万吨PTA改扩建工程位号： PV5403-1/2介质名称：PTA设计压力：12.4MPa调节压差:8MP设计温度：315度压力等级 :1500LB公称通径：16”x14”,8 严酷工况阀门业绩介绍,8.6 高压角阀（调节、开关）及柱塞阀,使用装置： 逸盛大化150万吨PTA改扩建工程位号： XV5502-1/2介质名称：PTS设计压力：12.4MPa调节压差：8MP设计温度：315度压力等级 ：900LB公称通径：4”x4”,9. 控制阀技术发展趋势,9 控制阀技术发展趋势,瞄准国家重大产业及重大科技创新项目，实施重点突破百万千瓦核电、大型清洁高效率发电、超临界火电、燃气蒸汽循环装置大型水电及抽水蓄能、大型空冷电站等机组和大型循环流化床锅炉百万吨大型乙烯成套设备，对二甲苯、苯二甲酸、聚脂成套设备大型船舶、大型化工船、LNG船大气治理、城市工业废水处理、城市管网改造,我们需要开展的基础技术研究工作 数字控制技术改善控制阀性能的应用研究 金属材料及非金属材料在严酷工况下的应用研究 FEA及CFD在控制阀设计中的应用研究 控制阀噪音控制技术应用研究 闪蒸及气蚀对控制阀的破坏研究 控制阀设计及选型智能集成软件开发 控制阀功能安全研究及取证,9 控制阀技术发展趋势,控制阀产品的发展方向： 贯彻模块化设计理念，零件通用化，功能多样化，降低阀门生产及使用维护成本 利用现场总线、无线通信、物联网等信息技术的优势，促进控制阀在智能化方面的快速发展。 节能、环保、精巧、可靠，避免控制阀填料、垫片发生外漏及阀内件的内泄漏。 以新材料、新工艺发展解决石油、化工、火电、煤化等严酷工况领域的超临界高温、高压差、低温、强烈摩擦、气蚀或固体颗粒的冲刷、磨损。 深入研究工程控制工艺对控制阀的需求，以专业化的技术满足不同的行业需求。 优化结构设计，通过流体力学模拟研究、试验，优化流道，减少振动、减轻介质的冲刷，确保高耐磨、耐冲刷、快速切断、操作频繁等功能。 提高产品的工业化设计能力及表面处理能力，在保证产品质量及可靠性的条件下，实现产品的美观、简约。 严格且科学地执行设计、制造、材料及检测方面相关的标准，以标准化促进产品质量的稳定性。,9 控制阀技术发展趋势,谢 谢,