LNG低溫截止閥使用工況特殊,過流介質具有超低溫、氣液膨脹比大、易燃易爆等特點,因此LNG低溫截止閥必須具備密封性能好,使用壽命長等優點。LNG低溫截止閥通過閥體和閥芯錐形密封面形成的密封副實現密封,采用合理的手工研磨工藝對密封面進行研磨,能夠保證密封性能和使用壽命。
LNG低溫截止閥密封面手工研磨工藝研究
包彥平,張玉峰,劉曉東
(1.中國石油渤海裝備蘭州石油化工機械廠,廿肅蘭州730060)
(2.廿肅省煉化特種裝備工程技術研究中心,廿肅蘭州730060)
摘要:LNG低溫截比閥密封面的研磨質量直接影響閥門的密封性能和使用壽命。本文研究了影響密封面研磨質量的多種因素,重點介紹了如何采用合理的手工研磨工藝,研磨高質量LNG低溫截比閥密封面的方法。
關鍵詞:LNG低溫截比閥:密封而:手工研磨:工藝研究
LNG低溫截止閥使用工況特殊,過流介質具有超低溫、氣液膨脹比大、易燃易爆等特點,因此LNG低溫截止閥必須具備密封性能好,使用壽命長等優點。LNG低溫截止閥通過閥體和閥芯錐形密封面形成的密封副實現密封,采用合理的手工研磨工藝對密封面進行研磨,能夠保證密封性能和使用壽命。
1 LNG低溫截止閥密封面的手工研磨
1.1研磨的特點
研磨具有以下特點:
(1) 研磨是在良好的預加工基礎上進行的,加工余量小;
(2) 研磨過程中工件與研具的接觸是隨機的,可使高點相互修整,容易修正精度,且降低表面粗糙度效果明顯;
(3) 不需要復雜和高精度設備,研磨裝置簡單,方法簡便可靠,質量容易保證;
(4) 經研磨后的零件能提高表面的耐磨性、抗腐蝕能力及疲勞強度,延長了零件的使用壽命。
1.2 影響LNG低溫截止閥密封面研磨質量的因素
影響密封面研磨質量的因素很多,主要有以下方面:
密封面堆焊材料;密封面堆焊質量;密封面加工質量;研磨工裝的設計;研具材料的選擇;
研磨膏的選擇;研磨液的配調;研磨方法。
1.2.1密封面堆焊材料
LNG低溫截止閥密封面堆焊材料應具有耐低溫、耐磨損、耐沖蝕、易堆焊、易加工、尺寸穩定性高等特點。經綜合考慮,優先選擇司太立6號合金(STL6)。
1.2.2密封面堆焊質量
為了達到理想的研磨及密封效果,密封面堆焊后不應有裂紋、氣孔、硬點等缺陷。傳統的手工工藝堆焊后容易產生硬點,研磨時硬點無法消除,影響密封效果。通過采用先進的機器人堆焊,堆焊后組織均勻、無缺陷,堆焊質量較為理想。
1.2.3密封面加工質量
密封面的加工質量直接影響研磨效率及研磨質量。加工質量包括密封面的尺寸精度、形位精度和粗糙度,采用數控機床并選用合適的刀具對密封面進行精加工,不僅能夠保證錐形密封面的
角度及形位精度,還能達到研磨前較為理想的粗糙度Ra0.8。
1.2.4 研磨工裝的設計
研磨工裝的設計應綜合考慮可操作性、研磨效率、研磨質量等因素。
圖1研桿(左)與研套(右)
如圖1所示,研磨錐形密封面需使用帶有錐度的研桿或研套。研桿及研套的錐度應與閥體密封面或閥芯密封面的錐度一致。研桿及研套的錐面上要開有螺旋狀的淺槽,以積存多余的研磨劑。研磨截止閥閥體時,由于密封錐面太短,穩定性差,故通常在閥體中法蘭內止口處增加一個導向盤,使研桿保持平穩。研桿上端開孔,穿適當長度的轉動桿,以便于操作。
1.2.5研具材料的選擇
在研磨加工中,對研具材料的要求有兩條:一是研具材料要容易嵌入磨粒;二是研具材料要能較長久地保持研具的幾何形狀精度。
為使磨粒能容易嵌入,研具材料應比工件材料軟,但不可太軟,否則磨粒會因大部分或全部嵌沒研具而大大降低或失去切削作用,且材料過軟也會使研具的磨耗加快。為使研具不致因很快磨耗而喪失其幾何形狀精度,研具材料應具有較好的耐磨性,且應組織均勻。組織均勻的材料磨耗也較均勻,有利于保持研具的幾何形狀精度。
灰鑄鐵研具適合研磨各種金屬材料的密封面,它能獲得較好的研磨質量和較高的生產率。
研磨截止閥硬質合金密封面時,研具的材料一般采用HB 150一190的灰鑄鐵,選用牌號為HT150的灰鑄鐵材質。
1.2.6研磨膏的選擇
研磨膏用研磨粉加入粘結劑和潤滑劑調制而成。LNG低溫截止閥密封面堆焊STL6材料屬硬質合金類,因此可選用碳化物系或金剛石系研磨膏。根據研磨過程選擇合適粒度的研磨膏。研磨膏的粒度粗細可按表1的規定選取
1.2.7研磨液的配調
為了提高研磨效率和研磨質量,研磨時還需加入適量的研磨液。粗研磨時,可選用煤油作為研磨液,半精研磨、精研磨時,可以用一份機油和三份煤油配調使用作為研磨液。
1.2.8研磨方法
因LNG低溫截止閥密封要求高,因此研磨LNG低溫截止閥密封面可分兩步進行:
(1) 用研具分別對閥體和閥芯密封面進行單獨研磨;
(2) 閥體和閥芯進行配研。
(1)單獨研磨。如圖2所示,單獨研磨閥體密封面和閥芯密封面時,先在擦凈的研具上均勻地涂上一層研磨膏,并滴上適量的研磨液,使研具與被研工件密封面接觸后,輕輕用手壓并旋轉研具,旋轉3~4周后,可將研具拔出一些,改變圓周位置后再進行研磨。在研磨過程中應經常更換新的研磨膏和研磨液,更換前必須清理干凈研具和工件上殘留的研磨膏及雜質。根據被研密封面精度及粗糙度的變化,依次選用合適粒度的研磨膏和研磨液對密封面進行粗研磨、半精研磨和精研磨,直到表面粗糙度達到Ra0.1以下。
圖2 閥體密封而的研磨(左)與閥芯密封而的研磨(右)
(2)配研。對經過單獨研磨后的閥體和閥芯進行配研,一是可以檢驗單獨研磨的效果是否理想,二是可以對閥體和閥芯密封面的形狀和角度進行細微修正。配研時,將閥體與閥芯密封面用較細研磨膏輕輕對研,用紅丹粉檢測密封面表面貼合度,直到表面貼合度達到90%以上方可停止研磨。
研磨過程中,由于研磨方法不當等原因,密封面會出現很多問題,問題原因及防止措施見表2。
2 結語
本手工研磨工藝針對LNG低溫截止閥的特點,具有投資小、易操作、研磨效果好等優點,非常適合小批量生產LNG