一、结构与工作原理
铸钢法兰截止阀的核心结构由阀体、阀盖、阀杆、阀瓣和法兰组成。阀体通常采用整体铸造工艺,内部流道呈"S"形设计以降低流体阻力;阀瓣与阀座密封面堆焊硬质合金(如司太立合金),确保在频繁启闭工况下的耐磨性。其工作原理为:顺时针旋转手轮时,阀杆带动阀瓣向下压紧阀座,通过金属-金属或软密封面的紧密接触阻断流体;逆时针旋转则提升阀瓣形成通路。相比铸铁材质,铸钢阀体可承受更高压力(PN16-PN420)及温度(-29℃~425℃),特别适用于蒸汽、油品等高温高压介质。
法兰连接方式分为RF(突面)、FF(全平面)和RTJ(环连接)三种类型,其中突面法兰配以缠绕式垫片是船舶系统的常见配置。CN201520959326.7提出了一种改进型阀杆密封结构,采用石墨填料与波纹管双重密封,解决了传统填料函易泄漏的问题,使阀门在腐蚀性环境中寿命提升30%以上。
二、材料性能与制造工艺
铸钢材质的选择直接影响阀门性能。船用截止阀多采用ASTM A216 WCB(碳钢)或A351 CF8(不锈钢),其抗拉强度达485MPa以上,且通过-46℃低温冲击试验。铸造过程中需严格控制硅溶胶精密铸造或砂型铸造的工艺参数,避免出现气孔、夹渣等缺陷。某制造商实测数据显示,经正火+回火热处理的WCB阀体,其金相组织中的珠光体含量超过95%,硬度控制在HB180-220区间,兼具强度和韧性。
密封副的匹配尤为关键。某型号阀门采用阀瓣表面超音速喷涂碳化钨(硬度HRC70),与阀座钴基合金形成硬度差,在20,000次启闭测试后仍保持ANSI Class VI级密封。此外,阀杆常用17-4PH沉淀硬化不锈钢,抗腐蚀能力是普通2Cr13材料的3倍,特别适合海上高盐雾环境。
三、行业应用与技术演进
在船舶领域,铸钢截止阀需满足CCS、DNV等船级社认证。某型10,000TEU集装箱船的压载水系统中,DN80 PN25的铸钢阀门在模拟9级风浪摇摆测试中,成功保持零泄漏。石油化工领域则更关注抗硫性能,NACE MR0175标准的阀门通过添加钼元素(如A217 WC6),可抵抗H2S浓度达5%的酸性介质。
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