高温高压氧气截止阀的设计

　　介绍了高温高压氧气用截止阀的材料选择、结构特点和工作原理，论述了防静电、防油脂和防尘方法。

1、概述

　　随着我国经济与工业现代化的快速发展，大型石化和化工装置的参数不断提高，新技术、新工艺、新装置不断出现，对氧气截止阀的要求日益严格。本文介绍压力等级Class 900(PN15.0MPa) ，阀门通径NPS 1 in. (DN25mm) ，设计温度200℃的氧气截止阀设计。

2、截止阀的结构特点

　　氧气截止阀(图1) 采用低进高出的流道方式，阀体流道呈流线形，内腔表面需光滑、流畅、无棱角、无尖角、无突变、无凹凸不平，防止产生静电。阀座密封面采用Inconel 本体合金，阀瓣采用MonelK500 镍铜合金，形成硬度差，保证密封性能。中法兰密封采用压力自封形式，阀盖设有上密封，阀杆设置防转动机构，保证阀杆直线升降。

3、设计

　　为保证高温高压氧气截止阀的安全可靠，主体材质采用ASTM A182 奥氏体不锈钢(304、304L 等系列) ，GB/T 12225 铜合金(ZCuZn16Si4I) ，ASTM494 CY - 40、ASTM B564(Inconel 600、Inconel 625、Monel 400) 和纯镍等。Inconel 600 镍铬铁合金在高温具有极佳的耐氧化性和抗应力腐蚀能力，为保证阀体强度采用致密性良好的自由锻形式。

图1 高温高压氧气截止阀

　　3.1、阀体壁厚

　　阀体壁厚除了考虑强度之外，还考虑其刚度。为保证氧气截止阀在高温高压工况中有足够的承受力，阀体壁厚采取第一强度理论分析计算。

　　3.2、阀体与阀盖密封

　　阀体与阀盖的密封采用内压力自封形式，所有材料均符合Inconel 625 的要求。自封密封圈设有弹性凹槽保证弹性效果，特殊的密封角度与填料箱配合，通过螺纹使自封圈与填料箱贴近密封( 图2) 。随着内腔压力的增大，自密封能力越大，密封效果越好，在高温高压条件下，能够耐氧气的腐蚀，充分保证阀门不外漏。

图2 阀体与阀盖密封

　　3.3、阀杆防转导向

　　阀体内腔与阀瓣具有导向作用(图3) ，保证阀瓣与阀座的同轴度。阀盖设有防止阀杆转动机构(图4) ，使阀门在开启或关闭过程中，阀杆只能升降移动，保证阀瓣与阀座密封面之间不产生旋转摩擦，从而避免发生静电火花。

图3 阀瓣导向

图4 阀杆防转机构

　　3.4、防护

　　氧气阀应进行防静电、防油脂和防尘处理。阀门组装前需对所有零件( 包括工具) 按JB /T 10530-2005的规定逐个进行脱油脱脂处理，试验合格后再进行一次脱油脱脂处理，并用无油干燥的氮气或空气吹刷干净，在无油无尘空间存放。氧气阀应有防静电结构，可在阀门的端法兰上备有导电螺栓孔，使螺栓连接导线良好接地，以防静电产生，在阀盖上应设有醒目的禁油标志，用时还应设有防尘罩，防止

　　油污进入腔体。使用氧气阀门时应清洗管道，进行脱油脱脂处理，避免产生静电，导致爆炸，影响整个装置甚至人身安全。

4、结语

　　氧气阀门在石化、化工装置中使用广泛，特别是高温高压工况中，对阀门的安全性、可靠性要求严格。所以在设计、制造过程中应充分考虑阀门的强度、材料、防静电、脱油脱脂、防尘等因素。使用过程中禁止火源，并定期维护保养，保证阀门的使用性能。