一种高温高压截止阀用阀杆及加工方法

摘要

本发明公开了一种高温高压截止阀用阀杆及加工方法，这种阀杆包括阀杆主杆、固定设置在所述阀杆主杆一端的阀球帽、自由转动设置在所述阀球帽内的阀球，所述阀球一端凸出在所述阀球帽外，所述阀球球心位于所述阀杆主杆轴线上，这种阀杆的加工步骤包括加工阀球帽、阀杆主杆焊接、加工内球面与阀杆以及装配阀球。本发明结构简单并能提高阀门在高温高压环境下的密封性、耐冲击性、耐腐蚀性、运行可靠性。

权利要求

1.一种高温高压截止阀用阀杆的加工方法，所述高温高压截止阀用阀杆包括阀杆主杆、固定设置在所述阀杆主杆一端的阀球帽、自由转动设置在所述阀球帽内的阀球，所述阀球一端凸出在所述阀球帽外，所述阀球球心位于所述阀杆主杆轴线上，所述阀球帽侧面设置有通孔，所述阀球的材料为Stellite 20 合金，所述方法包括下列步骤：（1）粗加工阀球帽和阀杆主杆：取管料进行固溶处理，在所述管料第一端面镗阀球帽内孔，在所述管料侧面钻通孔，在所述管料第二端面车外圆，在所述第一端面车外圆，所述阀球帽孔直径小于所述阀球直径，所述阀球帽内孔深度小于所述阀球半径，完成所述阀球帽粗加工，粗加工阀杆主杆；

（2）阀杆主杆焊接：在所述管料第二端焊接所述阀杆主杆；

（3）精加工内球面与阀杆：在所述阀球帽内孔处镗内球面，并且保证所述内球面与所述阀球相配合，对所述阀杆主杆、阀球帽进行精加工并且在阀杆主杆上滚丝螺纹；

（4）装配阀球：将所述阀球放置在所述阀球帽内，并挤压所述阀球帽第一端面处的边缘，使所述阀球限制在所述阀球帽内并能保持顺畅旋转。

2.根据权利要求1 所述的一种高温高压截止阀用阀杆的加工方法，其特征在于：所述通孔连通所述阀球帽内孔。

3.根据权利要求1 所述的一种高温高压截止阀用阀杆的加工方法，其特征在于：所述阀杆主杆与所述阀球帽的焊接为自动熔化焊接。

说明书

一种高温高压截止阀用阀杆及加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阀门阀杆结构及制造工艺，具体涉及一种小口径高温高压截止阀用阀杆及加工方法。

背景技术

[0002] 目前，高温高压截止阀已经是核工业、火电、石油、化工、输管线、造船、宇航以及海洋采油等行业不可缺少的流体控制设备，上述行业的绝大多数工艺系统均需要设置专门的阀门，特别是一些高端阀门，如耐温600℃以上、耐压30Mpa以上的高温高压截止阀，一般都处于工艺系统的关键部位，如果这些阀门的质量不过关，轻则影响机组运行的经济性，重则影响工艺系统功能的实现，造成上述系统机组降负荷甚至停机。因此，高温高压截止阀的质量好坏，直接影响核工业、火电、石油、化工等行业运行的安全性和经济性。然而，目前国内高温高压截止阀市场，除了低端阀门达到国际市场能接受的水平之外，高端阀门由于在精密加工技术和高温材料研究上与国外制造商相比仍存在较大差距，仍然需要依靠进口。

[0003] 在现有技术中，一般的截止阀的阀杆头为塞形，密封面呈平面或者锥面，并且阀杆头与阀杆是固定焊接在一起的，但是这样的结构设计在开合时所遇的流体阻力较大，开合时所需力较大，并且由于阀杆头的形状特征使得阀杆头适用的范围较小，调节性能较差，而且当阀杆头有所损坏时需要更换整根阀杆，增加了维修成本。

[0004] 因此，高温高压截止阀的制造工艺技术已经成为制约我国高端阀门产品发展的一个瓶颈。如能突破这个瓶颈必能给我国的工业发展作出较大贡献，并且能提高企业的收益。

发明内容

[0005] 本发明的发明目的是提供一种结构简单、能提供稳定和长久密封性能的高温高压截止阀用阀杆，以及这种高温高压截止阀用阀杆的加工方法。

[0006] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种高温高压截止阀用阀杆，其包括阀杆主杆、固定设置在所述阀杆主杆一端的阀球帽、自由转动设置在所述阀球帽内的阀球，所述阀球一端凸出在所述阀球帽外，所述阀球球心位于所述阀杆主杆轴线上。

[0008] 优选的技术方案，所述阀球帽侧面设置有通孔。

[0009] 优选的技术方案，所述阀球的材料为Stellite合金, Stellite合金是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及优良的高温抗氧化性能，可以有效的在高温高压的工作环境中工作并且具有较长的使用寿命。

[0010] 所述的一种高温高压截止阀用阀杆的加工方法，包括下列步骤：

[0011] （1）粗加工阀球帽和阀杆主杆：取管料进行固溶处理，在所述管料第一端面镗阀球帽内孔，在所述管料侧面钻通孔，在所述管料第二端面车外圆，在所述第一端面车外圆，所述阀球帽孔直径小于所述阀球直径，所述阀球帽内孔深度小于所述阀球半径，完成所述阀球帽粗加工，粗加工阀杆主杆；

[0012] （2）阀杆主杆焊接：在所述管料第二端焊接所述阀阀杆主杆；

[0013] （3）精加工内球面与阀杆：在所述阀球帽内孔处镗内球面，并且保证所述内球面与所述阀球相配合，对所述阀杆主杆、阀球帽进行精加工并且在阀杆主杆上滚丝螺纹；

[0014] （4）装配阀球：将所述阀球放置在所述阀球帽内，并挤压所述阀球帽第一端面处的边缘，使所述阀球限制在所述阀球帽内并能保持顺畅旋转。

[0015] 上述技术方案中，所述固溶处理时的温度1040℃～1055℃，在管料上镗阀球帽内孔是为了方便后续加工内球面以及自动焊接时顶针的固定，在管料第二端面车外圆是为了方便后续加工时管料的装夹，在管料的第一端面车外圆是为了减小第一端面边缘的厚度以方便后续装配时能够轻松有效的挤压边缘来限制阀球。

[0016] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

[0017] 1．本发明采用旋转的阀球代替现有的锥形阀杆头，除了具有结构简单、制造维修方便、工作行程小、启闭时间短等现有锥形阀杆头所具有的优点外，还能提高阀门在高温高压环境下的密封性、耐冲击性、耐腐蚀性、运行可靠性；

[0018] 2.本发明的阀球帽上设置有通孔，利用通孔可以替换阀球以及平衡通孔内部的内外压力的作用，以延长阀杆的使用寿命；

[0019] 3.阀杆毛坯的熔化式焊接方法，与传统的堆焊式焊接阀杆毛坯或整体式加工阀杆相比较而言，在专用机床和顶针的作用下，不仅保证了良好的阀杆的力学性能要求和产品质量，而且大幅度提高工作效率，节约了堆焊式焊接阀杆毛坯或整体阀杆加工的材料成本。

附图说明

[0020] 图1是阀球帽剖面图；

[0021] 图2是内球面剖面图；

[0022] 图3是高温高压截止阀阀杆图。

[0023] 其中：1、阀杆主杆；2、阀球帽；3、阀球；4、阀球帽内孔；5、内球面；6、通孔；7、外圈；8、末端。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

[0025] 实施例一：参见附图1-3所示。

[0026] 一种高温高压截止阀用阀杆，其包括阀杆主杆1、固定设置在阀杆主杆1一端的阀球帽2、自由转动设置在阀球帽2内的阀球3，阀球3一端凸出在阀球帽2外，阀球3球心位于阀杆主杆1轴线上。

[0027] 一种高温高压截止阀用阀杆的加工方法，包括下列步骤：

[0028] 取管料进行固溶处理，固溶温度≧1040℃，用三爪卡盘找准同轴装夹管料并且确保夹紧，将管料两端端面车光滑平整，车管料外圆φ20mm×18mm，在管料第一端面中心镗阀球帽内孔4φ10mm×5.5mm，切割管料保证长度16.3mm（+0.2mm，-0.0mm），去毛刺并检验，用三爪卡盘找准同轴装夹管料并且确保夹紧，车管料端面保证管料长度为16mm，在管料第二端面中心镗台阶内孔φ8.5mm（+0.05mm，-0.0mm）×7mm(+0.0mm，-0.1mm)，在管料第二端面一侧车外圆φ11mm×1.5mm并车90°斜角，去毛刺并检验，工装装夹零件并确保夹紧，在管料侧面第一孔与所述台阶内孔连接处钻φ2mm通孔6并与内孔相通，去毛刺并检验。

[0029] 取棒料进行热处理，加温至1040℃，待冷却后再加温至620℃并回火保温4小时后冷却，用三爪卡盘找准同轴装夹管料并且确保夹紧，将管料两端端面车光滑平整并且保证尺寸91mm，车台阶外圆φ8mm（+0.15mm，-0.24mm）×15mm、φ5.5mm×5mm并且倒45°角，去毛刺并检验，冲方工装装夹零件并确保夹紧，在位置尺寸离端面5mm处冲方并保证尺寸6mm（+0.02mm，-0.05mm）×6mm（+0.02mm，-0.05mm），去毛刺并检验，用三爪卡盘找准同轴装夹管料并且确保夹紧，钻中心孔φ2mm，车台阶外圆φ8mm（+0.15mm，-0.24mm）×20.8mm、φ4.9mm×5mm并倒45°角，去毛刺并检验，用三爪卡盘找准同轴装夹管料并且确保夹紧，车另一端保证尺寸90mm（+0.1mm，-0.1mm），车台阶外圆φ8.5mm（+0.0mm，-0.05mm）×7mm、φ9mm×8mm（+0.05mm，-0.05mm），钻中心孔φ2mm使得中心孔贯穿阀杆主杆，去毛刺并检验。

[0030] 将阀杆主杆1、阀球帽2用超声波去油、脱脂等清洗干净，将阀杆主杆1插入阀球帽2内，采用焊接电流100A、焊接转动频率4.5Hz的自动焊进行焊接，用三爪卡盘找准同轴装夹并且确保夹紧，车端面保证长度98mm，镗内球面5φ14.1mm并且保证球心位置以及球面光滑，车阀球帽2外圆边7φ16.5mm（+0.0mm，-0.043mm）×2mm并倒45°角，去毛刺并检验。

[0031] 将上所述的阀杆主杆1、阀球帽2，用三爪卡盘找准同轴装夹并且确保夹紧，滚丝M10X1-6h螺纹，长29mm，进行检验。阀杆主杆12末端8进行板牙滚丝M5，去毛刺并检验。

[0032] 用超声波设备将阀杆主杆1及阀球帽2清洗干净并用空压气枪吹干，将阀球3装入阀球帽2，普车机床低速旋转并用压球滚轮挤压外缘边形成外圈7将阀球3限制在阀球帽2内，压好后检查阀球3不得出现自动脱落或旋转不顺畅等，将装配好的阀杆组件安放在阀杆存放支架内。

[0033] 本实施例中，阀球帽2材料采用奥氏体ASTM TP316H不锈钢管，阀杆主杆1材料采用沉淀硬化型不锈钢630，阀球2材料采用Stellite20合金，在加工过程中所遇到的锐边均倒钝。旋转的阀球3代替现有的锥形阀杆头，提高了阀门的密封性、耐冲击、耐腐蚀、运行可靠性，并且阀球3的材料特性使其能适应高温高压环境并且具有较长的使用寿命。