李金城 
閥座(Seat)
閥座也稱作閥座環(huán)(seat ring)，裝配在閥體上，用于提供閥關(guān)閉狀態(tài)時(shí)完全嚙合的密封面。閥座密封面一般都作堆焊或涂復(fù)鈷鉻鎢等硬質(zhì)合金加硬處理。
閥座有螺紋式和壓緊式之分。螺紋式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，用螺紋擰入閥體，但需要使用專用工具和按廠家規(guī)定的扭力矩?？紤]到螺紋有隙連接的密封問題，傳統(tǒng)方式是加座環(huán)密封平墊片，有的廠家不采用墊片密封而是座環(huán)上部外斜面與閥體實(shí)現(xiàn)金屬－金屬密封。
壓緊式結(jié)構(gòu)又稱作快換式閥內(nèi)件(quick-change trim)，閥座便于拆卸，附加有壓緊套筒等部件，利用上閥蓋施加壓緊力。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是使用座環(huán)墊片密封，為了彌補(bǔ)墊片密封不足，有的廠家采用墊片和座環(huán)下部外斜面與閥體金屬密封的方法。
閥芯閥座密封和泄漏率
密封和泄漏是控制閥的重要指標(biāo)，緊密關(guān)閉和低泄漏率是控制閥功能安全的要求。
密封與閥芯閥座的對(duì)準(zhǔn)和接觸及載荷有關(guān)，還與閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和金屬精加工有關(guān)。閥芯閥座密封面一般都作堆焊或涂復(fù)鎢鉻鈷（司太萊合金）等硬質(zhì)合金加硬處理，抗重載接觸和防沖刷磨損，提高泄漏等級(jí)。
泄漏是根據(jù)密封設(shè)計(jì)、參數(shù)和試驗(yàn)得出的泄漏量，標(biāo)準(zhǔn)化組織都規(guī)定有泄漏等級(jí)和嚴(yán)格的試驗(yàn)程序。各國基本上是執(zhí)行IEC 標(biāo)準(zhǔn)，國標(biāo)《工業(yè)過程控制閥 第4 部分：檢驗(yàn)和例行檢查》GB/T 17213.4-2005就等同于IEC 60534-4：1999；德國DIN EN 1349 即等同歐洲標(biāo)準(zhǔn)也基本同于IEC 60534-4。
閥芯密封一般有：金屬密封、經(jīng)研磨的金屬密封、彈性（軟）密封。
金屬密封將閥芯斜面和閥座接合面設(shè)計(jì)為不同角度，通常是閥芯密封的斜面角度為30°、閥座密封接合面角度為45°，金屬－金屬密封的泄漏等級(jí)可達(dá)Ⅳ級(jí)(≤10-4Kv)；經(jīng)研磨的金屬密封的泄漏等級(jí)可達(dá)Ⅴ級(jí)(≤1.8×10-7×△p×D)。
軟密封一般選用有彈性的聚四氟乙烯PTFE 作密封材料，嵌入在閥芯或閥座上，其泄漏等級(jí)可達(dá)Ⅵ級(jí)(≤3×10-3×△p×泄漏率系數(shù))。
對(duì)于平衡型閥芯，其泄漏等級(jí)依選用密封環(huán)材料而有所不同，加石墨密封環(huán)的可達(dá)Ⅲ級(jí)(≤10-3Kv)，加PTFE 密封環(huán)的可達(dá)Ⅳ級(jí)(≤10-4Kv)。
閥門密封面的工作條件
由于閥門用途十分廣泛，因此閥門密封面的工作條件差異很大。壓力可以從真空到超高壓，溫度可以從-269到816℃，有些工作溫度可達(dá)1200℃。工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到各種酸堿、等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。從密封面的受力情況來看它受擠壓、剪切。從磨擦學(xué)的角度來看有磨粒磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此，應(yīng)該根據(jù)不同的工作條件選擇相適應(yīng)的密封面材料。
磨粒磨損：這是粗糙的硬表面在軟表面上滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的磨損。硬材料壓入較軟的材料表面，在接觸表面就會(huì)劃出一條微小的溝槽，此溝槽所脫落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推離物體的表面。
腐蝕磨損：金屬表面腐蝕時(shí)產(chǎn)生一層氧化物，這層氧化物通常覆蓋在受到腐蝕作用的部位上，這樣就能減慢對(duì)金屬的進(jìn)一步腐蝕。但是，如果發(fā)生滑動(dòng)的話，就會(huì)清除掉表面的氧化物，使裸露出來的金屬表面受到進(jìn)一步的腐蝕。
表面疲勞磨損：反復(fù)循環(huán)加載和卸載會(huì)使表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，最終導(dǎo)致表面的破壞。
沖蝕：材料損環(huán)是由銳利的粒子沖撞物體而產(chǎn)生的。它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。
擦傷：擦傷是指密封面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，材料因摩擦引起的破壞。
對(duì)密封面材料的要求
理想的密封面要耐腐蝕、抗擦傷、耐沖蝕、有足夠的擠壓強(qiáng)度、在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性，密封面材料與本體有相近似的線膨脹系數(shù)，有良好的焊接性能，加工性能。
上述的這些要求是理想狀態(tài)，不可能有這樣十全十美的材料，因此，選材是要視具體情況解決主要矛盾。
常用密封面材料分為兩大類，軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。
軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。
序號(hào) | 名 稱 | 代 號(hào) | 適用溫度℃ | 適 用 介 質(zhì) |
1 | 天然橡膠 | NR | ≤85 | 鹽類、鹽酸、金屬的涂層溶液、水、濕氯氣 |
2 | 氯丁橡膠 | CR | ≤85 | 動(dòng)物油、植物油無機(jī)潤滑油、及PH值變化很大的腐蝕性泥漿等。 |
3 | 丁基橡膠 | IIR | ≤100 | 抗腐蝕、抗磨損、能耐絕大多數(shù)無機(jī)酸和酸液 |
4 | 丁腈橡膠 | NBR | ≤85 | 水、油品、廢液等 |
5 | 乙丙橡膠 （三元乙丙橡膠） | EPDM （EPM） | ≤120 | 鹽水、40%硼水、5%～15%硝酸及氯化鈉等 |
6 | 氯磺化聚乙烯合成橡膠 | CSM | ≤100 | 耐酸性好 |
7 | 硅橡膠 | SI | ≤200 | 耐高溫、低溫、電絕緣性好、化學(xué)惰性大 |
8 | 氟橡膠 | FPM（Viton） | ≤200 | 耐介質(zhì)腐蝕優(yōu)于其它橡膠、抗輻射、耐酸 |
9 | 聚四氟乙烯 | PTFE TFE | ≤150 | 耐熱、耐寒性優(yōu)，耐一般化學(xué)藥品溶劑和幾乎所有液體 |
10 | 聚全氟乙丙烯 | FEP F46 | ≤150 | 高溫下有極好的耐化學(xué)性，耐陽光，耐侯性 |
11 | 可熔性聚四氟乙烯 | PFA Fs-4100 | ≤180 | 多種濃度硫酸，氫氟酸王水，高溫濃硝酸各種有機(jī)酸，強(qiáng)堿等。 |
12 | 對(duì)位聚苯 | ≤300 | 基本同聚四氟乙烯 | |
13 | 尼龍（聚酰氨） | ≤80 | 耐堿、氨 |
硬質(zhì)材料的密封面主要是各種金屬如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金等。
（1）銅合金
JB/T 5300《通用閥門材料》中規(guī)定的灰鑄鐵閥、可鍛鑄鐵閥，球墨鑄鋼閥的銅合金密封面材料牌號(hào)有：鑄鋁黃銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3，鑄錳黃銅ZCuZn38Mn2Pb2，鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2、ZuAl9Fe4Ni4Mn2。當(dāng)然還有其它牌號(hào)如H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金）等。銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但強(qiáng)度低，不耐氨和氨水腐蝕，適用介質(zhì)溫度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕、熔點(diǎn)低，強(qiáng)度低適用于溫度≤70℃PN1.6MPa氨閥。
（2）鉻不銹鋼
鉻不銹鋼有較好的耐腐蝕性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蝕性介質(zhì)，溫度≤425℃的碳素鋼閥門。但耐擦性能較差，特別是在大比壓的情況下使用很易擦傷。試驗(yàn)表明比壓在20MPa下耐擦傷較好。對(duì)于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件其牌號(hào)為1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整體閥瓣，密封面經(jīng)表面淬火（或整體淬火）其硬度值對(duì)2Cr13 HRC41～47、3Cr13 46～52為宜。國外標(biāo)準(zhǔn)中如API 600 BS 1873中對(duì)Cr13型密封面的硬度要求為最小HB 250硬度差HB 50材料牌號(hào)為ASTM A182 F6a。
對(duì)于大口徑閥門其密封面往往采用堆焊下面介紹幾種堆焊焊條。
① 堆507符合GB EDCr-A1-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼。焊層有空淬特性，一般不需熱處理，硬度均勻，亦可在750～800℃退火軟化。當(dāng)加熱至900～1000℃空冷或油淬后可重新硬化。焊前須將工件予熱至300℃以上（也有資料介紹不需予熱（閥門堆焊技術(shù)））焊后空冷HRC≥40，焊后如進(jìn)行不同熱處理可獲得相應(yīng)硬度。
② 堆507鉬 符合GB EDCrA2-15堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼，有空淬特性，焊前不予熱，焊后不處理，焊后空冷HRC≥37。
③ 堆577鉻錳型閥門堆焊焊條符合GB EDCrMn-C-15焊前不予熱焊后不處理抗裂性好HRC≥28與堆507鉬配合使用。
說明：
（Ⅰ）D507Mo和D577兩種焊條是為代替Cr13型焊條堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的。D507Mo堆焊金屬硬度較高，用于閘板；D577堆焊金屬硬度較低，用于堆焊閥體或閥座密封面。兩者組成的密封面可獲得良好的抗擦傷性能。
（Ⅱ）堆焊層的高度加工后應(yīng)在5mm以上以保證硬度和成份穩(wěn)定。
（Ⅲ）堆焊要按焊接工藝規(guī)定操作，焊接電流不可過大以防止焊條成份發(fā)生變化影響焊接質(zhì)量。
（3）硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金中最常用的是鈷基硬質(zhì)合金也稱鈷鉻錫硬質(zhì)合金。它的特點(diǎn)是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷，特別是紅硬性好，即在高溫下也能保持足夠的硬度，此外加工工藝性適中，其許用比壓80～100MPa國外資料介紹155MPa。適用溫度范圍-196℃～650℃特殊場(chǎng)合可達(dá)816℃。但是，它在硫酸、高溫鹽酸中不耐腐蝕。在一些氯化物中也不耐蝕。
常用牌號(hào)：
STELL1TE N0.6 符合AWS ECoCr-A GB EDCoCr-A-03也相當(dāng)D802（堆802）焊前根據(jù)工件大小進(jìn)行250～400℃予熱焊時(shí)控制層間溫度250℃，焊后600～750℃保溫1～2小時(shí)后隨爐緩冷或?qū)⒐ぜ糜诟稍锖皖A(yù)熱的沙缸或草灰中緩冷。
其它牌號(hào)還有STELL1TE N0.12 符合AWS ECoCr-B GB EDCr-B-03也相當(dāng)堆812，焊后HRC≥41。
以上兩種是鈷基硬質(zhì)合金電焊條，鈷基硬質(zhì)合金還有焊絲可以進(jìn)行氧—乙炔堆焊或鴿極氬弧焊。
牌號(hào)：
STELL1TE N0.6焊絲符合AWS：RCoCr-A也相當(dāng)HS 112 常溫硬度HRC 40～46；
STELL1TE N0.12符合AWS：RCoCr-B也相當(dāng)HS 112 常溫硬度HRC 44～50。
硬質(zhì)合金（鈷基）焊接都要對(duì)工件予熱，焊時(shí)控制層間溫度焊后處理，要根據(jù)焊接工藝或焊條說明書施焊。
常用內(nèi)件材料組合：
序號(hào) | 閥桿 | 閥瓣密封面 | 閥座密封面 |
1 | 13Cr | 13Cr | 13Cr |
2 | 13Cr | 13Cr | STL |
3 | 13Cr | STL | 13Cr |
4 | 13Cr | STL | STL |
5 | 13Cr | 13Cr | 蒙乃爾 |
6 | 17-4 PH | STL | STL |
7 | 蒙乃爾 | 蒙乃爾 | 蒙乃爾 |
8 | 304（304L） | 304（304L） | 304（304L） |
9 | 316（316L） | 316（316L） | 316（316L） |
10 | 321（0Cr18Ni9Ti） | 321（0Cr18Ni9Ti） | 321（0Cr18Ni9Ti） |
11 | 1Cr18Ni9Ti | 1Cr18Ni9Ti | 1Cr18Ni9Ti |
12 | 1Cr18Ni12Mo2Ti | 1Cr18Ni12Mo2Ti | 1Cr18Ni12Mo2Ti |
13 | 序號(hào)8、9、10、11、12 | STL | STL |
14 | 20號(hào)合金 | 20號(hào)合金（CN7M） | 20號(hào)合金（CN7M） |
15 | 17-4 PH（0Cr17Ni4Cu4Nb） | 17-4 PH（0Cr17Ni4Cu4Nb） | 17-4 PH（0Cr17Ni4Cu4Nb） |
16 | 哈氏合金B | 哈氏合金B | 哈氏合金B |
17 | 哈氏合金C | 哈氏合金C | 哈氏合金C |
18 | 38CrMoAlA | STL | STL |
19 | 25Cr2Mo1VA | STL | STL |
20 | 4Cr10Si2Mo | STL | STL |
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