球阀

基本信息

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　　拼音：qiú fá
　　注音：ㄑㄧㄡˊ　ㄈㄚˊ
　　英文：ball valve

定义

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　　球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。

工作原理

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　　球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。

主要特点

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　　球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。

优点

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　　1．流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。
　　2．结构简单、体积小、重量轻。
　　3．紧密可靠。它有两个密封面，而且目前球阀的密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。在真空系统中也已广泛使用。
　　4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。
　　5．维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。
　　6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。
　　7．适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。
　　8．由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。

球阀安装与维护应注意以下事项

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　　浮动球阀、固定球阀、弹性球阀和油封球阀；按通道可分为直通式球阀、角式球阀和三通式球阀等，三通式又可分为T形球阀和L形球阀两种。按连接方工可分为螺纹式连接球阀、法兰连接球阀和焊接式球阀三种。球阀安装与维护应注意以下事项： 1、要留有阀柄旋转的位置。 2、不能用作节流。 3、带传动机构的球阀应直立安装。公称压力或压力级：PN1.0-32.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公称通径或口径：DN6～900、NPS 1/4 ～36 连接方式：法兰、对焊、螺纹、承插焊等适用温度：-196℃～540℃ 驱动方式：手动、蜗轮蜗杆传动、气动、电动、液动、气液联动、电液联动阀体材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。选用不同的材质，可分别适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多种介质。

阀的型号编制方法说明

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　　球阀的类型代号为Q。低温球阀前加“D”；保温球阀前加“B”。

代号	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
传动方式				涡轮			气动			电动
连接形式		内螺纹	外螺纹		法兰		焊接	对夹
类型代号	结构形式
球阀 Q		直通式			角式		直角式
	浮动式			L型浮动球	T型浮动球		固定球

　　手轮、手柄和扳手传动省略代号。

密封面或衬里材料	代号	密封面或衬里材料	代号
钢合金	T	渗氟钢	D
橡胶	X	硬质合金	Y
尼龙塑料	N	衬胶	J
氟塑料	F	衬铅	Q
锡基轴承合金（巴式合金）	B	搪瓷	C
合金钢	H	渗硼钢	P

　　公称压力代号用阿拉伯数字表示，其数值是以兆帕为单位的公称压力值的10 倍。用于电站工业的阀门，当介质最高温度超过530℃时，其数值是以兆帕为单位的工作压力值的10 倍。

阀体材料

灰铸铁

球墨铸铁

碳钢

合金钢（铬钼钢）

不锈钢

特殊合金

代号

Z

Q

WCB

WC1

LCB

LC3

WC6

WC9

C5/C12

普通

CF8

CF8M

CF3

CF3M

M

C

C1

C2

C3

I6

I9

I5

P

R1

R2

R3

R4

　　球阀的性能规范

试验项目	试验压力（MPa）	试验持续时间（S）	试验温度（oC）	试验介质
壳体试验	150Lb、1.6MPa	2.4	120 (DN≤14")	≤52oC(常温)	水（可含有防锈剂）煤油或黏度不大于水的其他适宜介质
300Lb、2.5、4.0MPa	6.0
600Lb、10.0MPa	15.0
900Lb、15.0MPa	22.5
1500Lb、25.0MPa	37.5
2500Lb、42.0MPa	63.0
低压密封试验	150Lb、1.6MPa	0.6	120	≤52oC(常温)	空气或惰性气体
300Lb、2.5、4.0MPa
600Lb、10.0MPa
900Lb、15.0MPa
1500Lb、25.0MPa
2500Lb、42.0MPa
高压密封试验	150Lb、1.6MPa	1.76	120	≤52oC(常温)	水（可含有防锈剂）煤油或黏度不大于水的其他适宜介质
300Lb、2.5、4.0MPa	4.4
600Lb、10.0MPa	11
900Lb、15.0MPa	16.5
1500Lb、25.0MPa	27.5
2500Lb、42.0MPa	46.2

　　主要零件材料及性能

阀 体	阀 杆	阀 球	密封面	垫片（环）	填 料	工作温度	适用介质
WCB	1Cr13	1Cr13	1Cr13司太立合金本体材料	柔性石墨 　　不锈钢+柔性石墨 　　08 软钢 　　F304 　　F316	柔性石墨 　　编结石墨	-29~425oC	水、蒸汽油品
WC6	15CrMo	15CrMo	-29~595oC
WC9	25Cr2MoV	25Cr2MoV
LCB	304	304	-46-345oC
CF8	304	304	-196~600oC	部分 　　酸、碱

分类及特点

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　　球阀分有：浮动球球阀、固定球球阀、轨道球阀、V型球阀、三通球阀、不锈钢球阀、锻钢球阀、卸灰球阀、抗硫球阀、三通球阀、气动球阀、电动球阀、卡套球阀、焊接球阀。
　　按壳体/主体材料分类，球阀可分为：
　　1. 金属材料阀门：如碳钢阀门、合金钢阀门、不锈钢阀门、铸铁阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门等。
　　2. 金属阀体衬里阀门：如衬胶阀门、衬氟阀门、衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。
　　3. 非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。
 

　　国内生产球阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：
　　（1）以JB／T2203－1999《球阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数球阀生产厂家均按本标准设计生产。、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，浮动式球阀最大公称通径为DN1200，固定式球阀最大公称通径DN2000。根据厂所生产的阀门规格及掌握的资料来看，目前浮动式球阀公称通径最小为DN6，固定式球阀公称通径最小为DN50。经考证，各厂家连接尺寸也不尽统一，为了有一个统一的标准，用户在选用及安装时同一规格能够互换，建议国家通用机械研究所对JB／T2203－1999《球阀结构长度》进行修订。建议设计院及用户按标准选用，球阀生产厂家按标准设计制造。

1、浮动球球阀

　　球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。
　　浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷，在受到较高压力冲击时，球体可能会发生偏移。这种结构，一般用于中低压球阀。

2、固定球球阀

　　球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。
　　为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。

3、弹性球球阀（即轨道球阀）

　　球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。
　　弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。

4、V型球阀

　　这种球阀属于固定球阀，也是单阀座密封球阀，调节性能是球阀中最佳的，流量特性是等百分比的，可调比达100:1。它的V型切口与金属阀座之间具有剪切作用，特别适合含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

5、三通球阀

　　三通球阀有T型和L型。T型能使三条正交的管道相互联通和切断第三条通道，起分流、合流作用。L型只能连接相互正交的两条管道，不能同时保持第三条管道的相互连通，只起分配作用。
　　产品特点
　　1、三通球阀在结构上采用一体化结构，4面阀座的密封型式，法兰连接少，可靠性高，设计实现了轻量化
　　2、三通球芯分T型和L型，使用寿命长，流通能力大，阻力小
　　3、球阀按作用式分单作用和双作用两种型式，单作用式的特点是一旦动力源发生故障时，球阀将处于控制系统要求的状态。内螺纹连接球阀产品概述：内螺纹连接球阀及对焊连接球阀适用于PN1.0～4.0MPa，工作温度-29～180℃(密封圈为增强聚四氟乙烯)或-29～300℃(密封圈为对位聚苯)的各种管路上，用于截断或接通管路中的介质。选用不同的材质,可分别适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸等多种介质。产品特点 ：内螺纹连接球阀及对焊连接球阀分为整体式(一片式)、两段式及三段式。阀体铸造采用台湾引进的先进工艺，结构合理、造型美观。阀座采用弹性密封结构，密封可靠，启闭轻松。 阀杆采用有倒密封的下装式结构，阀腔异常升压时，阀杆不会被冲出。二片式、三片式球阀连接形式另有对焊(BW)承插焊(SW),并均可带国际标准ISO支架平台和锁定装置。可设置90°开关定位机构，根据需要加锁以防止误操作，驱动方式:手动、电动、气动

 

温度和压力限制

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　　铭牌显示有球阀在最大和最小操作温度下所允许的最大操作压力。
　　使用PTFE或RTFE材质的阀座和密封件，其他类型的阀座和密封件的操作温度，应受到KI工厂的检核。
　　阀的公称压力等级（PN），可表明阀在正常温度状态下的最大工作压力。（例如：PN4.0，表明其操作温度在－290C～380C时的最大工作压力为40 Bar(4.0MPa)）。
　　电动或气动执行机构的注意事项参见其相应的说明书。

适用场合

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　　由于球阀通常用橡胶、尼龙和聚四氟乙烯作为阀座密封圈材料，因此它的使用温度受到阀座密封圈材料的限制。球阀的截止作用是靠金属球体在介质的作用下，于塑料阀座之间相互压紧来完成的（浮动球球阀）。阀座密封圈在一定的接触压力作用下，局部地区发生弹塑变形。这一变形可以补偿球体的制造精度和表面粗糙度，保证球阀的密封性能。
　　又由于球阀的阀座密封圈通常采用塑料制成，故在选择球阀的结构和性能上，要考虑球阀的耐火和防火，特别是在石油、化工、冶金等部门，在易燃、易爆介质的设备和管路系统中使用球阀，更应注意耐火和防火。
　　通常，在双位调节、密封性能严格、泥浆、磨损、缩口通道、启闭动作迅速（1/4转启闭）、高压截止（压差大）、低噪声、有气穴和气化现象、向大气少量渗漏，操作力矩小、流体阻力小的管路系统中，推荐使用球阀。
　　球阀也适用于轻型结构、低压截止（压差小）、腐蚀性介质的管路系统中。在低温（深冷）装置和管路系统中也可选用球阀。在冶金行业的氧气管路系统中，需使用经过严格脱脂处理的球阀。在输油管线和输气管线中的主管线需埋设在地下时，需使用全通径焊接式球阀。在要求具有调节性能时，需选用带V形开口的专用结构的球阀。在石油、石油化工、化工、电力、城市建设中，工作温度在200度以上的管路系统可选用金属对金属密封的球阀。

安装

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　　1）取掉法兰端两边的保护盖，在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。
　　2）安装前应按规定的信号（电或气）进行整机测试（防止因运输产生振动影响使用性能），合格后方可上线安装（接线按电动执行机构线路图）。
　　3）准备与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质（这些物质可能会损坏阀座和球）。
　　4）在安装期间，请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装点，以避免损坏执行机构及附件。
　　5）本类阀应安装在管道的水平方向或垂直方向。
　　6）安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。
　　7）与管道连接后，请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。

操作和使用

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　　1）操作前须确认管路和阀已被冲洗过。
　　2）阀的操作按执行机构输入信号大小带动阀杆旋转完成：正向旋转1/4圈（90°）时，阀关断。反向旋转1/4圈（90°）时，阀开启。
　　3）当执行机构方向指示箭头与管线平行时，阀门为开启状态；指示箭头与管线垂直时，阀门为关闭状态。

维修

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　　拥有较长的使用寿命和免维修期，将依赖以下几个因素：正常的工作条件、保持和谐的温度/压力比，以及合理的腐蚀数据
　　注意：
　　●球阀在关闭状态下，阀体内部依旧存在受压流体
　　●维修前，解除管线压力并使阀门处于打开位置
　　●维修前，断开电源或气源
　　●维修前，将执行机构与支架脱离
　　●必须先查明球阀上、下游管道确已卸除压力后，才能进行拆卸分解操作
　　●分解及再装配时必须小心防止损伤零件的密封面，特别是非金属零件，取出O 型圈时宜使用专用工具
　　●装配时法兰上的螺栓必须对称、逐步、均匀地拧紧
　　●清洗剂应与球阀中的橡胶件、塑料件、金属件及工作介质（例如燃气）等均相容。工作介质为燃气时，可用汽油(GB484-89)清洗金属零件。非金属零件用纯净水或酒精清洗
　　●分解下来的单个零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下来的非金属件的金属件可采用干净的细洁的浸渍有清洗剂的绸布（为避免纤维脱落粘附在零件上）擦洗。清洗时须去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、积胶、灰尘等
　　●非金属零件清洗后应立即从清洗剂中取出，不得长时间浸泡
　　●清洗后需待被洗壁面清洗剂挥发后（可用未浸清洗剂的绸布擦）进行装配，但不得长时间搁置，否则会生锈、被灰尘污染
　　●新零件在装配前也需清洗干净
　　●使用润滑脂润滑。润滑脂应与球阀金属材料、橡胶件、塑料件及工作介质均相容。工作介质为燃气时，可用例如特221 润滑脂。在密封件安装槽的表面上涂一薄层润滑脂，在橡胶密封件上涂一薄层润滑脂，阀杆的密封面及摩擦面上涂一薄层润滑脂
　　●装配时应不允许有金属碎屑、纤维、油脂（规定使用的除外）灰尘及其它杂质、异物等污染、粘附或停留在零件表面上或进入内腔

1)、填料处得再锁紧

　　若填料处有微泄发生，须再锁紧阀杆螺母。
　　注意：不要锁太紧，通常再锁1/4圈～1圈，泄露即会停止。

2)、更换阀座和密封件

　　A)、拆卸
　　使阀处于半开位置，冲洗、清除阀体内外可能存在的危险物质。
　　关闭球阀，拆掉两边法兰上的连接螺栓和螺母，然后将阀由管线上完全移除。
　　依序拆卸驱动装置-执行机构、连接支架、防松垫圈、阀杆螺母、蝶形弹片、格南、耐磨片、阀杆填料。
　　拆卸体盖连接螺栓和螺母，将阀盖与阀体分离，并拿掉阀盖垫圈。
　　确认阀球在“关断”位置，这可以将其较容易的从阀体拿出，随后取出阀座。
　　由阀体中孔向下轻推阀杆直到完全取出，然后取出O型圈及阀杆下填料。
　　注意：请谨慎操作，以避免擦伤阀杆表面及阀体填料函密封部位。
　　B)、重新组装
　　清洗和检查拆下零件，强烈推荐用备用零件包更换其阀座及阀盖垫圈等密封件。
　　按拆卸的相反顺序进行组装。
　　用规定的扭矩，交叉锁紧法兰连接螺栓。
 

　　用规定的扭矩，锁紧阀杆螺母。
　　安装执行机构后，输入相应的信号通过旋转阀杆带动阀芯旋转，使阀门至打开和关闭位置。
　　如有可能，请在回装管道前，按相关标准对阀进行压力密封测试和性能测试。
　　1、原理
　　球阀的启闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。
　　2、适用场所
　　低压、小口径管道上用于截断水流和改变水流的分配或需快速启闭的场所。
　　3、特点
　　1）、流动阻力小；
　　2）、结构简单；
　　3）、体积小、重量轻；
　　4）、目前球阀的密封面材料选用塑料、密封性好；
　　5）、操作方便，开闭迅速，便于远距离的控制；
　　6）、维修方便，密封圈一般都是活动的，拆卸更换方便；
　　7）、全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过不会引起阀门密封面的侵蚀。
　　4、分类
　　1）、常用的球阀按其工作原理分为浮动式球阀、固定式球阀、升降杆式球阀等。
　　2）、球阀按其通道位置可分为直通式，三通式和直角式。后两种球阀用于分配介质与改变介质的流向。
　　5、施工、安装要点
　　1）、安装位置、高度、进出口方向必须符合设计要求，连接应牢固紧密。
　　2）、安装在保温管道上的各类手动阀门，手柄均不得向下。
　　3）、阀门安装前必须进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国家标准《通用阀门标志》GB 12220的规定。对于工作压力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切断作用的阀门，安装前应进行强度和严密性能试验，合格后方准使用。强度试验时，试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min，阀门壳体、填料应无渗漏为合格。严密性试验时，试验压力为公称压力的1.1倍；试验压力在试验持续的时间应符合GB 50243标准要求，以阀瓣密封面无渗漏为合格。
　　4）、阀法兰与管线法兰间按管路设计要求装上密封垫。
　　5）、带传动机构的球阀，按产品使用说明书的规定安装。
　　6、执行标准
　　1）、产品标准
　　《通用阀门法兰和对焊连接钢制球阀》GB/T12237-89
　　《铁制和铜制球阀》GB/T 15185-1994
　　《钢制阀门 一般要求》GB/T 12224-2005
　　《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》 GB/T 17219-1998
　　2）、工程标准
　　《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002
　　《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243-2002

标准编号	标准中文名称	标准英文名称
sy/t5835-93	压裂用井口球阀
gb/t12237-1989	通用阀门法兰和对焊连接钢制球阀	general purpose industrial valves--flanged and butt-weld end steel ball valves
gb/t15185-1994	铁制和铜制球阀	cast iron and copper alloy ball valves
jb/t7745-1995	管线球阀
jb/t53167-1999	球阀 产品质量分等
jc/t783-2004	玻璃纤维增强改性酚醛塑料球阀
jb/t8861-2004	球阀 静压寿命试验规程
nf e29-350-2003	工业用阀.钢制球阀、球状截止阀和止回阀	(industrial valves - steel globe and globe stop and check valves.)
nf e29-466-1987	工业阀门.旋转阀.黄铜球阀.规范	(industrial valves. brass ball-valves. specifications.)
nf e29-354-2003	工业用阀.铸铁球阀	(industrial valves - cast iron globe valves.)
nf e29-465-1986	工业阀门.旋转阀.铜铝球阀.规范	(industrial valves. cupro-aluminium ball valves. specification.)
nf d36-406-2004	建筑物用阀.建筑物内饮用水给水用手动铜合金和不锈钢球阀.试验和要求	(building valves - manually operated copper alloy and stainless steel ball valves for potable water supply in buildings - tests and requirements.)
nf e29-335-2003	石油和天然气工业用尺寸为dn 100及更小的钢闸阀、球阀和止回阀	(steel gate, globe and check valves for sizes dn 100 and smaller, for the petroleum and natural gas industries.)
nf e29-139-1998	建筑物气体装置用手工操作球阀和死底锥形旋塞	(manually operated ball valves and closed bottom taper plug valves for gas installations for buildings.)
ansi/asse 1002-1979	厕所冲水箱球阀	(water closet flush tank ball cocks)
ansi/api 608-2002	对焊和法兰端金属球阀	(metal ball valves - flanged and butt-welding ends )
bs en 13709-2003	工业用阀.钢制球阀、球状截止阀和止回阀	(industrial valves - steel globe and globe stop and check valves)
bs en 13789-2003	工业用阀.铸铁球阀	(industrial valves - cast iron globe valves)
bs en iso 15761-2003	石油和天然气工业用尺寸为dn 100及更小的钢闸阀、球阀和止回阀