LNG低温截止阀密封面手工研磨工艺研究

LNG低温截止阀密封面手工研磨工艺研究

包彦平，张玉峰,刘晓东

(1.中国石油渤海装备兰州石油化工机械厂，廿肃兰州730060)

(2.廿肃省炼化特种装备工程技术研究中心，廿肃兰州730060)

LNG低温截止阀使用工况特殊，过流介质具有超低温、气液膨胀比大、易燃易爆等特点，因此LNG低温截止阀必须具备密封性能好，使用寿命长等优点。LNG低温截止阀通过阀体和阀芯锥形密封面形成的密封副实现密封，采用合理的手工研磨工艺对密封面进行研磨，能够保证密封性能和使用寿命。

1 LNG低温截止阀密封面的手工研磨

1.1研磨的特点

研磨具有以下特点:

(1) 研磨是在良好的预加工基础上进行的，加工余量小;

(2) 研磨过程中工件与研具的接触是随机的，可使高点相互修整，容易修正精度，且降低表面粗糙度效果明显;

(3) 不需要复杂和高精度设备，研磨装置简单，方法简便可靠，质量容易保证;

(4) 经研磨后的零件能提高表面的耐磨性、抗腐蚀能力及疲劳强度，延长了零件的使用寿命。

1.2 影响LNG低温截止阀密封面研磨质量的因素

影响密封面研磨质量的因素很多，主要有以下方面:

密封面堆焊材料;密封面堆焊质量;密封面加工质量;研磨工装的设计;研具材料的选择;

研磨膏的选择;研磨液的配调;研磨方法。

1.2.1密封面堆焊材料

LNG低温截止阀密封面堆焊材料应具有耐低温、耐磨损、耐冲蚀、易堆焊、易加工、尺寸稳定性高等特点。经综合考虑，优先选择司太立6号合金(STL6)。

1.2.2密封面堆焊质量

为了达到理想的研磨及密封效果，密封面堆焊后不应有裂纹、气孔、硬点等缺陷。传统的手工工艺堆焊后容易产生硬点，研磨时硬点无法消除，影响密封效果。通过采用先进的机器人堆焊，堆焊后组织均匀、无缺陷，堆焊质量较为理想。

1.2.3密封面加工质量

密封面的加工质量直接影响研磨效率及研磨质量。加工质量包括密封面的尺寸精度、形位精度和粗糙度，采用数控机床并选用合适的刀具对密封面进行精加工，不仅能够保证锥形密封面的
角度及形位精度，还能达到研磨前较为理想的粗糙度Ra0.8。

1.2.4 研磨工装的设计

研磨工装的设计应综合考虑可操作性、研磨效率、研磨质量等因素。

图1研杆(左)与研套(右)

如图1所示，研磨锥形密封面需使用带有锥度的研杆或研套。研杆及研套的锥度应与阀体密封面或阀芯密封面的锥度一致。研杆及研套的锥面上要开有螺旋状的浅槽，以积存多余的研磨剂。研磨截止阀阀体时，由于密封锥面太短，稳定性差，故通常在阀体中法兰内止口处增加一个导向盘，使研杆保持平稳。研杆上端开孔，穿适当长度的转动杆，以便于操作。

1.2.5研具材料的选择

在研磨加工中，对研具材料的要求有两条:一是研具材料要容易嵌入磨粒;二是研具材料要能较长久地保持研具的几何形状精度。

为使磨粒能容易嵌入，研具材料应比工件材料软，但不可太软，否则磨粒会因大部分或全部嵌没研具而大大降低或失去切削作用，且材料过软也会使研具的磨耗加快。为使研具不致因很快磨耗而丧失其几何形状精度，研具材料应具有较好的耐磨性，且应组织均匀。组织均匀的材料磨耗也较均匀，有利于保持研具的几何形状精度。

灰铸铁研具适合研磨各种金属材料的密封面，它能获得较好的研磨质量和较高的生产率。

研磨截止阀硬质合金密封面时，研具的材料一般采用HB 150一190的灰铸铁，选用牌号为HT150的灰铸铁材质。

1.2.6研磨膏的选择

研磨膏用研磨粉加入粘结剂和润滑剂调制而成。LNG低温截止阀密封面堆焊STL6材料属硬质合金类，因此可选用碳化物系或金刚石系研磨膏。根据研磨过程选择合适粒度的研磨膏。研磨膏的粒度粗细可按表1的规定选取

1.2.7研磨液的配调
    为了提高研磨效率和研磨质量，研磨时还需加入适量的研磨液。粗研磨时，可选用煤油作为研磨液，半精研磨、精研磨时，可以用一份机油和三份煤油配调使用作为研磨液。

1.2.8研磨方法

因LNG低温截止阀密封要求高，因此研磨LNG低温截止阀密封面可分两步进行:

(1) 用研具分别对阀体和阀芯密封面进行单独研磨;

(2) 阀体和阀芯进行配研。

(1)单独研磨。如图2所示，单独研磨阀体密封面和阀芯密封面时，先在擦净的研具上均匀地涂上一层研磨膏，并滴上适量的研磨液，使研具与被研工件密封面接触后，轻轻用手压并旋转研具，旋转3~4周后，可将研具拔出一些，改变圆周位置后再进行研磨。在研磨过程中应经常更换新的研磨膏和研磨液，更换前必须清理干净研具和工件上残留的研磨膏及杂质。根据被研密封面精度及粗糙度的变化，依次选用合适粒度的研磨膏和研磨液对密封面进行粗研磨、半精研磨和精研磨，直到表面粗糙度达到Ra0.1以下。

图2 阀体密封而的研磨(左)与阀芯密封而的研磨(右)

(2)配研。对经过单独研磨后的阀体和阀芯进行配研，一是可以检验单独研磨的效果是否理想，二是可以对阀体和阀芯密封面的形状和角度进行细微修正。配研时，将阀体与阀芯密封面用较细研磨膏轻轻对研，用红丹粉检测密封面表面贴合度，直到表面贴合度达到90%以上方可停止研磨。

研磨过程中，由于研磨方法不当等原因，密封面会出现很多问题，问题原因及防止措施见表2。

2 结语

本手工研磨工艺针对LNG低温截止阀的特点，具有投资小、易操作、研磨效果好等优点，非常适合小批量生产LNG低温截止阀时使用。