1 概述

随着化工等行业发展，其氧气管道系统在运行参数不断提高的同时工况也变为多样性。固定球球阀因具有启闭迅速，流道顺畅，可靠性高，开关轻便，流阻小，运行噪声小，可根据不同工况进行定制等特点，广泛运用于各种工业氧气系统。

2 材料选择

因氧气在管道的不同压力、浓度、温度、流速和污染物的情况下对各种材料具有不同的活性（助燃性），所以对于氧气管道中阀门承压件和密封件等材料的选择，均有相应的设计标准或规范（图1） 。

（a）按设计压力      （b）按设计绝对压力和温度

图1 阀门材料选用方法

对于常用材料，在高纯度氧气管道中有颗粒撞击和不限制流速的工况下，其最高允许压力和最小厚度可参考IGCDoc13/02/E。对用于调节流量或压力的固定球阀，其内部过流零件应采用不锈钢、铜基合金（Al≤2.5%）和镍基合金等。当采用在表面堆焊形式时，堆焊层应有足够的厚度。

按不同温度，阀门填料和密封件的材料应采用PTFE、PCTFE、氟橡胶、无油型增强的柔性石墨和不锈钢金属垫，对于压力超过2MPa的密封垫片设计为缠绕式。在高纯度、高温和高压工况下慎重选用橡胶O形圈密封。

3 结构特点

3.1 零部件

阀门球体采用固定枢轴结构，阀座采用活塞式结构。流体通道光滑，无棱角，尖角倒圆角，并尽量减少凹陷和凸起，防止氧气撞击燃烧。阀门设计为抗静电结构，干燥状态下关闭件与壳体间的电阻低于5Ω，并在连接法兰外圆处设有抗静电接点。在阀座和填料位置不设置注脂孔，在中腔壳体上不设置排放和放空接口。对于在高温工况下使用的无油柔性石墨填料，采用弹簧加载形式补偿填料的磨损。在工况200～300℃ 时，为避免填料烧损，需加长阀颈部尺寸（表1）。

表1 高温时固定球球阀颈部加长尺寸mm

3.2 密封副

密封副结构根据不同使用工况和材料的性能，设计（图2～ 图4）。

1.阀体2.弹簧3.阀座支撑圈

4. O 形圈5.阀座密封圈6.球体

图2 非金属密封副

1.阀体2.弹簧3.阀座密封圈4.阀座5.球体

图3 金属密封副

1.阀体2.弹簧3.波纹管4.阀座5.球体

图4 带波纹管密封副

对金属密封副的球体，为了保证与阀座密封面的硬度差和提高使用寿命，在基体材质堆焊镍基合金等材料的基础上还需喷焊硬质合金。当使用超音速喷涂硬质合金时，其结合强度≥70MPa。

4 检验与试验

为了保证氧气工况用固定球阀工作的安全性，阀门出厂前应为干燥和禁油状态，关闭件与阀体间的电阻小于5Ω。因固定球球阀内部零件较多且形状复杂，所以检验试验过程中制定了特殊的工艺。

（1）完善安全、防火和防静电设施。

（2）对壳体进行无内部零件的水压强度试验，试验合格后拆解壳体。

（3）对所有零件用清水清洗，去除表面油脂（ 无油型的密封件除外） 。然后浸入60～80℃ 干净的超声波水池中清洗1h以上。

（4）零件清洗后放置于无油干净的环境中晾干，在形状复杂处用白色中性滤纸擦干，并用波长320～380nm，照度5.0mW/cm2的紫外灯检查，所有表面应无荧光显示（紫外灯对烃类油脂有可靠指示） 。

（5）组装前，所用的工具和人员服装应干净无油。

（6）组装后只能使用干燥无油的氮气或空气对阀门进行压力试验，在出口端可以倒入纯度＞ 95%的酒精进行气泡检漏。

（7）对于DBB结构阀座要求腔体自泄压试验的，在阀门关闭情况下应用工具拉开上游阀座倒入纯度＞95% 的酒精，观察酒精减少情况。如果酒精减少，封闭上游端并注入0.1～0.33倍常温时壳体材料压力－ 温度额定值压力的干燥无油的氮气或空气。观察敞开的下游端，如有泄漏的现象即为自泄压合格。此法也可检验DIB阀座的密封情况。

（8）试验合格后的阀门处于半开状态浸入纯度＞95% 的酒精中，取出晾干后用紫外灯和白色中性滤纸擦拭和检查阀门上的油脂情况，直至合格。

（9）装入全新的PE薄膜袋并充入氮气保护。

5 结语

氧气工况用固定球球阀具有优良的结构特点。应按照客户不同工况的要求，选材、设计与制造，并严格按照相关规范进行检验与试验，可广泛可靠地运行于各种化工装置等氧气管道系统。在使用中定期的监测和维护，使阀门有更好的使用可靠性和安全性。