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硬密封球閥及其生產工藝

    硬密封球閥及其生產工藝項目
　  成果報告
　  
　  一、成果概要
　  公司項目適用于高磨損、強腐蝕工況，解決了陶瓷球網脆裂的問題的密封球閥及其生產工藝。項目所提供的這種硬密封球閥的生產工藝保證在涂布一定厚度的耐磨防腐蝕材料后，使球體與閥座達到硬密封要求的配合精度，提高硬密封球閥的密封性能。
　  項目提供的硬密封球閥可主要應用于電力、石油、化工、冶金、采礦、污水處理等工業領域，尤其是面對高磨損、高腐蝕、高溫、高壓等惡劣工況，更顯示出它卓越的密封性能和超長的使用壽命，內襯陶瓷硬密封的性能價格比遠遠優于其他同類閥門。
　  項目產品適用于電廠、石化、多晶硅、礦產等特殊行業。 
　  項目已完成技術工藝研發、樣機試驗、現場試用、技術改進及特殊行業認證。目前處于產業化實施階段。2009年9月，本項目產品在河南尚宇新能源股份有限公司—4萬噸三氯氫硅項目中試用，該產品性能可靠、性價比高、將替代進口產品。
　  項目關鍵技術： 1、采用在球體、閥座金屬基體上等離子噴涂陶瓷層的方法，使球體、閥座表面形成耐磨陶瓷層。 2、特殊的閥座密封設計-單閥座雙向密封結構 3、閥桿的防噴出和初級真空設計設計 4、采用專用的精磨工藝及設備。
　  主要技術創新點： 1、采用在球體、閥座金屬基體上等離子噴涂陶瓷（涂噴技術）層的方法，使球體、閥座表面形成耐磨陶瓷層。2、該閥門閥座設計充分利用流體力學原理，合理利用介質推力使閥門達到單閥座雙向密封Ⅵ級要求。 3、閥桿的防噴出和初級真空設計設計。 公司項目已獲得1項國家發明專利，6項國家實用新型專利。 
　  查新報告結論： 1、國內未見利用球閥進口端和出口端介質的壓差加彈簧頂緊力實現球體和閥座的密封的文獻報告。 2、國內未見采用在球體、閥座金屬基體上等離子噴涂陶瓷層技術的文獻報道。
　  二、前言和實施背景
　  四川蘇克流體控制設備有限公司是一家致力于石油、石化、化工、燃氣、冶金、電力、礦山、醫藥等行業對流體控制提供可靠解決方案的國家高新技術企業。 
　  公司秉承“產品質量為一切之根本” 的基本準則 ，通過取得 ISO9001:2008 ，完善并貫徹落實各項管理制度措施，產品陸續通過API607、API6D、TS、CE等認證以為客戶市場提供性能卓越的產品和完善的服務 ，在國內先后獲得中國石油、中國化工、中國海油等集團單位合格分供方資格承認 ，海外市場已拓展歐洲美洲等市場。
　  在四川蘇克流體控制設備有限公司管理層的精心管理，公司各員工的共同努力下，經過近三年的發展，四川蘇克流體控制設備有限公司從成立之初的12人增加到目前的60人，企業規模逐步擴大，年銷售從300余萬元發展到現在的3000余萬元。
　  硬密封球閥及其生產工藝項目成果創造于2009年，公司在此期間針對項目的技術進行研發，在吸收國外進行技術的情況下，消化吸收，自主創新。公司2009年申請了1項發明專利，6項實用新型專利。2010年實用新型獲得授權，2011年發明專利獲得授權。項目技術在公司已經應用了超過2年時間，技術應用于公司的新產品研發，生產工藝完善等公司的關鍵產能范圍，創造了4000余萬元的銷售收入。
　  三、成果內涵和具體做法
　  1、理論創新 
　  項目充分利用流體力學原理，設計了至少一個進口和出口，當球體相對閥座旋轉時，研發了可選擇的使閥體的進口和出口連通或斷開的流道，實現利用介質推力使閥門達到單閥座雙向密封要求。
　  2、材料創新
　  本項目應用了陶瓷材料的耐磨損、耐腐蝕、耐沖蝕性能。閥體內腔與介質接觸的表面等離子噴涂陶瓷所有與介質接觸的部分均為結構陶瓷材料,其化學穩定性及硬度極高(洛氏硬度HRC80),僅次于金剛石。因此,本閥具有極高的耐磨損、耐腐蝕、耐沖蝕性能。
　  3、工藝創新
　  等離子噴涂工藝國內領先。項目等離子噴涂工藝噴涂陶瓷的技術為公司自主研發技術，國內從未在硬密封球閥上采用，其主要原因在于現有球閥的球體與閥座之間存在很高的硬密封配合要求，按現有球閥的生產工藝難以保證在球體與閥座上噴涂陶瓷層后兩者的配合精度，故對于本領域的一般企業而言，基于上述困難的存在，不可能去考慮在球體與閥座上等離子噴涂陶瓷層，而只會去考慮通過改變球體與閥座的材料來提升球閥的耐磨、防腐蝕等性能。本項目的創新點就在于創造性的將等離子噴涂工藝噴涂陶瓷的技術運用到硬密封球閥上，即在球體與閥座的配合面上分別等離子噴涂有陶瓷層，利用該陶瓷層具有耐磨以及防腐蝕的特點，在面對高磨損、強腐蝕、高溫、高壓等惡劣工況時，仍可保證球閥的內密封性能和使用壽命，同時由于閥座、球體以及閥體仍然采用金屬，又可避免閥座和球體的脆裂。
　  4、結構創新
　  特殊的閥座密封設計：球體與閥座的密封面采用寬闊的球面，以保證閥座不因承受過大的壓強而造成損壞，且不因閥座或球體上某點有輕度劃痕而造成密封的破壞；獨特的密封副設計保證高溫環境的密封性能；防塵設計能防止灰渣進入彈簧后造成彈簧失靈。閥座特殊的刃口設計，對球體具有自清潔作用，有效的提高了閥門的密封性能和使用壽命。高圓度和高光潔度的與經過硬化處理球體和拋光的閥體流線型內腔，減少流阻，增強流通能力，以防止堵塞結垢。
　  單閥座的雙向密封設計能使介質充分流動，閥體開放式敞口設計能使介質不產生自聚或在少量自聚時完全不影響閥門的密封性能。可以滿足介質在閥門上下游的壓力波動的工況下的使用，即：將真空條件轉化為密封副上下游的壓差來考慮兩種情況下始終保持密封。此種設計解決了國內閥門在單閥座時無法雙向密封的問題，該閥門沒有流向要求，避免了因閥門流向安裝錯誤或介質回流而造成的不必要損失。此種設計密封等級達到ANSI B16['1'].104/FCI70-2 Ⅵ要求。達到或處于世界先進水平。
　  球體磨削設計：球體采用先進進口研磨設備及工藝制造,球圓度精度高,表面質量好。粗磨時采用特殊機床磨削既縮短了交貨期也保證了球的基本尺寸及形位公差。最后采用人工與閥座對研后,充分利用陶瓷的自滑潤性,可取得很好的密封性能。
　  閥桿的防噴出和初級真空設計設計。當填料失效時可在線進行更換而不會導致閥桿被介質壓力沖出來，防止安全事故的發生。通過壓緊閥桿填料壓環，在真空條件下，可以獲得好的使用效果。
　  閥桿設有滑動軸承和止推軸承，減少摩擦，并保護閥桿，防止刮傷，有效減小使用扭矩。軸承材料能根據介質和操作溫度選用。
　  獨特的上密封防塵設計，依靠介質壓力實現閥桿的倒密封，有效的防止介質固體顆粒進入填料，保護填料及閥桿的使用壽命。
　  四、成果實施后所產生的效果
　  4.1、經濟效益
　  蘇克流體在閥門制造領域擁有先進的技術和高精端的設備，在市場方面具有良好的銷售渠道和合作伙伴，2009年公司銷售接近2000萬元。照此趨勢，在項目資助結束期（2011年），企業預計實現銷售收入3000萬元，企業人數達到47人，其中增加比例最高的是研發和市場人員。 
　  4.2、社會效益
　  本項目產品能替代進口產品，在其技術指標上甚至優于進口產品。項目技術對于完善國內閥門的技術及其生產具有很大的貢獻作用，項目處于技術水平國際先進，國內領先水平。
　  五、持續改進措施
　  項目產品通過合肥通用機電產品檢測院國家泵閥產品質量監督檢驗中心檢測，產品技術指標優越，性能指標優越；
　  項目技術獲得四川省科學技術信息研究所查新報告，查新結論：國內無此技術的文獻；
　  項目技術目前獲得1項發明專利授權，6項實用新型專利。
　  本項目技術具有一定的基礎技術部分，公司能在此技術的基礎上進行再次研發，將項目技術用于其它行業的閥門產品制造。項目產品將向著密封等級更高、耐腐蝕性、耐高溫性能更好的方向研發。