閘閥是一種使用廣泛的閥門，主要用來(lái)接通和截?cái)喙苈分械慕橘|(zhì)。根據(jù)密封元件形式的不同閘閥可分為楔形閘閥、平行式閘閥、楔形雙閘板閘閥、平行雙閘板閘閥等。閘閥可采用自密封方式密封，也可采用強(qiáng)制密封。由于強(qiáng)制密封可靠性高，在石油化工行業(yè)使用較為普遍。
楔形閘閥靠楔形閥板上的兩密封面和閥座上的兩密封面楔入時(shí)的緊密結(jié)合來(lái)達(dá)到密封，由于楔入過(guò)程中密封面要承受大的擠壓力和摩擦力，所以密封面容易發(fā)生損傷而導(dǎo)致泄漏。為提高楔形閘閥的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，很多學(xué)者從材料、結(jié)構(gòu)和受力等方面進(jìn)行了研究，但現(xiàn)場(chǎng)楔形閘閥失效事故仍時(shí)有發(fā)生，有些甚至在使用一次或幾次后就發(fā)生了失效，給生產(chǎn)帶來(lái)了很大的安全隱患。本文研究的失效閘閥為XFF65-60楔形閘閥，在油田現(xiàn)場(chǎng)第1次水壓試驗(yàn)后就產(chǎn)生了失效。試驗(yàn)中工作人員關(guān)閉閘閥后開(kāi)啟，再次關(guān)閉閘閥后發(fā)現(xiàn)閘閥未能截止水流。
剖開(kāi)閘閥本體后發(fā)現(xiàn)閘閥內(nèi)部A閥座已發(fā)生大的變形，A閥座局部?jī)?nèi)凹、變形嚴(yán)重，左下側(cè)部位已脫離和本體的螺紋嚙合。
A閥座外觀形貌如圖2，表面可見(jiàn)I、II和III三處破碎區(qū)，表面硬化層和基體分界明顯；區(qū)域。兩條裂紋均從圓內(nèi)側(cè)貫穿到圓外側(cè)，表面硬化層及附近基體有向閥板開(kāi)啟方向較小的殘留位移；區(qū)域ò破碎嚴(yán)重，靠圓內(nèi)側(cè)裂紋處表面硬化層有脫落，表面可見(jiàn)3條從圓內(nèi)側(cè)貫穿到圓外側(cè)的裂紋，裂紋平行于閥板開(kāi)啟方向，表面硬化層及附近基體有向閥板開(kāi)啟方向的殘留位移；區(qū)域III裂紋呈90°三角形，自圓內(nèi)側(cè)兩處延伸相匯于端面中部，靠圓內(nèi)側(cè)裂紋處表面硬化層有脫落，表面硬化層及附近基體有向閥板開(kāi)啟方向較小的殘留位移。
A閥座端面區(qū)域II和區(qū)域III局部破碎嚴(yán)重，區(qū)域II分布有2處發(fā)射狀小裂紋，顯示擠壓破碎形貌，區(qū)域II還可見(jiàn)從圓內(nèi)側(cè)點(diǎn)1到圓外側(cè)點(diǎn)2再到圓內(nèi)側(cè)點(diǎn)3的圓弧線擠壓痕跡
B閥座變形成橢圓形，其中短軸方向平行于閥板開(kāi)啟方向。閥板A面與A閥座密封面相接觸，外觀形貌如圖3，區(qū)域。倒角處有粘結(jié)金屬粒。閥板B面完好，未見(jiàn)損傷。
2 閥座表面微觀分析
對(duì)區(qū)域II進(jìn)行電子顯微鏡觀察，可見(jiàn)裂紋以集中區(qū)為中心呈放射狀擠壓破碎形貌，所以區(qū)域ò受到了局部擠壓作用。對(duì)區(qū)域II平整處顯微觀察發(fā)現(xiàn)有摩擦損傷形貌。
改進(jìn)措施及效果
a）改進(jìn)閥板兩環(huán)形密封面的加工工藝，在保證兩密封面平面度的同時(shí)保證兩密封面的對(duì)稱性。
b）安裝新的閥座，調(diào)整閥座兩密封表面間楔形空間至閥板移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)達(dá)到良好密封。
c）加強(qiáng)對(duì)使用前和使用后閘閥的檢測(cè)，避免有損傷或存在其他缺陷的閘閥進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用。
d）安裝新的閥板和閥座后重新對(duì)閘閥進(jìn)行水壓試驗(yàn)，結(jié)果合格，后期油田現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閘閥開(kāi)啟和關(guān)閉32次也未發(fā)現(xiàn)閘閥發(fā)生泄漏或損壞。
7 結(jié)論
1）閥板兩側(cè)楔形表面平面度差，兩側(cè)平面與中心面不對(duì)稱，嚴(yán)重影響了閥板和閥座的密封性能，并且導(dǎo)致閥板楔入和開(kāi)啟過(guò)程中對(duì)閥座表面產(chǎn)生過(guò)大的局部擠壓力和摩擦力。
2）A閥座和B閥座裝配位置不當(dāng)導(dǎo)致兩密封表面間楔形空間過(guò)大，閥板移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)和閥座不能產(chǎn)生緊密密封。
3）A閥座和B閥座受到閥板大的擠壓力和摩擦力作用導(dǎo)致變形。
4）改進(jìn)后的閥座滿足了使用要求。
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