氟塑料襯里閥門(mén)設(shè)計(jì)制造規(guī)范

本文節(jié)選自 《氟塑料襯里閥門(mén)》（黃銳、胡遠(yuǎn)銀、錢(qián)知勉 主編）

    1、氟塑料襯里閥門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范

    氟塑料閥門(mén)襯里的公稱尺寸，按表19-5所列氟塑料襯里閥門(mén)的公稱尺寸選取。如有特殊要求，按合同約定。
    氟塑料襯里閥門(mén)的技術(shù)條件按HG/T 3704—2003《氟塑料襯里閥門(mén)通用技術(shù)條件》或相應(yīng)金屬閥門(mén)的設(shè)計(jì)規(guī)范。
    由于氟塑料襯里閥門(mén)有其自身的特點(diǎn)和要求。因此還必須滿足下列技術(shù)要求：
    閥門(mén)殼體的最小壁厚按照GB/T 12224標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，根據(jù)不同類(lèi)型不同結(jié)構(gòu)的閥門(mén)，其壓力等級(jí)按PN10、PN16和PN25選取，但此壁厚不包括襯里層厚度，襯里層厚度推薦采用表19-6的尺寸。也可按供需合同要求確定。

    法蘭連接氟塑料襯里閥門(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按GB/T 12221 的規(guī)定，對(duì)夾連接氟塑料襯里閥門(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按GB/T 15188.2的規(guī)定。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,引進(jìn)了大量國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,與其相連接的閥門(mén)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度各不相同,因此可根據(jù)具體情況,確定其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
    氟塑料襯里閥門(mén)的法蘭連接尺寸按GB/T 9113的規(guī)定或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。也可根據(jù)需要,采用國(guó)外法蘭標(biāo)準(zhǔn),在供需合同中應(yīng)明確規(guī)定。連接方式不得采用焊接連接。因?yàn)榉芰蠒?huì)因焊接過(guò)程中的高溫而變形損壞,以免影響閥門(mén)安裝質(zhì)量和使用性能。
    氟塑料襯里閥門(mén)公稱尺寸按表19-7的推薦。對(duì)于有掃線要求的閥門(mén)，按需要由供需雙方約定。
    氟塑料襯里閥門(mén)的手輪或板手上開(kāi)啟力所需要的最大扭力應(yīng)不超過(guò)360N。板手應(yīng)不長(zhǎng)于兩倍的閥門(mén)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
    如果要求閥門(mén)提供鎖定機(jī)構(gòu)。鎖定機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為在開(kāi)啟或關(guān)閉位置鎖定閥門(mén)。
    配有手動(dòng)或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的氟塑料襯里閥門(mén)應(yīng)有一個(gè)可見(jiàn)的位置指示器以指示關(guān)閉件的開(kāi)啟和關(guān)閉位置。對(duì)于旋塞閥和球閥，其板手或位置指示器，當(dāng)閥門(mén)在開(kāi)啟的位置，應(yīng)與管道在一直線上，當(dāng)閥門(mén)在關(guān)閉位置，應(yīng)橫置于管道上。 指示器的標(biāo)識(shí)要清晰，位置顯示要準(zhǔn)確。
    操作裝置和閥桿加長(zhǎng)裝配應(yīng)提供一種防止由閥桿或閥蓋密封泄漏引起的在機(jī)構(gòu)中壓力聚集的方法。外部的連接應(yīng)于以密封，例如用墊片或O形圈，以防止外介雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)構(gòu)。
    驅(qū)動(dòng)裝置還可采用電動(dòng)、液動(dòng)、或氣動(dòng)方式；裝置與閥蓋或閥桿加長(zhǎng)裝置的連接面應(yīng)設(shè)計(jì)成能防止零件的錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)难b配；傳動(dòng)裝置的輸出應(yīng)不超過(guò)閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)鏈的最大載荷能力。
閥桿應(yīng)設(shè)計(jì)有防噴出機(jī)構(gòu)，以防止在閥桿填料或保護(hù)圈卸去后在內(nèi)壓下閥桿噴出。

    2、氟塑料襯里閥門(mén)的內(nèi)部設(shè)計(jì)

    通用閥門(mén)的設(shè)計(jì)，只需考慮閥門(mén)鑄件的鑄造工藝性和結(jié)構(gòu)的合理性就行了，對(duì)于氟塑料襯里閥門(mén)來(lái)說(shuō)，這還不夠，還要考慮氟塑料襯里的模壓工藝性、生產(chǎn)成本、流道暢通等問(wèn)題。
例如氟塑料襯里截止閥（圖19-20），其S形的閥門(mén)殼體流道設(shè)計(jì)，在鑄造工藝性上沒(méi)有什么問(wèn)題，如果是氟塑料襯里截止閥設(shè)計(jì)成這樣的結(jié)構(gòu)，氟塑料襯里模壓工藝將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了滿足氟塑料襯里模壓的工藝性要求，又符合截止閥的一般性能參數(shù)規(guī)范，氟塑料襯里截止閥應(yīng)設(shè)計(jì)成圖19-20（b）和（c）的樣式。

    又如球閥（圖19-21）的球體與閥桿，蝶閥的蝶板與閥桿，通用閥門(mén)的設(shè)計(jì)是分開(kāi)的。如果氟塑料襯里球閥和蝶閥采用這樣的連接方式，氟塑料襯里工藝性沒(méi)有什么問(wèn)題但使用效果上有問(wèn)題。閥桿與球體（蝶板）聯(lián)接部位在反復(fù)交變受力過(guò)程中，容易損壞襯里層，導(dǎo)致襯里層破壞，鋼質(zhì)骨架會(huì)受到腐蝕性介質(zhì)的腐蝕而失效，從而縮短閥門(mén)使用壽命。所以，在設(shè)計(jì)中，通常設(shè)計(jì)成連體形，實(shí)踐證明，這樣的設(shè)計(jì)，使用效果良好。
 

    氟塑料襯里閥門(mén)的內(nèi)部設(shè)計(jì)形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔、要充分考慮模具制造的簡(jiǎn)易，模壓工藝的合理，制造成本的低廉，并保證介質(zhì)流動(dòng)順暢，要求襯里面平整，所有轉(zhuǎn)角處呈圓弧過(guò)渡，圓弧半徑R≥2mm.
    氟塑料襯里閥門(mén)的殼體承壓件，如采用焊接方式，其焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)為連續(xù)焊，焊縫應(yīng)打磨平整，無(wú)棱角銳邊。焊縫應(yīng)符合GB/T 150的規(guī)定。
    法蘭面的氟塑料襯里應(yīng)設(shè)計(jì)成襯滿密封面，并且有扣緊基體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，防止脫殼（圖19-22）。

    氟塑料襯里閥門(mén)襯里層厚度不得小于2 mm。因?yàn)榉芰鲜歉叻肿硬牧?，具有吸收少量與其接觸的氣體的特性。隨著溫度升高，材料體積膨脹，分子之間空隙增大，滲透吸收就加劇，只有適當(dāng)增加厚度才能減少滲透。因此，在襯里層設(shè)計(jì)時(shí)采用增加厚度來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)氟塑料襯里層厚度在1.5 mm以上就無(wú)滲透。所以氟塑料襯里層厚度δ≥2 mm較為合適。
    氟塑料襯里閥門(mén)襯里層的表面應(yīng)當(dāng)光滑平整，無(wú)氣孔、裂紋、夾雜等缺陷。法蘭的翻邊處及其他轉(zhuǎn)角處應(yīng)色澤均勻，無(wú)泛白現(xiàn)象。
    氟塑料材料必須符合相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,其密度最好選用≥2.16 g/cm³的氟塑料，材料應(yīng)純凈,色澤均勻，不允許有雜質(zhì)存在。目前常用的氟塑料有：FEP（F46）、PFA、PTFE（F4）、ETFE(F40)等。當(dāng)然，還有塑料PO、PE等。隨著新型塑料工程材料的不斷出現(xiàn)，將給襯里閥門(mén)增添更多的品種。
    用于食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生級(jí)閥門(mén)襯里材料，除上述要求外，還要求氟塑料無(wú)毒、無(wú)菌、無(wú)雜質(zhì)、清潔衛(wèi)生等。嚴(yán)禁使用再生、回收材料，無(wú)牌號(hào)的材料。
    氟塑料襯里閥門(mén)的連接螺栓應(yīng)選用適合于閥門(mén)的工況和壓力額定值的螺栓。雖然氟塑料襯里閥門(mén)所適用的壓力和溫度不高,但在低溫工況和一些特殊工況,其連接螺栓就不能隨便選用。
    上述這些對(duì)氟塑料襯里閥門(mén)的設(shè)計(jì)要求，是近些年來(lái)，我國(guó)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，勇于實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

    當(dāng)然,還有很多設(shè)計(jì)和工藝方法能滿足襯里閥門(mén)的特殊要求，如最近發(fā)展起來(lái)的滾塑工藝、噴塑工藝，還有熱噴涂陶瓷、納米復(fù)合材料等新工藝、新技術(shù)、新材料在閥門(mén)襯里上的應(yīng)用，都獲得成功，取得非常好的效果。

    3、氟塑料襯里閥門(mén)的制造

    氟塑料襯里閥門(mén)的制造與通用閥門(mén)的制造基本方法相同，只是后續(xù)襯氟工藝有所不同，因此本文只討論不同的地方。
    氟塑料襯里閥門(mén)，不論殼體材料是鑄鐵件、碳鋼件，還是低溫鋼、不銹鋼件都應(yīng)符合相應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)，閥門(mén)殼體如果是鑄件，采用精密鑄造為佳，精密鑄件的幾何尺寸較好；如果是鍛件，應(yīng)采用模鍛，模鍛尺寸準(zhǔn)確，便于襯里。無(wú)論是鑄件還是鍛件都應(yīng)進(jìn)行熱處理退火，消除應(yīng)力變形，保持殼體尺寸規(guī)范。如果是鋼板拼焊件（圖19-23），焊縫應(yīng)符合GB150的規(guī)定，焊縫不得采用點(diǎn)焊、間斷焊，更不得采用鉚接方式。
    氟塑料襯里閥門(mén)受襯面的焊縫應(yīng)打磨平整，焊縫凸出高度≤0.5mm。如圖16所示，打“×” 為不合格件。焊縫不得有氣孔、咬邊、裂紋以及任何其他形式得表面孔洞及未焊縫透等缺陷。不合格時(shí)，可以修補(bǔ)。修補(bǔ)后仍應(yīng)符合上述要求。
    氟塑料襯里閥門(mén)的機(jī)加工，焊接等工序必須在氟塑料襯里之前完成。受襯面的焊渣、油污、飛濺物等雜物應(yīng)予以徹底清除。襯里前，應(yīng)按GB/T 8923《涂裝前鋼材表面處理規(guī)范》中的St2級(jí)要求進(jìn)行除銹處理。承壓殼體在襯里前最好能做強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)孔洞或需要加強(qiáng)的地方應(yīng)按 GB 150的規(guī)定進(jìn)行焊補(bǔ)，不得在襯里后再行焊補(bǔ)。
    氟塑料襯里閥門(mén)的模具材料應(yīng)選擇焊接性能好的低碳鋼或低合金模具鋼材料。為了降低生產(chǎn)成本，常用25鋼、30鋼的棒材、板材或管材。模具設(shè)計(jì)應(yīng)按照產(chǎn)品圖和鑄件（鍛件）的實(shí)物尺寸來(lái)設(shè)計(jì)。根據(jù)閥門(mén)零件大小，計(jì)算好模具膜壓時(shí)的承受壓力，確定模具強(qiáng)度；根據(jù)氟塑料的收縮率和襯里層厚度，確定模具模腔的空間三維尺寸，模膛表面的粗糙度，原則上愈高愈好，一般應(yīng)不低于Ra1.6。模具表面粗糙度值愈高，襯里層表面的質(zhì)量也愈高，愈光滑，也愈容易脫模。但對(duì)于為了保證裝配質(zhì)量，需要機(jī)加工的襯氟塑料面可降低要求，減少生產(chǎn)成本。

    模具的制作加工最好采用數(shù)控機(jī)床加工，也可采用線切割、電火花加工，還可采用普通機(jī)床，人工控制加工，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模與企業(yè)實(shí)際情況而定。模具制作的好壞對(duì)襯里層質(zhì)量影響很大，必需由有經(jīng)驗(yàn)的模具鉗工來(lái)完成。
    氟塑料襯里閥門(mén)的襯里加工需要有相應(yīng)的膜壓設(shè)備，如壓力機(jī)、加熱爐、稱料用的天平以及鉗工工具，工作臺(tái)等。
    根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、品種規(guī)格選用相應(yīng)的壓力機(jī)，參照表19-8。
    加熱設(shè)備應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品和種類(lèi)、規(guī)格來(lái)合理選購(gòu)加熱爐。加熱爐的內(nèi)腔應(yīng)能滿足閥門(mén)的最大體積和模具體積所占的空間的要求，加熱爐的功率應(yīng)能滿足模壓工藝的需要，升溫時(shí)間符合襯里工藝要求。加熱爐應(yīng)有溫控裝置和溫度表，溫度表的正負(fù)誤差不超過(guò)5℃。

    模壓工藝以聚全氟乙丙?。‵EP ）為例， FEP（F46）可在330-350℃壓縮成型。如果溫度超過(guò)350℃即很難將工件從模具中取出，還可能使模具受侵蝕，理想的成型壓力是5～8Mpa;冷卻時(shí)在溫度降到200℃前須維持此壓力，如不保持此壓力的話，會(huì)在襯里表面產(chǎn)生凹坑和氣孔。待溫度下降至常溫出模。
    氟塑料襯里車(chē)間應(yīng)保持良好的工作環(huán)境,注意生產(chǎn)安全,特別是人生安全,這是其特殊工作性質(zhì)決定的。
    （1）聚全氟乙丙?。‵EP）在燒制過(guò)程中或樹(shù)脂溫度達(dá)（230℃）的高溫場(chǎng)所必須安裝局部排風(fēng)設(shè)備進(jìn)行充分換氣，切勿吸入分解氣體，達(dá)到360℃高溫時(shí)，熱分解加劇，可能產(chǎn)生氟化氫氣體。人吸入此氣體可能出現(xiàn)類(lèi)似患流感時(shí)的綜合癥狀。
    （2）抽煙前應(yīng)洗手，因?yàn)檎秤芯廴冶。‵EP）粉末吸煙有可能吸入分解氣體。
    （3）聚全氟乙丙?。‵EP）燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，絕對(duì)不允許燃燒廢料，廢料應(yīng)采用填埋處理，或委托專業(yè)廢棄物處理公司處理。
    （4）模壓工作間應(yīng)保證人流和物流暢通，車(chē)間內(nèi)應(yīng)設(shè)人行通道（1.5m寬）和車(chē)行通道（3m寬）。對(duì)危及人身安全的設(shè)備及區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全標(biāo)志牌。
    （5）各種高壓電線電纜應(yīng)安置在專門(mén)的地溝或管道內(nèi)，模具應(yīng)設(shè)置專門(mén)的貨架分類(lèi)存放，定期檢查，保證精度,工作面不得有銹蝕損壞。氟塑料等貴重原材料應(yīng)有專門(mén)的存放庫(kù)房，并由專人負(fù)責(zé)保管。工具應(yīng)擺放整齊。
    （6）模壓車(chē)間應(yīng)保持空氣流通、清潔衛(wèi)生，有良好的工作環(huán)境，做到安全生產(chǎn)。