之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應用案例，現在介紹固定式鈦合金球閥設計計算其中鐵制固定式球閥，以其良好的密封性，優異的耐蝕性能及適應高的工作壓力等特點，廣泛應用于石油、化工行業。目前，國內沒有固定式鈦球閥，只有浮動式鈦球悶，在世界上只有美國、德國、日本等少數國家可以生產固定式鈦球閥，為了滿足石化行業使用工作壓力高、密封性好、具有良好的耐蝕性等要求，拓寬鈦材的使用范圍，進行了固定式鈦球閥的設計與研制．研制出了 DN80，DN50，DN40，DN25，且使用壓力高達 9.8MPa 的固定式鈦球閥，*，為批量生產奠定了基礎，為大型石化企業耐腐蝕設備的國產化改造提供了技術及物質保證。
本文闡述固定式鈦球閥的設計計算過程，主要研制工藝及其特點。鈦是一種具有高度化學活性的金屬。但是，它對許多腐蝕介質都呈現出特別優異的耐腐蝕性。原因是鈦和氧有很好的親和力，極易與氧反應而在其表面生成一層堅固而致密的鈍性氧化薄膜。在許多苛刻腐蝕工況介質中，這層氧化薄膜十分穩定，較難溶解，即使遭到破壞，只要有充足的氧，也能自行修復而很快重新生成。鈦閥門主要是利用鈦金屬材料在強腐蝕環境中氧化薄膜有很好的穩定性和自鈍化能力，這一特性來抵抗多種苛刻工況強腐蝕。鈦閥門能否抵抗工作環境介質的腐蝕，關鍵在于其表面的“鈍性氧化薄膜”在腐蝕介質中的化學穩定性。對于中性，氧化性，弱還原性介質環境“鈍性氧化薄膜”本身就有著很好的穩定性。對于高溫或PH值較低的還原性腐蝕介質，為提高其“鈍性氧化薄膜”的穩定性，可通過加入緩蝕劑(如空氣、水、重金屬離子和陰離子等)，如鈦表面離子改性處理，陽極化處理等方法，來提高“鈦”在還原性介質中的耐腐蝕性及表面硬度
1 固定式鈦合金球閥設計計算設計與研制
1.1 設計計算
1.1.1 設計技術參數
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥該球閥閥前，閥后閥座都能密封，即所謂雙向密封特性，利用自帶的排放閥，閥體中腔可向外排放。樞軸采用防吹出保護結構，低摩擦系數的軸承等。明精閥門公司具有性能優異，可靠性高，用途廣泛，價格合理等優點，適用于化工、石油、天然氣、冶金、等行業及含硫化氫介質、雜質多、腐蝕嚴重的天然氣長輸管。
產品特點
1、流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。
2、結構簡單、體積小、重量輕。
3、緊密可靠。它有兩個密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實現*密封。在真空系統中也已廣泛使用。
4、操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。
5、維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。
6、在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。
7、適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。
8、由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質中。
工作介質：醋酸；
使用溫度：225℃；
設計壓力：9.8MPa；
公稱通徑：80mm。

1.1.2固定式鈦合金球閥設計計算 材料選擇
根據使用溫度及醋酸的濃度，查知鈦的腐蝕率為 ＜0.127mm/a，和耐蝕不銹鋼及其它有色金屬相比，選擇 TA2即符合使用條件；根據使用的工作壓力，為了保證其結構強度，選擇 TA2 鍛造件；根據使用溫度、工作壓力，選擇柔性石墨和浸銻石墨做密封材料。
常用的鈦及鈦合金材料有：TA1、TA2、TA9、TA10、TA12、TC4、Gr2、Gr3、Gr5、Gr12、Gr31
鈦閥門在大氣、淡水、海水、高溫水蒸汽中，幾乎不腐蝕；
鈦閥門在堿性介質中非常耐腐蝕；
鈦閥門在抗氯離子(CI)能力非常強，具有優良的抗氯離子耐蝕能力；
鈦閥門在王水、次氯酸鈉。氯水等介質中有很好的耐腐蝕性；
鈦在有機酸中的耐蝕性視酸的還原性或氧化性大小而定；
鈦閥門在還原性酸中的耐蝕性，視介質是否有緩蝕劑而定；
鈦閥門重量輕，機械強度高，廣泛應用、領域。
鈦閥門由于它的性價比高，能抵抗多種腐蝕介質的侵蝕，在民用耐腐蝕工業輸送管線中，可解決不銹鋼、銅或鋁材料閥門難以解決的腐蝕問題。具有安全、可靠，使用壽命長等優點。廣泛應用于氯堿工業、純堿工業、制藥工業、化肥工業、精細化工業、紡織纖維合成和漂染工業，基本有機酸和無機鹽生產，硝酸工業等。

1.1.3 固定式鈦合金球閥設計計算設計計算
（1）閥體壁厚的設計
采用公式：SB=DN(K0-1)/s＋C，計算結果為 16 mm
（2）閥蓋與閥體之間聯接螺栓的選擇
根據使用壓力，選擇 1Cr18Ni9Ti 螺栓，選取 M30mm×55mm 的螺栓 8 個即可滿足強度要求。
根據公式算得進、出口法蘭蓋與閥體之間連接螺栓用 M30mm×45mm 的 1Cr18Ni9Ti 螺栓 8 個，即可滿足強度要求。
操作和使用　　
1）操作前須確認管路和閥已被沖洗過。

　　2）閥的操作按執行機構輸入信號大小帶動閥桿旋轉完成：正向旋轉1/4圈（90°）時，閥關斷。反向旋轉1/4圈（90°）時，閥開啟。

　　3）當執行機構方向指示箭頭與管線平行時，閥門為開啟狀態；指示箭頭與管線垂直時，閥門為關閉狀態
1.2 技術關鍵
由于使用壓力高達 9.8MPa，因此，密封及承壓是技術關鍵，在研制過程中，采用了 3 項措施，解決了這一關鍵技術問題。
① 保證球體與上下球桿的同軸度；
② 保證上下球桿與 Φ80mm 通孔的垂直度；
③ 保證球面粗糙度。
通過設計專門的工裝胎具及加工與密封工藝，達到了密封與承壓目標，一次試較成功。

1.3 固定式鈦合金球閥設計計算結構特點
鈦制固定式球閥與浮動式球閥相比具有以下 3 個特點。
（1）在密封原理上，采用后密封。
（2）適用于高壓、粘稠液體。
普通的浮動式鈦球閥在高壓時不可靠，在介質為粘稠液體時，球與密封環之間微小的浮動間隙易造成堵塞，從而使閥門啟閉困難或失去密封作用。而采用固定式鈦球閥，因使用了彈簧，使密封環與球體始終保持緊密接觸，利用高壓介質達到良好密封的效果。
（3）采用線密封
普通浮動式鈦球閥的球體與密封環之間為球面密封，其單位面積上的密封比壓小，且在高壓時，微觀面上的凸凹點易引起泄漏，達不到密封要求。而固定式鈦球閥其球體與密封環之間采用線密封，增加了單位面積的密封比壓，且壓力越高，密封的效果越好，從而保證了高壓工作的可靠性。鈦合金材料雖然具有很多的優異性能，但卻存在不耐磨損的缺點。該缺點會導致由鈦合金材料制造的球軸與閥座組成的對偶件的耐磨性能下降，從而影響球閥的密封性能和使用壽命。本文采用微弧氧化技術對閥體、球軸進行表面硬化處理（見圖4），從而提高其耐磨性能。同時，有效防止在使用中與鈦合金接觸的由銅、鋼、銅基合金制造的附件產生加速腐蝕現象。

2固定式鈦合金球閥設計計算 結論
（1）設計研制的固定式高壓鈦球閥，滿足了石化工業的需要，使用情況良好。
（2）固定式高壓鈦球閥具有高壓使用可靠、密封良好等特點。
（3）設計研制的固定式高壓鈦球閥，在技術水平上屬國內，且達到了同類產品水平。與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組?