方钻杆旋塞阀密封设计

密封性能是方钻杆旋塞阀主要指标之一。密封结构由主阀体孔与上下阀座衬套间的密封、球体与阀座之间的密封、旋钮与阀体旋钮之间的密封三部分组成。高压下,上、下阀座之间的密封仍然是金属对金属之间的密封起作用,但PTFE环的低摩擦系数和减摩作用对减少摩擦力矩有很大作用,容易实现初始接触密封,能加速关闭旋塞阀。文章提出旋塞阀球体与阀座之间的密封,并全面阐述它们的密封机理、密封结构以及材料的选择与强化。     

方钻杆旋塞阀的失效分析

方钻杆旋塞阀结构简单、操作方便、使用较可靠，已成为钻井钻柱内防喷系统的重要组成部分，在现场广泛使用。方钻杆旋塞阀的主要失效形式有3种：①强度失效，主要由阀本体的早期疲劳断裂所引起，引起强度失效的原因是结构尺寸不合理、材质差、热处理不当；②阀的球体转动失效，这是因为球体与阀座间的摩擦力矩过大，严重锈蚀，阀座发生塑性变形和密封面卡住了固体颗粒，转动失效的根本原因是球体和阀座间的摩擦力过大造成的；③密封失效，旋塞阀的密封结构由3部分组成，其中球体与上阀座间的主密封尤为重要，如若失效，旋塞阀作为截止阀的功能就完全丧失。为此，在失效分析基础上提出了减少上述3种失效的措施     

液化天然气用固定球阀阀座密封性能研究进展

对液化天然气用低温固定球阀阀座与阀体之间的密封、球体与非金属阀座之间的密封、球体与金属阀座之间的密封进行了密封性能研究进展分析,总结了低温固定球阀阀座密封存在的主要问题及解决方法,提出了低温球阀设计中的关键点。为国内液化天然气低温阀门的生产、设计提供了相应的设计参考方案和解决问题的思路。     

可防溅钻井液的螺旋式双作用方钻杆接头

现用防溅钻井液的方钻杆接头结构单一，防溅效果差。主要存在两点不足：①采用直接关闭方式，夹在阀体与阀座之间的干涉物滞留其中，影响密封效果；②只有1，个弹簧起作用，阀座对阀体的撞击力大，使用两三口井后阀体和阀座的耐磨硬镀层被破坏，丧失密封作用。牡丹江建材石油机械厂赵厚良等于2004年研制出的可防溅钻井液的螺旋式双作用方钻杆接头经现场应用表明可大大改善这种状况。     

一种新型方钻杆旋塞阀的研究

一种新型方钻杆旋塞阀, 采用了完整的密封及润滑结构的转动副, 球体配合承载转轴, 有效的将转动摩擦副从球体阀座转移到转轴保持架上, 从而减小摩擦力臂, 改善摩擦配合面的工作环境。新型方钻杆旋塞阀额定工作压力７ ０ＭＰ ａ , 在３ ５ＭＰ ａ 压差下能够人工开启、 关闭, 和普通旋塞阀相比不易卡死, 关闭可靠, 能在高压差下人工轻易打开, 有效解决了普通旋塞阀在高压差情况下不易打开的缺点, 确保了井控安全。试验表明, 其开关力矩只有普通旋塞阀的１ ／ ３～ １ ／ ２ , 可在３ ５ＭＰ ａ 压差下顺利开关, 并能有效防止钻井液介质卡阻。     

钻井用内防喷压差自密封式旋塞阀结构改进

为了解决在役旋塞阀摩擦力矩大、阀芯旋转困难以及密封不严等问题,通过对目前旋塞阀结构的优缺点分析,找出旋塞阀失效的主要原因。利用压力自平衡和压差自密封原理,对旋塞阀的结构进行改进,设计了一种新型钻井用内防喷压差自密封式旋塞阀。通过对旋塞阀主密封面的密封比压计算和旋转系统的三维有限元接触分析,确保密封面上的材料满足强度要求,且能实现有效密封,使其更好地服务于钻井现场,同时为顶驱内防喷装置的设计和改进提供参考。     

焦炭塔平板闸阀式自动顶盖机首次工业应用

介绍了延迟焦化装置焦炭塔塔顶使用的新型平板闸阀式自动顶盖机的结构特点及使用情况。平板闸阀式自动顶盖机由阀体部分、中间支架及动力油缸、电液控制柜等组成;平板闸阀式自动顶盖机阀体为扁平结构,阀体下端直接与焦炭塔顶法兰联接,阀体上端可与带钻杆导向装置的油气排放筒联接;阀板与阀座密封采用双重金属硬密封外加蒸汽辅助密封的形式,使得密封更加安全可靠。自动顶盖机与焦炭塔顶、塔底温度联锁,确保操作安全可靠。平板闸阀式自动顶盖机结构简单,密封性能良好,使用便捷可靠,全封闭的系统可避免油气外漏,是焦炭塔自动顶盖机的更新换代产品。     

PFF65-140型硬密封圆弧平板闸阀结构改进

PFF65-140型平板闸阀在140MPa超高压力作用下,阀板和阀座表面的硬质合金层经常发生爆裂失效。通过受力分析,原密封结构的比压大于标准值,阀板存在应力集中区,阀座基体的变形大,这些因素是导致其硬质合金层失效的原因。改进了阀板和阀座的结构,使其受力合理;并控制阀座、阀体阀座孔的装配间隙小于0.2mm。经过改进后,该阀的加工工艺简单、制造成本低、强度高、密封可靠,能够满足140MPa井口装置的使用要求。     

金属密封三偏心球阀结构特点及应用

金属密封三偏心球阀是一种新产品,应用于高温高压及工艺介质要求较苛刻的工况,目前国内有的阀门制造厂已研制成功。阐述了该类阀门的结构特点、密封原理（包括普通球阀、双偏心球阀及三偏心球阀）,以及3种阀门的性能对比,三偏心球阀的优点、其设计采用有限元分析,对阀体的强度和刚度、阀座、密封环的接触应力和刚度、阀杆的强度和刚度进行了分析,并介绍了密封圈和阀座密封面的加工和此种阀门的应用工况。     

508mm(20英寸)通径中压球阀的试制

新研制的508mm(20英寸)中压球阀广泛用于石油、天然气、市政工程供气、供水等行业,该大口径球阀设计了新型C形金属密封环组件,用于自紧阀杆密封机构;在阀座与球体之间采用整体碟形弹簧和新型阀座密封填料,以保证高压密封,提高使用寿命;采用了空心球体结构和分段冲压成形加工工艺,有效地保证了球体的加工精度和质量,降低生产成本;对其中结构复杂的球体进行了ANSYS应力和变形分析计算,在结构设计中,充分考虑了球阀的密封、防火、启闭传动及制造工艺的要求。该产品最终按照APISpec6D(20版)《管线阀门规范》进行试验验收,其各项指标均达到设计要求。     

方钻杆旋塞阀的失效与受力分析

针对现场使用的方钻杆旋塞阀主要存在阀体断裂、高压下阀球转不动和主密封试压无压力等问题，对方钻杆旋塞阀各种失效的原因进行了分析，对其受力情况进行了研究，并提出了结构改进和使用方面的建议，对阀的设计具有一定的参考价值。     

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。     

井口装置参考资料

(一)O—C—T“20”型闸阀(图1) O—C—T闸阀的优点 1.O—C—T闸阀具有下流阀座,当阀门开启或关闭时,下流阀座可减轻因高速引起的冲蚀,可以注入特氟隆(一种密封膏的商标名称)重新增强其密封能力。特氟隆通过阀体外部注射孔注进并流至阀座周围和     

水下平板闸阀阀座密封技术探讨

水下平板闸阀阀座密封的可靠性和稳定性直接影响水下生产系统的正常运行。通过对水下闸阀密封试验测试、几种典型阀座密封结构及密封机理、闸阀关键部件材料选择和热喷涂技术等进行阐述,得出水下闸阀阀座密封结构设计要求点,即首先根据油气介质的工作压力、气质条件来确定密封方式;其次是设计的阀板与阀座金属密封面在低压状态下必须具有自密封性;再者是设计的阀板与阀座需始终保持浮动状态;最后是应选择合适的阀座与阀板密封面喷涂材料及喷涂工艺。建议我国应加大水下闸阀阀板与阀座金属密封面涂层材料的自主研发,深入研究热喷涂后的腐蚀行为测试方法,确定不同工况下涂层材料的选择方案及依据。研究内容可为我国的平板闸阀国产化研制提供参考。     

LNG装置用深冷球阀设计特点

介绍了液化天然气(LNG)装置深冷球阀结构材料和密封副材料的选择要求,液氮深冷处理是深冷球阀制造必不可少的工艺。球阀采用延长阀盖和滴水盘设计,保证填料函的密封性能和阀门正常工作。针对阀座密封结构的特点,重点分析了单活塞效应阀座和双活塞效应阀座的结构特点及密封原理,由于阀座与阀体密封处结构特点不同导致两者密封方向不同。结合LNG工况,深冷球阀应选用双隔离与排放阀(简称DIB)中的1型或2型。低温密封性能是深冷球阀的关键性能指标,阀门应在低温模拟工况下进行试验,并取得权威机构进行的型式试验认定。     

F-1300钻井泵液力端阀座的接触分析

为了延长阀座的使用寿命,提高钻井效率,结合相关资料,利用有限元软件采用接触单元对F-1300钻井泵阀座、阀体、液缸之间的接触应力和静应力进行接触分析。采用轴对称单元建立的有限元模型进行平面分析,且将所有的面-面接触均简化为线-线接触。分析结果表明,阀座失效的主要原因是阀座与阀体之间中下部的接触应力过大及阀座中下部的Mises应力过大;阀座与液缸的接触应力及两者的Mises应力都较大。要提高阀座的接触应力和抗胶合能力,应该提高阀座与液缸和阀体接触部位的局部硬度,阀座与液缸和阀体的接触应力约70MPa为宜。     

串联式干气密封在脱乙烷塔回流液泵上的应用

分析了脱乙烷塔回流液泵接触式机械密封频繁失效的原因，选用串联式干气密封及控制系统对泵密封进行改造，第一级(主密封)为机械密封，第二级(次密封)为干气密封，主次密封间通人0．6—0．8MPa的氮气，提高主密封的背压，避免液态烃过早汽化，从而提高主密封的性能，延长了它的使用寿命。运行结果表明，这种类型的密封结构适合低温液态烃泵的使用。     

PTFE颗粒对脲基润滑脂摩擦学特性的影响

采用微纳米聚四氟乙烯(PTFE)颗粒作为脲基润滑脂的添加剂。利用四球摩擦磨损试验机考察了微纳米PTFE颗粒添加剂的用量对润滑脂的摩擦学性能和极压性能的影响,用光学显微镜考察了磨痕表面的形貌,并测试了两种含微纳米PTFE颗粒试样的理化性能。结果表明,当微纳米PTFE颗粒添加量为1%时,润滑脂具有最佳的摩擦学性能。微纳米PTFE颗粒改善润滑脂摩擦学性能主要与其本身润滑性能较好有关。在摩擦中PTFE颗粒随润滑脂一起进入摩擦表面,在摩擦表面上形成PTFE颗粒与基体材料的复合层,阻止金属与金属的直接接触,减小了摩擦,降低了磨损。     

轨道球阀结构特点与密封性能研究

西气东输场站计量撬大量使用进口ORBIT轨道球阀.针对轨道球阀出现较多的密封失效问题,分析轨道球阀的工作原理、结构特点,以及常温工况轨道球阀的密封阀座特点和内漏检测方法.结合生产运行经验指出内漏的危害,研究关阀不到位、阀门安装方向错误、固体杂质聚集耳轴套、球体密封面冲蚀、密封面垫粘杂质或阀座密封环损伤以及阀门组件运行磨...     

气体钻井连续循环短节主通阀的设计与分析

气体钻井连续循环短节主通阀可能会遇到阀本体强度失效、阀球转动失效和密封失效等问题。对气体连续循环短节主通阀阀球进行了力学分析,计算出靠人工转动阀球打开主通阀时阀体上、下所需的压力差。对主通阀阀体进行了局部三维分析,分析结果表明,最大应力出现在4个上开口挡圈与阀体的作用面上靠近凹槽根部,最大应力达192.8 MPa,满足强度条件。对主通阀密封进行了设计和计算,主通阀在内、外压差从5 MPa到35 MPa的变化过程中,主通阀的密封副所受作用力都大于密封面必须作用力,保证了所设计的主通阀满足密封性能要求。