閘閥的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用市場(chǎng)大盤點(diǎn)！

閘閥，作為工業(yè)領(lǐng)域中的重要閥門類型，盡管面臨球閥與蝶閥的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但其獨(dú)特的性能與廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域依然穩(wěn)固其市場(chǎng)地位。本期深入探討閘閥的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用市場(chǎng)，揭示其不朽的生命力。

閘閥是比較普遍的通用閥門，廣泛應(yīng)用于水利、冶金等行業(yè)，其普適的使用性能得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。但是，有一種聲音認(rèn)為閘閥正在“消亡”，正在逐漸被球閥和蝶閥所奪走光彩，是真的嗎？

本期《閥門》就來帶你全面了解閘閥到底有多大的能耐。

閘閥是工業(yè)革命的產(chǎn)物，盡管截止閥和旋塞閥等許多閥門已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的一段歷史，但閘閥在行業(yè)中所占據(jù)主導(dǎo)地位也是不爭(zhēng)的事實(shí)。不過直到近些年，閘閥才被球閥和蝶閥搶占了更多市場(chǎng)份額。

閘閥與球閥、旋塞閥和蝶閥的不同之處在于，閥瓣、閘門或閉塞器等關(guān)閉元件，通過主軸或閥桿多次轉(zhuǎn)動(dòng)，在閥桿或主軸的底座上升，離開水道并進(jìn)入閥頂部（稱為閥蓋）。這些以直線運(yùn)動(dòng)打開的閥門也稱為多回轉(zhuǎn)或線性閥門，與直角回轉(zhuǎn)閥門不同，后者的閥桿旋轉(zhuǎn)90度，通常不會(huì)上升。

閘閥有多種不同的材料和壓力等級(jí)可供挑選，尺寸范圍從手掌般大小的NPS ? 英寸到卡車一樣大的NPS 144 英寸都有涉及。

閘閥由鑄件、鍛件或焊接制造的組件構(gòu)成，

其中鑄造設(shè)計(jì)占主導(dǎo)地位，

閘閥最令人滿意的一個(gè)方面在于，它們可以完全打開并使流動(dòng)孔幾乎沒有阻礙或摩擦。

打開的閘閥提供的流動(dòng)阻力與相同端口尺寸的一段管道大概相同，因此，閘閥仍然被廣泛用于截止或開/關(guān)應(yīng)用。

在一些閥門術(shù)語中，閘閥也被稱為截止閥。

對(duì)于調(diào)節(jié)流量或在除了全開或全關(guān)以外的任何方向上操作，

閘閥通常并不是好的挑選。使用部分打開的閘閥進(jìn)行節(jié)流或調(diào)節(jié)流量可能會(huì)造成閥瓣或閥體閥座環(huán)損壞，因?yàn)樵诓糠执蜷_的、引起湍流的流動(dòng)環(huán)境中，閥座表層會(huì)發(fā)生相互碰撞。

閥門結(jié)構(gòu)

從外觀來看，大多數(shù)閘閥看起來有些相似，然而內(nèi)部設(shè)計(jì)卻有所不同。大多數(shù)閘閥由閥體和閥蓋組成，閥蓋包含一個(gè)封閉元件，稱為閥盤或閘門。關(guān)閉元件連接到穿過閥蓋的閥桿，最終與手輪或其他驅(qū)動(dòng)裝置連接以操作閥桿。閥桿周圍的壓力由被壓縮到填料區(qū)域或腔室中的填料限制。

閘閥閥瓣在閥桿上的運(yùn)動(dòng)決定了閥桿在開啟或旋入閥瓣時(shí)是否上升，這種反應(yīng)也定義了閘閥的兩種主要閥桿/閥瓣類型：上升式閥桿或非上升式閥桿 (NRS)。

上升式閥桿是工業(yè)市場(chǎng)上極為受歡迎的閥桿/盤式設(shè)計(jì)類型，而非上升式閥桿則更多地獲得水務(wù)系統(tǒng)和管道行業(yè)的青睞。當(dāng)然，一些仍在使用閘閥且空間狹小的船舶應(yīng)用也采用NRS類型。

工業(yè)閥門中最普遍的閥桿/閥蓋設(shè)計(jì)是外部螺紋和軛架 (OS&Y)。

OS&Y設(shè)計(jì)是腐蝕性環(huán)境的首選，因?yàn)槁菁y位于流體密封區(qū)域之外。

它與其他設(shè)計(jì)的不同之處還在于，手輪連接到閥軛頂部的襯套，而不是連接到閥桿本身，因此當(dāng)閥門打開時(shí)，手輪不會(huì)上升。

閘閥內(nèi)件

閥內(nèi)件與閥門的纖薄程度與貼合程度無關(guān)，它是指承受巨大應(yīng)力或遭受嚴(yán)重侵蝕和腐蝕的閥門內(nèi)部部件。在閘閥中，閥內(nèi)件組件是閥桿、閥瓣座區(qū)域、閥體座和后座。普遍的青銅或黃銅閥門通常具有與閥體和閥蓋相同材料的閥內(nèi)件。鑄鐵和球墨鑄鐵閥門采用全鐵閥內(nèi)件或者青銅閥內(nèi)件。

鋼制閥門可配備多種不同的閥內(nèi)件。鎢鉻鈷合金、哈氏合金、316ss、347ss、蒙乃爾合金和合金20是閘閥閥內(nèi)件常用的材料。

閥瓣設(shè)計(jì)

閘閥的核心是關(guān)閉元件，它有兩種設(shè)計(jì)——楔形或平行閥座。

楔形設(shè)計(jì)自1843年由英國(guó)著名工程師詹姆斯 · 納斯密斯發(fā)明以來，一直備受歡迎。楔形設(shè)計(jì)利用略帶傾斜角度的閥瓣與相同角度的閥體座配合來實(shí)現(xiàn)緊密關(guān)閉。這些閥門通過施加扭矩將閥瓣堅(jiān)固地推入閥座來固定。

有三種類型的楔形閥瓣可供挑選：

·實(shí)心楔形的歷史最長(zhǎng)，一度幾乎所有楔形閥瓣都是實(shí)心類型。

實(shí)心設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是沒有任何靈活性，如果由于極端的溫度波動(dòng)或管道應(yīng)力而造成閥體/閥座變形，實(shí)心閥瓣可能會(huì)卡在閥座中。實(shí)心閥瓣仍然是青銅、鑄鐵、供水和緊湊型碳鋼閥門（API 602類型）的標(biāo)準(zhǔn)配置。

·極為靈活的柔性楔形類型。

通過在其周邊添加凹槽或狹槽，柔性盤可以適應(yīng)溫度變化和不利的管道應(yīng)力而不受約束。柔性設(shè)計(jì)也更容易制造，因?yàn)殚y座表層角度的微小缺點(diǎn)可以通過閥瓣的靈活性來補(bǔ)償。迄今為止，在工業(yè)應(yīng)用中使用的商品閘閥上，柔性楔板設(shè)計(jì)是最普遍的類型。

·分體式楔形由兩件式設(shè)計(jì)組成，每個(gè)閥瓣的背面都有配合面。

這些配合面允許向下的閥桿推力均勻地傳遞到閥瓣表層和閥座上。這種靈活的設(shè)計(jì)還可以避免熱膨脹造成的干擾。但是分體式設(shè)計(jì)有一個(gè)缺點(diǎn)，在骯臟的應(yīng)用中，殘留物或碎屑可能會(huì)在半盤之間結(jié)塊，造成閥門的錯(cuò)位甚至堵塞。分體式楔形設(shè)計(jì)常見于不銹鋼和高合金閥門以及許多小型青銅閥門。

楔形閘門由鑄造或焊接到閥體上的凹槽或肋所引導(dǎo)的。這些楔形導(dǎo)向裝置使閥瓣在打開或關(guān)閉時(shí)保持對(duì)齊，并避免閥瓣在打開和關(guān)閉過程當(dāng)中在下游閥座上滑動(dòng)。

另一種閘閥閥瓣樣式是平行閥座設(shè)計(jì)。

平行閥座可以安裝彈簧，以提供更緊密的密封或在上游方向上形成可靠的密封。平行閥座是位置閥座，閥瓣的位置決定密封效果，而不是閥桿施加在閥瓣上的力(扭矩)的大小。

閥體/閥蓋設(shè)計(jì)

閘閥通常由兩個(gè)主要部分組成：閥體和閥蓋，它們構(gòu)成了閘閥的承壓外殼。

這兩個(gè)組件的接口有多種設(shè)計(jì)。

1）螺紋接頭是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，但是它僅用于廉價(jià)的低壓青銅閥門。

2）活接接頭也主要用于青銅閥門，但活接設(shè)計(jì)可以更輕松地拆卸，便于進(jìn)行維修和維護(hù)。

3）螺栓閥蓋接頭是最流行的接頭，用于當(dāng)今工業(yè)應(yīng)用中的絕大多數(shù)閘閥。與螺紋閥和活接閥蓋不同，螺栓閥蓋連接需要墊圈來密封閥體和閥蓋之間的連接處。

4）壓力密封接頭是通過閥體內(nèi)的流體壓力作用于楔入閥體和閥蓋之間的楔形軟鐵或石墨墊片來激活的。在壓力密封閥門上，閥體腔壓力越高，墊圈上的力就越大。壓力密封閥蓋廣泛用于高壓高溫應(yīng)用，例如電力行業(yè)。

5）焊接閥蓋是一種非常流行的閥體閥蓋接頭，適用于尺寸為?英寸至2英寸、壓力等級(jí)為800至2500的緊湊型鋼制閥門，無需拆卸。

材料及標(biāo)準(zhǔn)

鋼和鐵是閘閥結(jié)構(gòu)中最常用的材料，其中，鋼材料適用于是大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用，鐵材料適用于水、廢水和供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 等應(yīng)用。其他常用的閘閥結(jié)構(gòu)材料包括不銹鋼、青銅和高合金，例如哈氏合金和鉻鎳鐵合金。

關(guān)于閘閥的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB和GB/T，以及機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB和JB/T，還包括團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)以及公司標(biāo)準(zhǔn)等；國(guó)外方面包括美國(guó)石油協(xié)會(huì)(API)、生產(chǎn)商標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (MSS)、美國(guó)自來水協(xié)會(huì) (AWWA) 和美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì) (ASME) 等。

閘閥標(biāo)準(zhǔn)匯總?cè)缦拢?/strong>

閘閥細(xì)分市場(chǎng)

盡管在過去50年里，直角回轉(zhuǎn)閥門占據(jù)了閘閥市場(chǎng)的很大一部分份額，但仍然有一些行業(yè)嚴(yán)重依賴閘閥，包括石油和天然氣等行業(yè)。盡管球閥在天然氣管道方面取得了進(jìn)展，但原油或液體管道仍然是平行座閘閥的大本營(yíng)。在較大尺寸的閥門中，閘閥仍然是煉油行業(yè)等大多數(shù)應(yīng)用的主要挑選。設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和總成本的經(jīng)濟(jì)性是采用這種閥門的重要影響因素。

在應(yīng)用方面，許多煉油廠工藝使用的溫度高于聚四氟乙烯的安全工作溫度，聚四氟乙烯是浮動(dòng)球閥的主要閥座材料。高性能蝶閥和金屬閥座球閥開始在煉油廠應(yīng)用中得到更多使用，盡管它們的總成本通常高于閘閥。而水務(wù)系統(tǒng)領(lǐng)域仍以鐵閘閥為主。即使在埋地應(yīng)用中，它們也相當(dāng)便宜且持久耐用。

電力行業(yè)將合金閘閥用于涉及極高壓力和極高溫度的應(yīng)用。盡管發(fā)電廠中出現(xiàn)了一些新型Y型截止閥和專為阻塞服務(wù)而設(shè)計(jì)的金屬閥座球閥，但閘閥仍然受到使用單位的青睞。

▼現(xiàn)如今，性價(jià)比超高的閘閥仍然是許多服務(wù)應(yīng)用的主要挑選。美國(guó)作家馬克·吐溫曾有一句名言：“關(guān)于我死亡的報(bào)道被過分夸大了?！?盡管球閥、旋塞閥和蝶閥領(lǐng)域幾十年來一直在擴(kuò)大市場(chǎng)份額，但歷史悠久的閘閥也同樣適用于這句話——有關(guān)我消亡的傳言被夸大啦！