根據氫氣特性，閥門主要部件材料選擇如下

閥體、側蓋、Hastelloy C-276；

球體Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢；

閥座Hastelloy C-276+鈷基+碳化鎢；（球閥用Hastelloy G30）

閥桿XM-19；

彈簧Inconel X-750；（這二項與介質接觸，抗腐蝕能力是否可行？）

緊固件B7+噴氟；

中法蘭密封材料石墨+O型圈（氟橡膠）。（數據表要求在250°C下穩定動行，氟橡膠可行否？）

球體與閥座屬于內件，暴露與介質之中。閥座與球體之間采用金屬硬密封接觸。

閥座、球體表面采用先堆焊鈷基合金(先熱噴鈷基合金然后碳化鎢再噴鈷基合金，厚度達1mm以上，重熔處理)，然后鈷基表面再采用的“鎳包碳化鎢超音速熱噴涂并重熔工藝”的硬化處理。提高密封面的耐磨性和硬度及抗沖刷性。

WC是一種高硬度、高強度和高耐磨性兼備的硬質合金，它的粒度一般為0.2～1.0µm以下，大部分在0.5µ,m以下，具有硬質合金的高硬度和高速鋼的強度。其硬度不小于HRC68，結合強度不小于70。

本公司生產的硬密封球閥，閥座、球體表面采用鎳包碳化鎢（在Ni60中加入一定比碳化鎢）超音速熱噴涂。厚度可達0.5～0.8mm。以保證密封面不受介質及其中棵粒物的影響；降低表面的摩擦系數，提高表面抗磨損性能，它具有耐磨、減摩、耐熱、耐腐蝕、摩擦系數低、防咬合等特點，能改善表面性能，提高壽命。

在噴涂后工件整體進行重熔熱處理，減少硬質合金表面的孔隙率，提高涂層致密度，增加噴涂的硬質合金與本體的結合力，與底材更牢固地粘結,使其成為一體。可有效地抑制裂紋的產生和擴展，從而提高涂層的硬度和韌性，并獲得適當的硬度/韌性比和降低殘余應力提高密封面的硬度和耐磨性。從而具有較高的承載能力。從而大大的提高了閥門的使用受命。

（噴涂表面含球流道和閥座流道，沖刷和腐蝕共同做用下，從沒有硬化的表面開始）

彈簧材料的選擇

為了能夠滿足工況的需求，抗氫腐蝕，同時又要有良好的機械性能，能夠提供密封所需要預緊力，因此采用了inconel X-750合金材料。

閥桿材料的選擇

閥桿的設計與球體分離，便于維修，以及更換密封材料。閥桿與球體連接傳遞扭矩。閥桿可以選用高強度的XM-19（耐腐蝕上可能不行），表面鍍ENP，提高硬度。

閥體與側體的密封材料選擇

閥體與側體之間選擇夾不銹鋼石墨纏繞墊，可以起到密封和防火功能。在閥體與側體之間增設了O型圈（諾是金屬的可以，橡膠類O形圈可能溫度上不可以），作為一級密封。纏繞墊作為次級密封。如下圖所示

螺栓和螺母的選擇

螺栓和螺母選用ASTM A193-B8M和ASTM A194-8M，適用溫度范圍-29~180℃。材料符合NACE 標準要求。

4、設計方案結構示意圖

5、結構特點

本球閥通過球體90°旋轉打開或關閉，實現管路的聯通與切斷功能。

閥門通過閥桿上鍵與執行機構（電動、氣動、蝸輪傳動、液動或氣液聯動等）連接。執行機構輸出力矩，傳遞于閥桿，閥桿帶動球體旋轉90°，實現閥門啟閉動作。

球體與閥座圈之間的緊密貼合，以及合理的材料選擇與精密的工藝加工，決定了作為截斷介質的密封副匹配。

閥座后面的彈性元件提供了閥座與球體之間密封所需要的最小預緊力。同時，閥座圈的密封面設計滿足密封所需的必須比壓和許用比壓。當閥門在環境溫度變換時，球體密封面和閥座密封面產生收縮或膨脹，導致密封效果受到影響。此時，閥座后面彈性元件起到自調節功能，將閥座調整到位置，發揮了閥門密封性能。閥座密封面與球體密封面長期磨損的情況下，壓縮量逐漸減少，也影響了閥門的密封效果。此時，閥座后面的彈性元件與介質的作用力將閥座推向球面，壓縮量得到了一定補償，閥座起到了活塞作用。此外，當閥腔壓力過大時，為了防止中腔截壓過載的危險，具有活塞作用的下游閥座，在中腔壓力下閥座被推開脫離球面，中腔壓力得到泄放，起到了自泄壓功能。（要求壓力泄放到上游）這也是活塞閥座的另一功能。閥座的結構設計符合API 6D要求。

本球閥結構屬于硬密封球閥。閥門為分體式結構，球體與閥座從側端裝入。

閥體采用哈氏合金鍛鋼材料。化學成分和機械性能符合ASME 標準要求。

閥桿是傳遞閥門扭矩的關鍵件，閥桿表面加工的光潔度影響整個閥門的扭矩。提高閥桿表面的硬度，可以減小閥桿的磨損。為此，閥桿采用了精加工、滾壓、拋光等工藝。閥桿表面光潔度可達Ra 0.2~Ra0.4，閥桿通過鍍鎳磷工藝提高了表面硬度。

閥桿上設計了防靜電結構，保證了球體與閥桿，以及閥桿與閥體之間的金屬連接。符合相關設計標準要求。

球體與閥座的加工是整個閥門密封性能的關鍵。球體和閥座采用鍛件材料加工而成，球面和閥座密封面先堆焊鈷基合金，然后超音速噴焊混合硬質合金。球體在加工中嚴格控制了球面的圓度，達到0.005mm。球體和閥座密封面噴涂層加厚。密封表面采用High velocity oxy-fuel (HVOF)超音速噴焊之后，利用Spray and fuse (S&F)重熔技術，增強了硬質合金與基體之間的結合力。

球體與閥座使用專用設備進行配對研磨。裝配之前，再經過技師們的手工研磨和測試，使密封面的光潔度可達0.2以上，以保證球體密封面和閥座密封面99% 接觸。從而使泄漏等級達到FCI 70-2 VI級（ASME B16.104）。

這種球面與閥座密封面材料匹配以及特殊的密封面加厚層工藝，保證了閥門長壽命特點。

的閥座次密封以及閥桿密封的設計，引進了的唇形密封座（Lipseal）。并結合了自身多年的特種閥門設計研發經驗，以及各類金屬密封圈的研制經驗（如金屬C型圈，空心金屬O型圈，金屬U型圈等），將其改進，達到了更優密封效果。我公司稱其密封圈為U型彈簧蓄能增壓密封圈，并向國家局申報了實用型。

浙江摩根閥門有限公司自主研發的U型彈簧蓄能增壓密封圈，采用了金屬U型圈外面包覆PTFE或PCTFE作為密封材料。取代了使用螺旋彈簧做骨架的唇形密封座（Lipseal），避免了重疊或焊接連接而導致的受力不均現象。U型彈簧蓄能增壓密封圈在不同的溫度與壓力下，經過反復驗證，表明受力均勻，密封良好。如下圖

U型彈簧蓄能增壓密封圈作為閥座后次級密封，可以實現閥座DBB（或DIB）的功能，符合API 6D設計要求。

閥門在溫度劇烈變化中，U型彈簧蓄能增壓密封圈可以根據壓力與溫度的變化自身調節，同時還降低了閥門的扭矩。介質的壓力結合金屬圈的彈性蓄能為密封比壓提供了最小預緊力。巧妙地結構設計，大大的延長了閥門的使用壽命。

閥門閥桿與填料處設計多重密封組合，既設計了柔性石墨防火填料密封，又增加了U型彈簧蓄能增壓密封圈，并O型圈輔助密封。保證了閥門填料泄漏等級滿足MESC SPE 77/312微泄露試驗。密封結構詳見小樣圖。

6、執行機構的選擇

分體式固定硬密封球閥的結構設計，可以滿足客戶對不同執行機構的要求。