節流閥閥瓣與閥桿連接結構改進(jìn)

　　分析了節流閥閥瓣涂層剝落或破碎的原因，論述了閥瓣與閥桿采用浮動(dòng)連接結構的特點(diǎn)，計算驗證了新結構的可靠性。

1、概述

　　節流閥是油田鉆井過(guò)程中井控的重要裝置。由于節流閥進(jìn)出口壓力差較大，介質(zhì)在閥瓣和閥座之間高速流動(dòng)，使閥瓣噴涂的硬質(zhì)合金層剝落或破碎，影響閥門(mén)的使用壽命。本文介紹一種閥瓣與閥桿浮動(dòng)連接方式，消除了深層剝落的缺陷。

2、工作原理

　　節流閥( 圖1) 通過(guò)手輪旋轉帶動(dòng)閥桿上下移動(dòng)，調節閥座與閥瓣之間的環(huán)形面積，實(shí)現油井流量和壓力的控制。為減小介質(zhì)對閥瓣和閥座的沖刷，閥瓣一般選用硬質(zhì)材料，并作出頂尖角為14° ～18°的流線(xiàn)型圓錐體( 圖2) 。

3、結構分析

　　為了降低成本和提高可加工性，閥瓣與閥桿連接普遍采用整體式或釬焊式。

　　整體式閥桿與閥瓣連接是在鐵基材料制做的閥桿端部加工閥瓣，在閥瓣表面噴涂Ni 60 硬質(zhì)合金粉末( 圖3) 。整體式的優(yōu)點(diǎn)是鐵基材料容易加工，力學(xué)性能均一，穩定。缺點(diǎn)是噴焊Ni60 涂層不能太厚，一般不超過(guò)3mm。焊層太厚，或者焊接及焊后的熱處理控制不好容易導致涂層分離或剝落，露出基體，導致閥桿基體受沖刷，刻度調節失效。另外閥桿屬于長(cháng)桿狀零件，在焊接，冷卻過(guò)程中會(huì )出現彎曲，扭轉等現象，真空技術(shù)網(wǎng)（http://likelearn.cn/）認為雖經(jīng)校正后還是會(huì )在裝配時(shí)偏磨閥座，使設計參數與實(shí)際參數差別較大。

圖1 節流閥

　　釬焊式閥桿與閥瓣連接是將鐵基閥桿與YG8制做的閥瓣通過(guò)釬焊的方式連接在一起。釬焊式的優(yōu)點(diǎn)是YG8 材料余量大，使用壽命長(cháng)。缺點(diǎn)是釬焊需要用氧乙炔火焰加熱，用銅做粘合劑。由于粉末冶金材料存在原始裂紋，在交變載荷作用下使裂紋擴張，外力作用是閥瓣擠裂材料原因，以及焊接時(shí)溫度的驟升驟降等原因都會(huì )使YG8 閥瓣因使用過(guò)程中的震動(dòng)或沖擊等因素造成YG8 閥瓣開(kāi)裂，破碎，斷裂，堵塞節流孔，引起生產(chǎn)事故。

圖2 桿體與錐體連接結構

圖3 閥瓣表面等離子弧噴焊

6、結語(yǔ)

　　節流閥閥桿與閥瓣的浮動(dòng)連接方式能夠避免焊接造成的零件變形或涂層脫落等問(wèn)題，不需要做焊接檢測，不受天氣、設備和焊工技能等的影響，僅僅通過(guò)機加工和簡(jiǎn)單的裝配即可以完成，而且能夠更好的保證產(chǎn)品的質(zhì)量和延長(cháng)閥門(mén)使用壽命。閥桿與閥瓣浮動(dòng)連接的節流閥在油田試用一年，效果良好，未出現閥瓣損壞和失效的故障。