5 结构设计

采用压力自密封阀盖结构，以DN200 mm,PN25MPa锻钢闸阀为例，其结构简图如图1所示。闸板设有单闸板、双平行式及双分开锲式闸板3种结构;阀座设有锲式或平行双阀座两种结构等。

5. 1 主体零件结构

5.1.1 主体零件结构设计

由于高压加氢装置的工况条件对其介质材料本身存在的缺陷比较敏感，如果材料中有非金属夹杂、夹渣、气孔、裂纹等不连续缺陷，容易导致氢气的积聚，常温下会因其形成的局部高压而引起氢变形，甚至诱发微裂纹，同时也会使材料脆性恶化(氢脆)。高温下，这些缺陷更利于氢致内部脱碳的进行，从而加快材料氢腐蚀破裂的进程。而硫化氢介质则对材料的外部不连续缺陷比较敏感，尤其是在湿硫化氢环境下，外部的不连续缺陷往往成为应力腐蚀开裂的诱因。因此，针对加氢阀的工况条件，对主体零件如阀体、阀盖等均采用组织致密的锻造结构。为了防比由于介质中的PH值、H2S浓度和应力等因素造成阀门应力集中薄弱区域出现硫化物应力腐蚀开裂(简称SSC)的情况，在阀体等零件结构设计时，对拐角处最大限制地加大过渡区圆角半径，使阀体壁厚从小到大平缓过渡，与介质接触的内部结构不出现尖角，全部用圆角过渡。

5. 1. 2 阀体零件结构工艺性分析及通用化结构设计加氢装置用高压力级锻钢闸阀研制过程中最大问题是阀体锻件的形式。由于我国多向模技术在阀体上的应用尚处于起步阶段，DN150 mm以上的阀体多向模锻造设备仍为空白，所以阀体锻件的结构工艺性相对较差。同时多向模制造成本非常昂贵，依靠单个阀门制造商难以形成批量来吸收消化模具费，所以现阶段加氢阀阀体的锻件形式界于自由锻和模锻之间的半自由锻。

基于半自由锻的材料成本高、生产周期长，作者研究了DN150一300 mm阀体，压力级为DN15, 25,42 MPa阀体内径与外径之间的关系，即压力级高、内径小、壁厚大，这种规律使相同口径不同压力级阀的通道外径及中部外径尺寸的差值较小，在有限元分析的基础上将绝对差值及相对差值均较小的通道外径及中部外径进行统一，使同口径不同压力级的锻造轮廓具有共同的通道外径及中腔外径。以DN200 mm &PN25 MPa,DN200 mm & PN42 MPa产品为例，其阀体零件见图2、图3，其通道外径均为小274 mm、中腔外径均为小357 mm。这一特性可使锻模中占据最大成本的模腔具有通用性，改变下料尺寸及冲孔的冲头即可得到不同压力级的阀体锻件，大大节约了昂贵的模具费用。而楔式闸阀、平行双阀瓣闸阀及楔式双阀瓣闸阀3类同口径不同压力级的阀体通用性设计极大地提高了压力自密封阀的通用化程度，大大提高了多向模锻工艺在我国高端阀门市场推广的可行性。

5. 2 密封结构

采用压力自密封阀盖结构。尽管压力自密封阀盖结构复杂、加工要求高、影响密封的环节多，但不存在螺栓连接阀盖在长期交变应力状态下蠕变松驰的致命缺点，并具有螺栓连接阀盖无法比拟的锻打工艺性及材料成本的优势。结合长期实际经验，选用自密封楔角为20-25。自密封阀盖结构。