螺紋磁性軟密封閘閥的失效模式和影響分析

沈偉

【摘要】本文討論了螺紋磁性軟密封閘閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種失效模式及產(chǎn)生的原因，分析了對(duì)閥門(mén)工作的影響程度，提出了相應(yīng)的預(yù)防和解決措施。

【關(guān)鍵詞】磁性可鎖閘閥； 失效模式； 影響分析

1. 概述

螺紋磁性軟密封閘閥是主要運(yùn)用于市政供水領(lǐng)域的管道控制閥門(mén)，可切斷和疏通管道內(nèi)的介質(zhì)。這類閥門(mén)采用特制的鑰匙，利用磁極同性相斥，異性相吸的原理，控制閥蓋中的銷子，影響壓蓋以及閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)啟閉閥門(mén)，以達(dá)到強(qiáng)制切斷和疏通管道內(nèi)介質(zhì)的目的。為了保證管道網(wǎng)絡(luò)的正常啟閉和控制，需進(jìn)行螺紋磁性軟密封閘閥的失效模式與影響分析（Failure modes and effects analysis – FMEA）。

失效模式是一項(xiàng)在產(chǎn)品出售給客戶之前，用于確定、識(shí)別和消除在系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、過(guò)程和服務(wù)中已知和潛在的失敗、問(wèn)題、錯(cuò)誤的工程技術(shù)。其目的是：（1）確定與產(chǎn)品相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中潛在的故障模式；（2）確定產(chǎn)品及與產(chǎn)品相關(guān)的工藝裝備、制造或裝備過(guò)程中的故障起因，確定減少故障發(fā)生或故障的控制變量；（3）編制潛在故障模式分析表，為技術(shù)、質(zhì)量及車間部門(mén)采取糾正和預(yù)防措施提供對(duì)策。本文討論了螺紋磁性軟密封閘閥的各種失效模式及產(chǎn)生原因，分析了失效形式的影響程度，提出了相應(yīng)的原因和控制措施。

2. 失效模式及原因

螺紋磁性軟密封閘閥作為管道系統(tǒng)中的重要控制部位，失效模式主要體現(xiàn)在閥門(mén)體殼滲漏、密封面泄露、閥門(mén)啟閉卡阻、閥蓋罩空轉(zhuǎn)等。圖1為螺紋磁性軟密封閘閥結(jié)構(gòu)示意圖。

2.1 閥門(mén)體殼滲漏

閥門(mén)體殼滲漏是指閥門(mén)在安裝進(jìn)管道后，在管道中的介質(zhì)流經(jīng)閥門(mén)過(guò)程中，表現(xiàn)在閥門(mén)外表面部位的滲漏。這是螺紋磁性軟密封閘閥常見(jiàn)的失效模式之一。體殼滲漏的現(xiàn)象包括：鑄造的毛坯有氣孔或縮孔縮松、連接螺紋破損、中平面泄露、閥蓋罩處泄露等各處的泄露。體殼滲漏的缺陷將導(dǎo)致介質(zhì)從閥門(mén)的泄露處直接從管道內(nèi)流出，造成浪費(fèi)以及環(huán)境的污染。

2.1.1鑄造的毛坯有氣孔或縮孔縮松

閥門(mén)的主要部件，如閥體、閥蓋等是由鑄造而成的。造成鑄件氣孔的原因主要是鑄造過(guò)程中充滿氣體，在表面皮下位置；縮孔和縮松產(chǎn)生的原因包括鐵液收縮前膨脹量大、型腔壁移動(dòng)、球化處理使鐵液的過(guò)冷度加大等。

2.1.2連接螺紋發(fā)生破損

作為螺紋連接方式的閥門(mén)，其管螺紋部位尤其重要，它是連接閥門(mén)和管道的重要部位。可能存在加工過(guò)程中遺漏螺紋加工工序、拋丸時(shí)鋼丸損傷螺紋、噴涂的粉末進(jìn)入螺紋處、安裝不緊密的原因，會(huì)直接導(dǎo)致連接螺紋部位發(fā)生破損。

2.1.3中平面泄露

中平面是閥蓋與閥體的連接面，由兩個(gè)內(nèi)六角螺栓和EPDM橡膠圈組裝而成。由于閥蓋鑄件的密封圈槽的深度偏小或者深度不均勻、閥門(mén)裝配的扭矩過(guò)大導(dǎo)致密封圈壓出等原因會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)的中平面泄露。

2.1.4閥蓋罩處泄露

閥蓋罩處泄露的介質(zhì)主要是介質(zhì)通過(guò)閥桿和襯套的間隙竄進(jìn)閥蓋的上腔，通過(guò)橡膠墊、緊圈等從閥蓋罩與閥蓋的間隙處流出。其泄露的原因可能涉及到橡膠墊壓縮余量不夠、緊圈螺紋間隙過(guò)大、閥桿O型圈的間隙過(guò)大等等。

2.2 密封面泄露

密封面泄露失效模式是指在閥門(mén)正常關(guān)閉情況下，介質(zhì)從閘板和閥體密封面之間泄露。這是螺紋磁性軟密封閘閥最常見(jiàn)的失效模式之一。原因主要有閥體鑄件開(kāi)檔尺寸過(guò)大、EPDM包膠閘板尺寸偏小、密封面附著異物、閘板橡膠硬度高導(dǎo)致壓縮余量小等。密封面泄露直接導(dǎo)致閥門(mén)的關(guān)閉失效，不能達(dá)到截?cái)嘟橘|(zhì)的作用。

2.3閥門(mén)啟閉卡阻

螺紋磁性軟密封閘閥是利用定制的鑰匙才能實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉，因此與閥門(mén)啟閉有關(guān)的閥桿安裝的垂直度、閘板的壓縮余量、壓蓋與閥桿的位置配合、銷的長(zhǎng)度、銷的表面光潔度、彈簧的彈性模量、銷孔的深度、銷孔內(nèi)的清潔度、磁鋼的強(qiáng)度、磁鋼的位置、磁鋼的安裝極性等等都有可能導(dǎo)致閥門(mén)啟閉的卡阻。

2.4 閥蓋罩空轉(zhuǎn)

閥蓋罩是在閥蓋上端，用來(lái)保護(hù)閥門(mén)磁性控制部位的外殼。閥蓋罩的空轉(zhuǎn)是指鑰匙的旋轉(zhuǎn)，始終不能提升閘板，開(kāi)啟閥門(mén)，只是停留在表面的旋轉(zhuǎn)，沒(méi)有達(dá)到功能性作用。導(dǎo)致閥蓋罩空轉(zhuǎn)的有多種原因：① 閥蓋罩與閥蓋連接的銷脫落。② 磁鋼的位置有偏差、磁鋼的安裝極性相反、磁鋼的強(qiáng)度減弱。③閥桿與閘板的連接螺紋脫落。

3. 失效模式的原因和過(guò)程控制

根據(jù)螺紋磁性軟密封閘閥失效模式進(jìn)行分析，總結(jié)出其原因和過(guò)程控制見(jiàn)表1。

4.結(jié)語(yǔ)

根據(jù)分析的失效模式的原因和過(guò)程控制表，可以為廠家和客戶提供常見(jiàn)的螺紋磁性軟密封閘閥失效模式的分析和主要的控制手段、解決辦法。不同的閥門(mén)，可以根據(jù)各自的具體情況，確定最終的風(fēng)險(xiǎn)度（RPN）值進(jìn)行評(píng)估，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 8464-2008 鐵制和銅制螺紋連接閥門(mén)

[2]蔣軍成. 事故調(diào)查與分析技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社

[3] GB/T 7826-2006. 系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)—失效模式與影響分析（FMEA）程序

[4]韓之俊. 江蘇省企業(yè)首席質(zhì)量官培訓(xùn)教材. 江蘇省質(zhì)量協(xié)會(huì)質(zhì)量研究專業(yè)委員會(huì)

（作者單位：江蘇竹簀閥業(yè)有限公司）

【中圖分類號(hào)】TU991.37

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2018）10-0046-02