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第八章 阀门的装配工艺
阀门装配是制造过程中的最后阶段。阀门装配是根据规定的技术条件，将阀门的各个零、部件组合在一起，使其成为产品的过程。
零件是阀门装配最基本的单位，若干个零件组成阀门的部件（如阀盖、阀瓣部件等）。将若干个零件组成部件的装配过程称为部件装配，将若干个零件和部件组成阀门的装配过程称为总装配。
装配工作对产品质量有很大影响，即使设计正确，零件合格，如果装配不当，阀门也达不到规定的要求，甚至发生密封渗漏。因此，应该特别注意采用合理的装配方法，以保证阀门的最后成品质量。
在生产中以文件形式规定的装配工艺过程称为装配工艺规程。
（一）阀门常用的装配方法
阀门常用的装配方法可有三种，即完全互换法、修配法及选配法。
（1）完全互换法：阀门采用完全互换法装配时，阀门的每个零件不须经过任何修整和选择就能进行装配，装配后的产品即能达到规定的技术要求。此时，阀门零件要完全按照设计要求加工，以满足尺寸精度和形位公差的要求。
完全互换法的优点是：装配工作简单、经济，工人不需很高的技术水平，装配过程的生产效率较高，易于组织装配流水线和组织专业化生产。但是相对来说，采用完全互换装配时，对于零件的加工精度要求较高。适用于截止阀、止回阀等结构相对简单的阀类以及中、小口径的阀门。
（2）选配法：阀门采用选配法装配，零件可按经济精度加工，装配时再对某一个有调节、补偿功能的尺寸进行选配，以达到规定的装配精度。选配法的原理与修配法相同，只是在改变补偿环尺寸的方法上有所不同。前者是用选择配件的方法来改变补偿环尺寸，后者是用修整配件的方法来改变补偿环尺寸。例如：双闸板楔式闸阀的顶芯和调整垫片、对开球阀两体之间的调整垫片等，就是在与装配精度有关的尺寸链中选择专用零件作为补偿件，通过调整垫片的厚度尺寸，来达到要求的装配精度。为保证在不同情况下都能以固定补偿件进行选配，故需预先制作一套不同厚度尺寸的垫圈、轴套补偿件，供装配时选用。
（3）修配法：阀门采用修配法装配，零件可按经济精度加工，装配时再对某一个有调节、补偿功能的尺寸进行修配，以达到规定的装配目的。如楔式闸阀的闸板和阀体，由于实现互换要求的加工代价太高，多数生产厂家都采用修配法工艺。即在最后磨削闸板密封面控制开档尺寸时要和阀体密封面的开档尺寸进行照配的方法进行“配板”，以实现最终的密封要求。这种方法虽然增加了“配板”工序，但大大简化了前面加工工序的尺寸精度要求，“配板”工序的专人操作熟练，总体来说并不会影响生产效率。
（二）阀门的装配过程
阀门一般采用固定式场地装配，阀门的零、部件装配和总装配是在装配车间进行的，所需要的零件和部件全部运到该装配工作地。通常部件装配和总装配分别由几组工人同时进行，这样既缩短了装配周期，又便于使用专用的装配工具，对工人技术等级的要求也比较低。国外有些厂家或高技术档次的阀门也有采用装配吊挂线或装配回转台的模式。
（1）装配前的准备工作：阀门零件在装配前需要去除机械加工形成的毛刺和焊接残留的焊渣，清洗及切制填料和垫片。
（2）阀门零件的清洗：作为流体管路控制装置的阀门，内腔必须清洁。特别是核电、医药、食品工业用阀门，为保证介质的纯度和避免介质污染，对阀门内腔清洁度的要求更为严格。装配前应对阀门零件进行清洗，将零件上的切屑碎末、残留的润滑油、冷却液和毛刺、焊渣以及其他污物洗除干净。
阀门的清洗通常用加碱的清水或热水进行喷刷（也可用煤油进行刷洗）或在超声波清洗机里清洗。零件经研磨、抛光后需进行最后清洗，最后清洗通常是将密封面部位用汽油刷净，然后用压缩空气吹干并用布擦拭干净。
（3）填料和垫片制备：石墨填料因具有耐腐蚀、密封性好及摩擦系数小等优点，得到广泛的应用。填料和垫片用以防止介质经阀杆和阀盖以及法兰结合面间渗漏。这些配件都要在阀门装配前做好切制和领用的准备。
（4）阀门的装配：阀门通常是以阀体作为基准零件按工艺规定的顺序和方法进行装配。装配前要对零、部件进行检查，防止未去毛刺和没有清洗的零件进入总装。装配过程中，零件要轻拿轻放，避免磕碰、划伤已加工表面。对阀门的运动部位（如阀杆、轴承等）应涂以工业用黄油。
阀盖与阀体中法兰多采用螺栓连接，紧固螺栓时，应对称、交错、多次、均匀地拧紧，否则阀体、阀盖的结合面会因圆周受力不均而发生渗漏。紧固时使用的搬手不宜过长，避免预紧力过大而影响螺栓强度。对预紧力有严格要求的阀门，应该使用扭矩搬手，按规定的扭矩要求柠紧螺栓。
总装完成后，应旋转操纵机构，以便检查阀门启闭件的运动是否灵活，有无卡阻现象。阀盖、支架等零件的安装方向是否符合图纸要求，各项检查都合格后的阀门方能进行试验。
第九章 阀门的试验与检验
（一）概述
阀门的试验在总装完成后进行，是控制阀门质量的最重要也是最后的一道工序，以检验产品是否符合设计要求和达到质量标准。在试验过程中，阀门的材料、毛坯、热处理、机械加工和装配的缺陷一般都能暴露出来。
阀门性能试验的项目很多，除强度和密封试验外，还有流量特性、压力特性、模拟寿命、耐火试验、高温及低温试验、驱动装置试验、灵敏性试验等。核电阀门还要按照ANSI B16.41的要求，进行抗震试验、热、冷态循环试验及端部加载试验等。
在阀门制造过程中，没有必要也不可能对逐台阀门进行所有项目的试验。在研制新产品或有特殊要求时，全面的试验属于产品的型式试验。正常生产中只对阀门技术条件中所规定的项目进行逐台试验，如：强度试验和密封试验，就是通常被称为阀门出厂的压力试验。
（1）试验介质：阀门的试验介质一般为水、空气或其他惰性气体。强度试验通常采用水作介质，故习惯称为“水压强度试验”。用气体进行强度试验时，如果阀门出现破裂，容易造成人员伤害，故必须加强安全防护措施。在阀门标准中通常规定“气密试验”的气体压力为0.4～0.7Mpa。
（2）试验压力：阀门强度试验的压力一般规定为公称压力PN的1.5倍；阀门密封试验压力一般规定为公称压力PN的1.1倍。对于有特殊要求的阀门，在技术条件里会有专门的数值规定。
（3）试验压力持续时间：阀门试验时，压力应逐渐提高至规定的数值，不允许急剧地、突然地增加。在达到规定的压力后，应持续保压一定时间，此时系统中的压力应保持不变。在试验压力持续时间内，强度试验的阀门未出现渗漏；密封试验的阀门如未出现渗漏或渗漏率在允许的标准范围内，则可以认为其强度或密封试验合格。试验中如有怀疑，可以延长试验时间。
试验压力的持续时间，一般工业用阀的试验压力持续时间按GB/T13927或JB/T9092的规定。用户有特殊要求或真空、低温等特殊用途阀门的压力持续时间应按有关技术条件来执行。
（4）渗漏率：渗漏率即阀门单位时间内的渗漏量。阀门强度试验时不得出现任何渗漏，密封试验一般亦不允许渗漏。密封试验允许渗漏的阀门或低压水用闸阀、旋启式止回阀的允许渗漏率稍大，在技术标准中均有允许渗漏率的数值。
（5）检漏方法
1）气体试验检漏方法；
用气体进行密封试验时，最简便的检漏方法是在阀门被检表面涂上一层肥皂液，如有漏隙即会出现肥皂气泡。这种方法能迅速捡定阀门是否渗漏及渗漏的部位，并可根据气泡的数目来确定渗漏量。由于生成的气泡大小不一，故此法得出的渗漏量是不够精确的。
另一种检漏方法是浸水法。浸水法是将阀门浸入水内，如有泄漏即有气泡产生。这时可采用简单的装置把渗漏的气体收集起来，并度量出较精确的渗漏量。这种方法比较简单易行，而且容易判断渗漏部位，以便采取返修措施。现在很多阀门厂家使用的翻转式浸水试压台都可以实现这种功能。
（2）液体检漏方法：
用液体进行强度试验时，可直接用目视观察，如被检表面发现渗漏，就会出现水滴或水流。这样不仅能找到渗漏部位，也能根据水滴来确定渗漏量。强度试验时不但不允许出现水珠，甚至不得出现潮湿“冒汗”的现象。
用液体进行密封试验时，阀门密封面边缘上出现不滴落的水珠，经擦干后，在规定的压力持续时间内不再出现，即可视为未出现渗漏。反之，经擦干后在规定的试验压力持续时间内再出现水珠，则无论水珠的多少与大小，均认为该阀有渗漏。测量其渗漏量，就可以计算出渗漏率，对照标准可以验证阀门是否合格。
（ 二 ）阀门的试验方法
（1）强度试验：
阀门是受压容器，需要满足承受介质压力而不渗漏的要求。故阀体、阀盖及其连接件等不应存在影响强度的裂纹、缩松、气孔、夹渣等缺陷。阀门制造厂除对毛坯进行外表及内在质量的严格检验外，还逐台进行强度试验，以保证阀门的使用性能。
试验通常在常温下以公称压力PN的1.5倍进行。试验时阀门关闭件处于开启状态，用盲板封闭阀门一端，从另一端注入介质并施加试验压力。检查阀体、阀盖和连接部位的外表面，在规定的试验持续时间内未发现渗漏就认为该阀门强度试验合格。
为保证试验的可靠性，强度试验应在阀门涂漆前进行，以水为介质时应将内腔的空气排净。
填料试验一般和强度试验同时进行，观察填料处是否有渗漏。上密封试验通常也在强度试验时一并进行。试验时将阀杆升高到极限位置，使阀杆上部锥面与阀盖的上密封面紧密接触，将填料放松后检查其密封性。
试验时如发现阀体铸件有渗漏的，在技术条件允许的范围内，可以按技术规范进行补焊，但补焊后必须重新进行强度试验。
（2）密封试验：
所有切断用阀均应具有关闭的密封性能，故阀门出厂前需逐台进行密封试验。带上密封的阀门还要进行上密封试验。
试验通常是在常温下以公称压力PN的1.1倍进行的。有的阀门密封试验压力有特殊要求的，按技术要求执行。
闸阀和球阀由于有两个密封副，故需进行双向密封试验。试验时，先将阀门开启，把法兰一端封堵，压力从另一端引入，待压力升高到规定数值时将阀门关闭，然后将封堵端的压力逐渐卸去，并进行检查。另一端也应重复上述试验（见上图）。闸阀的另一种试验方法是在体腔内保持试验压力，从通路两端同时检查阀门的双向密封性。不过有些国外标准不允许这种试法，因为当铸造闸板芯部有穿透性缺陷时，这种试验可能会难以发现。
截止阀试验时，阀瓣关闭后从入口端引入介质并施加试验压力，在出口端进行检查。不过也有高压截止阀是采取上进下出的设计，试验时也要从入口端引入介质并施加试验压力。
试验止回阀时，压力应从出口端引入，在入口端进行检查。
密封试验时，手动阀门的关闭力按公称压力与公称通径决定。阀门通常只允许用正常体力关闭，而不得借助于其他辅助器械，过去老标准（JB790-65）规定当手轮直径φ≥φ320毫米时允许用两人关闭。而有些标准规定手动阀门的关闭力不能大于360N。
有驱动装置的阀门，应在使用驱动装置的情况下进行试验，当附带有手动装置时，还应在手动情况下试验其密封性。
阀门的密封试验应在总装后进行，因为试验不仅要检验阀门关闭件的密封性能，还要检验填料及法兰垫片的密封性能。
另外在阀门密封试验合格后，要进行带压开启的动作试验，以考验阀门启闭件在工况带压情况下的开启性能。
（3）低温密封试验：
随着现代技术的发展，液氧、液氮、液氢以及液化天然气等得到广泛的应用，从而对低温阀门的需求也愈来愈大。
低温阀门在常温强度试验和密封性试验合格后，再在低温状态下进行密封试验，以检验阀门在低温工况时的密封性能。
低温阀门的密封试验在日本阀门行业常用的有两种方法：浸渍法和保冷法。我国标准JB/T7749《低温阀门技术条件》里推荐的试验方法就是浸渍法，所以这里重点介绍这种方法。
浸渍法：阀门进行低温密封试验的方法和装置如右图所示。试验温度为-196℃，冷却剂为液氮，试验介质用氮气或氦气。
具体的试验操作在相应的技术规范里都有明确的规定。
在规定的压力持续时间内，渗漏量不大于允许数值，即可认为该阀门合格。
试验温度是采用温度传感器来测定的。传感器贴在4～6个测温点上。阀门内腔各测温点的导线由阀门的填料处引出。
低温试验冷却介质可参照下表选用：
（4）真空密封试验：
真空密封试验，是一种灵敏度很高的密封试验方法。航天及核工业用阀及密封性要求极高的阀门一般均进行真空密封试验。真空试验通常在阀门常温强度、密封试验合格后进行。为了保证试验的准确性，被试阀门应具有很高的清洁度和加工精细的密封面。
试验时，先把被测阀门在开启状态下抽至规定的真空度，再关闭被测阀门并使真空泵停泵放气，开始检测，直至测出在规定时间内的增压△P为止，然后计算阀门的漏气数率。 
下图为真空密封试验的系统图：
众所周知，所有金属材料在真空中都有放气现象。试验中测得的漏气率是气体渗漏和材料放气两种因素的结果。因此，静态升压法的灵敏度往往受材料放气率和计算准确性的影响。
更精确的真空密封性试验方法是氦质谱检漏。其方法是：将被测阀门用真空泵抽至规定的真空度后，在阀门被测部分外施加含氦的混合气体（氦罩或用氦气喷吹），如有漏隙，氮气便进入阀门的被测部分，系统中的氮质谱检漏仪就可显示出来，据此计算漏气数率。
真空阀门漏率的测试和计算可见JB/T6446《真空阀门》标准，该标准适用于高真空度要求的阀门。而火电厂汽轮机抽汽系统的真空度一般要求不高，其阀门的真空试验规定在要求的真空度下保压若干小时内，以表不升压为准。
（三 ）阀门的试验设备：
阀门试验时使用的压力源，主要是由高压和中压泵以及气体压缩机供给的，这些设备可以满足常温时强度和密封试验的需要。高温蒸汽试验时，则用试验锅炉来供给具有一定压力和温度要求的高温蒸汽。
改革开放以来，随着阀门工业的发展和技术水平的提高，阀门行业的试验装备也有了很大的发展。各种机械、液压、机电一体化的试验设备不断得到推广应用，夹压式、翻转式、浸水式、内压平衡式的试验设备不断出现，使得阀门的试压工序从过去装卸盲板、紧固螺栓等繁杂的体力劳动转化为简单的机械操作，检漏的方法和精度也得到了明显的提高。
第十章 阀门制造工艺的发展方向
经过阀门行业几十年的努力，我国阀门制造工艺水平已经有了很大的提高。铸造生产从原始状态的一个人、一把铁锨、一堆土（砂），发展到现在多种铸造工艺、造型材料以及推广、应用树脂砂无箱造型自动生产线。机加工生产也从一个人、一把刀、一个活（工件）发展到推广、应用组合机床、加工流水线、数控机床和加工中心。
在毛坯制造方面，精密铸造和模锻的应用日益广泛，铸造和锻造的机械化水平也有大幅度的提高。不少工厂已采用造型、制芯、落砂、清理机械化。我国一些阀门厂利用精铸、模锻、冲压、滚压和镦头的方法来制造阀体、阀盖、阀杆等零件，大大减少了材料消耗和机械加工工时，取得了良好的效果。扩大无切屑和少切屑加工工艺的应用范围，减少金属切削量，是阀门制造工艺的一个发展趋向。
密封面的堆焊普遍采用埋弧自动焊、氩弧焊、等离子喷焊等新工艺，推广和应用新型的焊接材料，既提高了生产效率，又保证了焊接质量。
我国组合机床、自动生产线在计划经济时期应用较为普遍，适应于当时产品分工和专业化集中生产的计划经济模式。但由于专用组合机床和自动线的可调整、可变性、机动性较差，仅局限于加工几个规格批量大的产品，加上工装、刀具的调整时间较长的缺陷，使得设备的利用率不高。国外对批量较小、要求较高的阀门加工，也从专用组合机床逐步发展到使用多品种、可调变的数控机床和加工中心上来。在数控机床和加工中心上使用机械装夹不重磨的硬质合金刀具，硬质合金刀片上还涂敷碳化钛或氮化钛，刀具的寿命提高三倍以上。
目前大多数阀门厂的生产模式都属于多品种、单件、小批轮番生产。在这种情况下使用专用组合机床、自动生产线等高效专机设备可能是不适宜的。采用数控机床或由普通机床增加数显装置的经济数控机床加工阀门，是提高生产效率和保证加工质量，适应多品种、小批量生产方式的灵活模式。
为了减少辅助时间，我国阀门工业已部分使用电动、气动和液动的快速夹具。以气液增压机构为动力源的液动夹具，由于结构简单、休积小、成本低而适于推广应用。此外，通用调整夹具、标准夹具及组合夹具等也被广泛采用。
阀门装配长期以来都是由人工用简单的工具来完成的，是最不易实现机械化和自动化的工序。我国近几年在发展阀门试验台架、清洗机械、装配机械等方面已作了大量工作，减轻了工人的劳动强度，提高了装配质量和效率。国外阀门制造业装配台架、装配生产线、装配自动线的应用较为广泛，机械手和机器人亦有所采用。
涂漆工序是影响阀门外观质量和防锈性能的重要环节。我国不少阀门厂已建立了红外喷漆、静电喷粉（塑）自动线，是阀门涂漆工序的一个新发展。
总之，我国在阀门铸造、锻造、焊接、热处理和机加工方面，虽然取得了长足的进步，但是由于市场竞争、利益驱动、只求眼前利益和短期行为的影响，使我们与国外先进水平仍存在一定的差距。尤其是在装配手段、试验条件、无损检测和基础理论研究方面的差距较大。国际上知名的阀门公司拥有自己的高温高压、低温深冷、真空、寿命、流阻、耐火等试验设备和齐全的无损检测手段。这些方面的改进还有待我国阀门行业的同仁们继续努力，共同提高。
（完）
