根据氢气特性，阀门主要部件材料选择如下：

阀体、侧盖、：Hastelloy C-276；

球体：Hastelloy C-276+钴基+碳化钨；

阀座：Hastelloy C-276+钴基+碳化钨；（球阀用Hastelloy G30）

阀杆：XM-19；

弹簧：Inconel X-750；（这二项与介质接触，抗腐蚀能力是否可行？）

紧固件：B7+喷氟；

中法兰密封材料：石墨+O型圈（氟橡胶）。（数据表要求在250°C下稳定动行，氟橡胶可行否？）

球体与阀座属于内件，完全暴露与介质之中。阀座与球体之间采用金属硬密封接触。

阀座、球体表面采用先堆焊钴基合金(先热喷钴基合金然后碳化钨再喷钴基合金，厚度达1mm以上，重熔处理)，然后钴基表面再采用**上**的“镍包碳化钨超音速热喷涂并重熔工艺”的硬化处理。提高密封面的耐磨性和硬度及抗冲刷性。

WC是一种高硬度、高强度和高耐磨性兼备的硬质合金，它的粒度一般为0.2～1.0µm以下，大部分在0.5µ,m以下，具有硬质合金的高硬度和高速钢的强度。其硬度不小于HRC68，结合强度不小于70。

本公司生产的硬密封球阀，阀座、球体表面采用镍包碳化钨（在Ni60中加入一定比碳化钨）超音速热喷涂。厚度可达0.5～0.8mm。以保证密封面不受介质及其中棵粒物的影响；降低表面的摩擦系数，提高表面抗磨损性能，它具有耐磨、减摩、耐热、耐腐蚀、摩擦系数低、防咬合等特点，能改善表面性能，提高寿命。

在喷涂后工件整体进行重熔热处理，减少硬质合金表面的孔隙率，提高涂层致密度，增加喷涂的硬质合金与本体的结合力，与底材更牢固地粘结,使其成为一体。可有效地抑制裂纹的产生和扩展，从而提高涂层的硬度和韧性，并获得适当的硬度/韧性比和降低残余应力提高密封面的硬度和耐磨性。从而具有较高的承载能力。从而大大的提高了阀门的使用受命。

（喷涂表面含球流道和阀座流道，冲刷和腐蚀共同做用下，从没有硬化的表面开始）

弹簧材料的选择

为了能够满足工况的需求，抗氢腐蚀，同时又要有良好的机械性能，能够提供密封所需要预紧力，因此采用了inconel X-750合金材料。

阀杆材料的选择

阀杆的设计与球体分离，便于维修，以及更换密封材料。阀杆与球体连接传递**扭矩。阀杆可以选用高强度的XM-19（耐腐蚀上可能不行），表面镀ENP，提高硬度。

阀体与侧体的密封材料选择

阀体与侧体之间选择夹不锈钢石墨缠绕垫，可以起到密封和防火功能。在阀体与侧体之间增设了O型圈（诺是金属的可以，橡胶类O形圈可能温度上不可以），作为一级密封。缠绕垫作为次级密封。如下图所示：

螺栓和螺母的选择

螺栓和螺母选用ASTM A193-B8M和ASTM A194-8M，适用温度范围：-29~180℃。材料符合NACE 标准要求。

4、哈氏合金球阀设计方案结构示意图

5、哈氏合金球阀结构特点

本球阀通过球体90°旋转打开或关闭，实现管路的联通与切断功能。

阀门通过阀杆上键与执行机构（电动、气动、蜗轮传动、液动或气液联动等）连接。执行机构输出力矩，传递于阀杆，阀杆带动球体旋转90°，实现阀门启闭动作。

球体与阀座圈之间的紧密贴合，以及合理的材料选择与精密的工艺加工，决定了作为截断介质的**密封副匹配。

阀座后面的弹性元件提供了阀座与球体之间密封所需要的**小预紧力。同时，阀座圈的密封面设计满足密封所需的必须比压和许用比压。当阀门在环境温度变换时，球体密封面和阀座密封面产生收缩或膨胀，导致密封效果受到影响。此时，阀座后面弹性元件起到自调节功能，将阀座调整到**位置，发挥了阀门**密封性能。阀座密封面与球体密封面长期磨损的情况下，压缩量逐渐减少，也影响了阀门的密封效果。此时，阀座后面的弹性元件与介质的作用力将阀座推向球面，压缩量得到了一定补偿，阀座起到了活塞作用。此外，当阀腔压力过大时，为了防止中腔截压过载的危险，具有活塞作用的下游阀座，在中腔压力下阀座被推开脱离球面，中腔压力得到泄放，起到了自泄压功能。（要求压力泄放到上游）这也是活塞阀座的另一功能。阀座的结构设计符合API 6D要求。

本球阀结构属于硬密封球阀。阀门为分体式结构，球体与阀座从侧端装入。

阀体：采用哈氏合金锻钢材料。化学成分和机械性能符合ASME 标准要求。

阀杆是传递阀门扭矩的关键件，阀杆表面加工的光洁度影响整个阀门的扭矩。提高阀杆表面的硬度，可以减小阀杆的磨损。为此，阀杆采用了精加工、滚压、抛光等工艺。阀杆表面光洁度可达Ra 0.2~Ra0.4，阀杆通过镀镍磷工艺提高了表面硬度。

阀杆上设计了防静电结构，保证了球体与阀杆，以及阀杆与阀体之间的金属连接。符合相关设计标准要求。

球体与阀座的加工是整个阀门密封性能的关键。球体和阀座采用锻件材料加工而成，球面和阀座密封面先堆焊钴基合金，然后超音速喷焊混合硬质合金。球体在加工中严格控制了球面的圆度，达到0.005mm。球体和阀座密封面喷涂层加厚。密封表面采用High velocity oxy-fuel (HVOF)超音速喷焊之后，利用Spray and fuse (S&F)重熔技术，增强了硬质合金与基体之间的结合力。

球体与阀座使用专用设备进行配对研磨。装配之前，再经过技师们的手工研磨和测试，使密封面的光洁度可达0.2以上，以保证球体密封面和阀座密封面100% 接触。从而使泄漏等级达到FCI 70-2 VI级（ASME B16.104）。

这种球面与阀座密封面材料匹配以及特殊的密封面加厚层工艺，保证了阀门长寿命特点。

固定球阀的阀座次密封以及阀杆密封的设计，引进了国际**的唇形密封座（Lipseal）。并结合了自身多年的特种阀门设计研发经验，以及各类金属密封圈的研制经验（如：金属C型圈，空心金属O型圈，金属U型圈等），将其改进，达到了更优密封效果。我公司称其密封圈为：U型弹簧蓄能增压密封圈，并向国家专利局申报了实用型专利。

浙江上欧阀门有限公司自主研发的U型弹簧蓄能增压密封圈，采用了金属U型圈外面包覆PTFE或PCTFE作为密封材料。取代了使用螺旋弹簧做骨架的唇形密封座（Lipseal），避免了重叠或焊接连接而导致的受力不均现象。U型弹簧蓄能增压密封圈在不同的温度与压力下，经过反复验证，表明受力均匀，密封良好。如下图：

U型弹簧蓄能增压密封圈作为阀座后次级密封，可以实现阀座DBB（或DIB）的功能，符合API 6D设计要求。

阀门在温度剧烈变化中，U型弹簧蓄能增压密封圈可以根据压力与温度的变化自身调节，同时还降低了阀门的扭矩。介质的压力结合金属圈的弹性蓄能为密封比压提供了**小预紧力。巧妙地结构设计，大大的延长了阀门的使用寿命。

阀门阀杆与填料处设计多重密封组合，既设计了柔性石墨防火填料密封，又增加了U型弹簧蓄能增压密封圈，并O型圈辅助密封。保证了阀门填料泄漏等级满足MESC SPE 77/312微泄露试验。密封结构详见小样图。

6、执行机构的选择

分体式固定硬密封球阀的结构设计，可以满足客户对不同执行机构的要求。