螺纹磁性软密封闸阀的失效模式和影响分析

沈伟

【摘要】本文讨论了螺纹磁性软密封闸阀在使用过程中出现的各种失效模式及产生的原因，分析了对阀门工作的影响程度，提出了相应的预防和解决措施。

【关键词】磁性可锁闸阀； 失效模式； 影响分析

1. 概述

螺纹磁性软密封闸阀是主要运用于市政供水领域的管道控制阀门，可切断和疏通管道内的介质。这类阀门采用特制的钥匙，利用磁极同性相斥，异性相吸的原理，控制阀盖中的销子，影响压盖以及阀杆的转动，来启闭阀门，以达到强制切断和疏通管道内介质的目的。为了保证管道网络的正常启闭和控制，需进行螺纹磁性软密封闸阀的失效模式与影响分析（Failure modes and effects analysis – FMEA）。

失效模式是一项在产品出售给客户之前，用于确定、识别和消除在系统、设计、过程和服务中已知和潜在的失败、问题、错误的工程技术。其目的是：（1）确定与产品相关的工艺设计、制造过程中潜在的故障模式；（2）确定产品及与产品相关的工艺装备、制造或装备过程中的故障起因，确定减少故障发生或故障的控制变量；（3）编制潜在故障模式分析表，为技术、质量及车间部门采取纠正和预防措施提供对策。本文讨论了螺纹磁性软密封闸阀的各种失效模式及产生原因，分析了失效形式的影响程度，提出了相应的原因和控制措施。

2. 失效模式及原因

螺纹磁性软密封闸阀作为管道系统中的重要控制部位，失效模式主要體现在阀门体壳渗漏、密封面泄露、阀门启闭卡阻、阀盖罩空转等。图1为螺纹磁性软密封闸阀结构示意图。

2.1 阀门体壳渗漏

阀门体壳渗漏是指阀门在安装进管道后，在管道中的介质流经阀门过程中，表现在阀门外表面部位的渗漏。这是螺纹磁性软密封闸阀常见的失效模式之一。体壳渗漏的现象包括：铸造的毛坯有气孔或缩孔缩松、连接螺纹破损、中平面泄露、阀盖罩处泄露等各处的泄露。体壳渗漏的缺陷将导致介质从阀门的泄露处直接从管道内流出，造成浪费以及环境的污染。

2.1.1铸造的毛坯有气孔或缩孔缩松

阀门的主要部件，如阀体、阀盖等是由铸造而成的。造成铸件气孔的原因主要是铸造过程中充满气体，在表面皮下位置；缩孔和缩松产生的原因包括铁液收缩前膨胀量大、型腔壁移动、球化处理使铁液的过冷度加大等。

2.1.2连接螺纹发生破损

作为螺纹连接方式的阀门，其管螺纹部位尤其重要，它是连接阀门和管道的重要部位。可能存在加工过程中遗漏螺纹加工工序、抛丸时钢丸损伤螺纹、喷涂的粉末进入螺纹处、安装不紧密的原因，会直接导致连接螺纹部位发生破损。

2.1.3中平面泄露

中平面是阀盖与阀体的连接面，由两个内六角螺栓和EPDM橡胶圈组装而成。由于阀盖铸件的密封圈槽的深度偏小或者深度不均匀、阀门装配的扭矩过大导致密封圈压出等原因会导致阀门的中平面泄露。

2.1.4阀盖罩处泄露

阀盖罩处泄露的介质主要是介质通过阀杆和衬套的间隙窜进阀盖的上腔，通过橡胶垫、紧圈等从阀盖罩与阀盖的间隙处流出。其泄露的原因可能涉及到橡胶垫压缩余量不够、紧圈螺纹间隙过大、阀杆O型圈的间隙过大等等。

2.2 密封面泄露

密封面泄露失效模式是指在阀门正常关闭情况下，介质从闸板和阀体密封面之间泄露。这是螺纹磁性软密封闸阀最常见的失效模式之一。原因主要有阀体铸件开档尺寸过大、EPDM包胶闸板尺寸偏小、密封面附着异物、闸板橡胶硬度高导致压缩余量小等。密封面泄露直接导致阀门的关闭失效，不能达到截断介质的作用。

2.3阀门启闭卡阻

螺纹磁性软密封闸阀是利用定制的钥匙才能实现阀门的启闭，因此与阀门启闭有关的阀杆安装的垂直度、闸板的压缩余量、压盖与阀杆的位置配合、销的长度、销的表面光洁度、弹簧的弹性模量、销孔的深度、销孔内的清洁度、磁钢的强度、磁钢的位置、磁钢的安装极性等等都有可能导致阀门启闭的卡阻。

2.4 阀盖罩空转

阀盖罩是在阀盖上端，用来保护阀门磁性控制部位的外壳。阀盖罩的空转是指钥匙的旋转，始终不能提升闸板，开启阀门，只是停留在表面的旋转，没有达到功能性作用。导致阀盖罩空转的有多种原因：① 阀盖罩与阀盖连接的销脱落。② 磁钢的位置有偏差、磁钢的安装极性相反、磁钢的强度减弱。③阀杆与闸板的连接螺纹脱落。

3. 失效模式的原因和过程控制

根据螺纹磁性软密封闸阀失效模式进行分析，总结出其原因和过程控制见表1。

4.结语

根据分析的失效模式的原因和过程控制表，可以为厂家和客户提供常见的螺纹磁性软密封闸阀失效模式的分析和主要的控制手段、解决办法。不同的阀门，可以根据各自的具体情况，确定最终的风险度（RPN）值进行评估，从而采取相应的措施进行控制。

参考文献

[1] GB/T 8464-2008 铁制和铜制螺纹连接阀门

[2]蒋军成. 事故调查与分析技术. 北京：化学工业出版社

[3] GB/T 7826-2006. 系统可靠性分析技术—失效模式与影响分析（FMEA）程序

[4]韩之俊. 江苏省企业首席质量官培训教材. 江苏省质量协会质量研究专业委员会

（作者单位：江苏竹箦阀业有限公司）

【中图分类号】TU991.37

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2018）10-0046-02