本文介绍了
金属密封球阀的结构及其特点，分析和研究了金属密封
球阀用于高温流体介质替代
闸阀、
旋塞阀、
截止阀、碟阀的可行性和优越性，提出了推广金属密封球阀需解决的问题及方法。
球阀是近年来被广泛采用的
调节阀，它具有流体阻力小，结构简单，密封可靠，适用范围广，操作灵活等优点。同时，球阀在全开全闭时，球体和密封圈的密封面与介质隔离，高速通过
阀门的介质不会浸蚀密封面，增加了球阀的使用寿命。但是普通软密封球阀，由干使用温度(<170℃)的限制，一般不能应用于高温场合。为此，人们开发研制出适用于更高温度的金属密封球阀。
二、金属密封球阀的特点 2.1 金属密封球阀的结构 已研制出的金属密封球阀有以下几种结构：
(1)侧装楔式金属密封球阀，见图1
(2)上装楔式金属密封球阀，见图2。
(3)上装球侧装密封圈螺旋弹簧吸收热膨胀的金属密封球阀，见图3。
(4)上装球侧装密封圈碟形弹簧吸收热膨胀的金属密封球阀，见图4。
(5)弹性球金属密封球阀，见图5。
(6)V形开口金属密封球阀，见图6
侧装楔式金属密封球阀和上装楔式金属密封球阀是利用阀体内的5°斜面，使阀座密封圈和球体能沿阀体的斜面做上下微小的移动，同时弹性密封圈产生的弹性变形也可起补偿作用。常温下组装好并经试验合格的球阀，在高温工作状态，球体和密封圈的材料都会产生线膨胀，这时，密封圈的弹性变形可以补偿一些，同时，使密封圈和球体一起沿阀体的50斜面微量上移，使球阀仍能在高温状态下正常启用，还能保证球阀在关闭状态下的密封。
上装球体侧装密封圈螺旋弹簧或碟形弹簧金属密封球阀，是靠弹簧力吸收高温时球体和密封圈产生的线膨胀;同时也可起到消除球体加工的圆度误差造成开启或关闭时的附加力矩，使操作扭矩不致增加很多。
弹性金属密封球阀是靠在球体上开出的弹性槽，避免在高温状态下球体和密封圈产生的热膨胀和启闭时的扭矩。该阀开启时，阀杆微量上移，球体靠弹性收缩，再旋转90°达到开启。关闭时，阀杆先带动球体转动90°达到开启。关闭时，阀杆先带动球体转动90°，然后再产生微量下移，使阀杆头部撑开弹性球，达到密封，这样，不会增加操作扭矩。
带V形缺口的金属密封调节球阀，不管介质是逆流还是顺流，关闭件球体仅一部分密封面紧压着单个密封圈。在小开度低流量时，流速会很高，流孔呈三角形，可以进行较好的调节，调节流量可成线性比例，并把高压差时的冲蚀仅仅限制在一小部分球体的表面上。
以上几种金属密封球阀从结构上基本解决了所有金属密封球阀普遍存在的球体和金属阀座密封圈在开启和关闭过程中的摩擦问题;球体和金属阀座密封圈在高温状态下材料热膨胀的吸收问题;球阀作为调节阀用的线性程度及密封圈和球体的冲蚀问题。
2.2与一般软密封球阀的差异
(1)从设计上讲，金属对金属的密封以线密封为佳，因球体是圆的，不可能把阀座密封圈作成内球面，也不可能象软密封那样，靠预紧力和介质压力使阀座密封圈与球体的接触部分变形，成为面接触，因此，阀座密封圈只能设计成外球面环状或内锥面，而且内锥面应设计得尽量窄，以0. 5mm以下最好。从密封原理上及密封比压上最易保证密封，在很小的预紧力情况下就能保证足够的密封比压，使金属密封球阀达到密封。
(2)球体和阀座密封圈的加工精度是一个不容忽视的问题。对于球体的圆度误差，一定要小于31μm (DN25mm以下的球体应在1. 5μm以内)，阀座密封圈的制造精度一般应高于Hη。其球体和阀座密封圈的密封表面的表面粗糙度应不高于RaO. 2。为了提高球体表面硬度和耐磨性，可进行表面硬化处理。这祥，有利于保证密封性能，降低开启和关闭时的操作力矩。对干球体和阀杆连接的槽以及其他零件(如阀体镶密封圈槽及左右孔口等部位)、阀杆、填料等零件的加工精度均需提高，才能保证金属密封球阀在高温状态下工作的可靠性及高温状态下操作的灵活性。
(3)金属密封球阀球体、阀座密封圈及密封填料的材质对球阀使用的叮靠性及寿命起决定作用。球体的材料以马氏体不锈钢为宜，一般选用2Cr13或3Cr13，表面硬化处理;也可选用其它材料，但表面需经渗氮或镀铬处理，以提高球体表面硬度。阀座密封圈的材料以316型奥氏体不锈钢为宜，对于像图1那钟结构的金属密封球阀的阀座密封圈，适当进行热处理，以增加密封圈的弹性。密封填料以柔性石墨填料为宜;垫片可用不锈钢带，柔性石墨缠绕式垫片，这样可减少填料与阀杆的摩擦力，又增加密封性能，缠绕式垫片可以吸收高温状态下的热膨胀，保证连接部位的密封，使阀门无外漏。而一般的软密封球阀的阀座密封圈选用聚四氟乙烯，球体的材料选用碳钢奥氏体不锈钢。
三
、金属密封球阀的应用前景 金属密封球阀的应用前景是十分广阔的。在石油、化工、城市供热、电力、冶金、原子能工业、核电系统的某些高温、高压差部位，人们一直期望使用金属密封球阀。这些装置上所用的阀门，不仅要能够承受高温及高压差，而且还应有优良的节流性能。
金属对金属密封的球阀有较高的温度极限和压力极限，有较好的节流调节性能，能抗固体颗粒、气蚀及闪蒸的损害，并具有良好的密封性能。因此，用金属密封球阀替代石化系统、电力系统、城建及冶金系统中的截止阀、闸阀、旋塞阀、
蝶阀，具有广泛推广前景。例如，在地下热力管线上使用的闸阀，如用金属密封球阀来替代，既可保证高温密封性能，又可有良好的调节性能，而且启闭迅速，仅旋转90°就可启闭，还能使操作空间大大缩小。
金属密封球阀虽然有各种不同结构，但还没有真正地解决在高温、高压下的密封副材料的配对问题、开关扭矩问题及密封问题，这些问题有待进一步研究解决。要使金属密封球阀真正推广使用，还有一个不容忽视的结构长度问题，目前，研制出的金属密封球阀的结构长度同闸阀、截止阀、旋塞阀、法兰连接蝶阀的结构长度都不一样，在旧管线上无法替代。解决的唯一办法是按闸阀、截止阀、旋塞阀、法兰连接蝶阀的结构长度设计金属密封球阀，这样生产出的产品才有可能真正推广应用。
