美國Mogas(圖1)的金屬密封球閥可以分為兩個系統，一個是金屬密封隔離球閥，稱為“直角回轉隔離技術”，屬于這一系統的產品有C系列隔離閥，CA系列隔離閥和RSVP系列隔離閥，用于高溫高壓工況下，作為隔離閥、排放閥、放空閥。另一個是金屬密封流量控制閥，稱為“直角回轉流體控制技術”，屬于這一系統的有兩個系列產品，Rotary Tech催化劑流量控制用金屬密封球閥和流量控制閥，“直角回轉技術”是指球閥的開關是一個90°角行程，與傳統的閘閥、截止閥多回轉直行程相比具有很多優點。

圖1 金屬硬密封球閥與閘閥、截止閥比較

　　因此，即使在高溫、高壓條件下，仍可以成功地替代閘閥、截止閥。作為金屬密封球閥其固有的技術特征，可以歸為:

　　①介質自密封，有別于截止閥和閘閥的外力密封，外力密封可能被松弛；

　　②在開啟和關閉狀態下，密封面被保護不受介質的沖刷和磨損，不同于閘閥、截止閥在工況下密封面受到沖刷和磨蝕；

　　③90°回轉，而閘閥、截止閥是多回轉，90°回轉有利于軸頸填料工作，并且是非提升設計，可獲及填料更長的使用壽命；

　　④在工作狀態下，沒有流體的體積變化，流阻最小。

　　(1)直角回轉隔離技術——金屬密封隔離球閥

　　①C系列隔離閥(圖2)其特性如下

圖2 C系列金屬密封隔離閥

　　a.是球體超大尺寸設計，以減輕其磨損，并保持開關位置的準確性。在完全開啟時，密封面被有效保護，球體表面硬化，選用410SS材料，表面采用HVOF噴涂碳化鉻。球面和密封面配對研磨，寬的接觸帶100%接觸。

　　b.是金屬密封座。保持尖角鋒利，開或關一次，擦拭或刮削球體表面一次，可最大限度防止固體物質在球體表面積聚。

　　c.超大尺寸設計的閥桿，可提供大的操作力矩，并提高閥門使用的安全性和位置的精確度。

　　d.填料采用動態加載(living-load)，在每次熱循環和壓力循環后仍保持其密封的可靠性。

　　e.閥桿頭部有兩個經過研磨的平面金屬止推軸承，具有自緊密封的作用，并防止固體顆粒進入填料。

　　f.閥桿上設置支撐套，避免閥桿由于側向力，可能引起的填料變形和泄漏。

　　g.堅固的執行器連接支架，便于安裝執行器。

　　h.主副閥體密封襯墊，對于ASME Class150～ 1500級采用一個Inconel纏繞墊片和浸漬石墨，對于ASME Class2500以及更高的壓力級，采用三角形In-conel制造的表面鍍金的襯墊，能承受熱沖擊和壓力沖擊而保持密封性能不變。

　　球體和密封座的涂層采用兩種涂覆工藝，一種是超音速噴涂(HVOF)，另一種是噴熔(冶金結合)，為提高涂層的可靠性，球體和密封座的本體材料統一，涂層的工藝一致，以及球體邊緣銳角的倒圓，減少了表面涂層剝落的危險。

　　在進口端隔閥座背面因有足夠的空間，可確保閥門使用的安全，不會引起閥座被卡住的現象，整體結構拆裝方便，最大程度降低閥門的維修成本。

　　在某些應用場合，介質常在閥座腔內結聚。可以在閥體和密封座背部增加設置外部吹掃系統，來完成清理閥腔內的污物，以保持閥門動作和密封的可靠性，如圖2所示，這一系列的閥門壓力等級為ASME Class150～4500級，NPS11/2～36。

　　②CA-DRI系列金屬密封球閥是C系列球閥的一種變型，適用在重油催化或有固體顆粒工況下應用。其結構上的變化在于進口端密封座的平板支撐彈簧設置在進口端密封座的外緣環形平面上，起到兩個作用，一是支撐閥座，二是提供推力使球體與下閥座緊密接觸，而進口端閥座背部有很大的空間來防止黏稠液體和固體顆粒結聚，這一系列產品的壓力等級為ASME300～2500級，NPS12～36，如圖3所示。

　　用一個Inconel材料制造的彈簧提供預緊比壓，并由管道壓力提供機械力保持良好的密封狀態，在閥體上部設計一個90°角的限位裝置，球體與閥座配對研磨，100%寬密封帶的接觸面，確保完全隔離，全開位置時密封面受到保護，可以選用Inconel作為球體的基材，并在表面噴涂碳化鉻涂層，增加抗磨損、抗沖刷的能力。

　　該產品樣本設計的材料:球體為410SS/HOVF碳化鉻或Inconel 718本體，HOVF碳化鉻涂層，密封座材料為410SS+HVOF碳化鉻或Inconel 718材料，閥體按溫度不同可選用A182 F22、A105或A182 F91鍛件，閥桿采用A276 Gr.431氫化處理。填料加載彈簧為Inconel 718，填料壓套為316SS氫化處理，填料壓蓋為410SS，填料為膨脹石墨，防擠壓環為石墨+Inconel金屬絲，止退卡環為A638～660。如圖3所示。

圖3 防結聚CA-DRI系列金屬密封球閥

　　(2)直角回轉流量控制技術——金屬密封控制球閥

　　①Rotary Tech催化劑處理閥流化催化裂化(FCC)工藝是將高分子量的碳氫化合物轉化為具有附加值的產物，這一過程是在催化劑作用下進行的，催化劑將通過氫化處理的柴油在反應器內轉化為汽油。

　　催化劑為粉末狀，為了在再生器中處理超高溫催化劑，需要設計一種專用閥，這是一種全流道的球閥，為滿足高溫和防止粉末磨損的需要，球體表面和通道采用一種特殊的涂層，使這種閥門的使用壽命長達4～5年，并用間隙的或者是持續的凈化系統來清除閥座和閥腔內的堆積物和焦炭，典型的工作條件是超高溫420～820℃。

　　在設備的操作過程中，閥門執行兩個功能:一是無泄漏的隔離催化劑管道；二是控制廢催化劑的清理速率。泄漏將浪費催化劑，速率控制不當將會使出口管道過熱，或者使再生器內廢催化劑堆積，影響設備的性能，所以這種閥門既是一個氣密封的隔離閥，又是一個流量控制閥，如圖4所示。

圖4 直角回轉催化劑處理閥

　　②Flex Stream流量控制閥是一種高溫高壓設備的放空閥和循環壓縮機的旁通閥，具有多級降壓功能，限制高壓流體的流速，減少管道的振動，防止氣穴的產生，降低噪聲，減少閃蒸引起的侵蝕，與傳統產品相比體積更小，流量系數更大，典型產品如圖5所示。

圖5 Flex Stream直角回轉流量控制閥

　　采用直角回轉球閥作為流量控制閥有很多優點

　　a.不同的內件(球體)結構可提供不同工況的需求和不同的流量調節特性；

　　b.可以設計成多級的降壓、降噪結構來限制液體的流速，振動和噪聲；

　　c.可調比大，可調范圍大于500∶1，可滿足低壓差大流量的需求；

　　d.執行器直接耦合提高調節的精確性；

　　e.在嚴格的工況下，具有更長壽命。