王本磊

摘 要：在高溫條件下，金屬材料的硬度、塑性、強(qiáng)度的失效等各類物理性能、機(jī)械性能都會(huì)發(fā)生一定的變化，且變化 非常明顯。所以高溫閥門在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料上和低溫閥門比較，具有比較大的區(qū)別性。因此，本文根據(jù)實(shí)際的高溫閥門設(shè)計(jì)情況。由設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料選擇等幾個(gè)方面對(duì)高溫閥門設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，以此相差人員提供有關(guān)參考。

關(guān)鍵詞：高溫；閥門；設(shè)計(jì)

1.高溫閥門材料的選擇

1.1閥體的材料

為了可以保證閥體可受住溫度，且不會(huì)發(fā)生物理性能、機(jī)構(gòu)性能等變化。因此一定要做好閥體材料的有關(guān)選擇。一般來說，常見的閥體材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、不銹鋼、耐高溫合金鋼三種材料。

1.2閥體的內(nèi)部材料

要確保高溫閥門內(nèi)部件的需求，需滿足以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：硬度、耐沖刷力、沖擊率、耐氣蝕的能力、耐擦傷的能力等等。 在對(duì)閥體內(nèi)部材料進(jìn)行選擇的時(shí)候，要把材料的熱膨脹性質(zhì)當(dāng)成是考慮的重點(diǎn)。同時(shí)，還要考試高溫條件以及運(yùn)動(dòng)部件的擦傷幾率問題。閥體內(nèi)部的母體材料通過運(yùn)用316不銹鋼制作而成，并在表面進(jìn)行鎢鉻鈷硬質(zhì)合金堆焊處理，也可進(jìn)行陶瓷噴焊，以此來確保閥體內(nèi)部耐磨損性、氣蝕等性能，并能讓其可在八百攝氏度高溫以下要能正常工作。

2.高溫閥門的設(shè)計(jì)分析

2.1殼體壁厚設(shè)計(jì)

在進(jìn)行殼體設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中要充分考慮到實(shí)際運(yùn)用環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的最大壓力值，同時(shí)將其設(shè)計(jì)成殼體耐壓額定值，以此來確保有足夠的耐壓能力，以此把腐蝕和侵蝕的不良影響降低至最低。

2.2中部密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)密封結(jié)構(gòu)的進(jìn)行分析，可設(shè)計(jì)成以下兩大點(diǎn)：強(qiáng)制及伍德密封。

強(qiáng)制密封：的密封如圖1所示，原理：對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行擰緊，讓密封墊片有一個(gè)壓力并對(duì)預(yù)緊墊片產(chǎn)生壓縮性的作用，之后密表面的一些微小縫隙會(huì)被填滿。在中溫、壓、小口徑系列的閥門中，這種強(qiáng)制性的密封是比較常見的。

伍德密封：此種結(jié)構(gòu)形式主要包括以下幾個(gè)部分：閥體、浮動(dòng)閥蓋、密封環(huán)、密封墊、牽制螺栓等等。在進(jìn)行升壓的操作之前，首先對(duì)牽制螺栓擰緊，讓浮動(dòng)蓋上移，這會(huì)讓閥蓋、彈性楔形墊形成旋緊密封力。當(dāng)介質(zhì)對(duì)其施加壓力的時(shí)候閥蓋把形成向上進(jìn)行移動(dòng)，以此來牽制螺栓進(jìn)行卸載。閥蓋、彈性楔形墊二者間的密封比壓與壓力呈正向關(guān)系，會(huì)伴隨著壓力的上升而增加，最后以此來獲取良好密封性。對(duì)密封布工作密封比壓造成影響的因素包括兩個(gè)部分。第一，是預(yù)緊密封比壓；第二是由介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的比壓。如果介質(zhì)壓力不斷升高則工作的密封比壓也會(huì)不斷增加。

2.3高溫螺栓的相關(guān)連接

因?yàn)槁菟ㄒ诟邷叵逻M(jìn)行工作狀態(tài)，要考慮以下問題：螺栓和被連接件力學(xué)性能變化、應(yīng)力松弛、溫差載荷等等。要做好以下設(shè)計(jì)：為了可以避免旋合螺紋在高溫的條件下發(fā)生了咬死類的故障，除科學(xué)的選材外最好把螺紋設(shè)計(jì)成一種粗牙的螺紋并在合理的范圍內(nèi)加大中間徑的間隙。當(dāng)鋼螺栓在長(zhǎng)時(shí)間中處于在一個(gè)300-500度時(shí)容易會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力松弛問題。所以一定要確保剩余預(yù)緊力一直高出所有需求值，有效確保聯(lián)接堅(jiān)固性。

2.4間隙配合需合理

閥桿、上密封座兩者之間要確保適當(dāng)?shù)拈g隙。此外在材料熱膨脹的系數(shù)方面要確保后者大于前者。否則會(huì)出現(xiàn)磨損等問題。

3.閥門設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

3.1熱膨脹量

在進(jìn)行高溫閥門設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，要將材料的熱膨脹因素、零件承受熱載差別因素都進(jìn)行充分考慮。所以在進(jìn)行高溫閥門的設(shè)計(jì)過程中要把這類因素都完全考慮。為了讓閥芯溫度快速和管線流體的溫度保持一致，讓通過的熱態(tài)高溫流體導(dǎo)入溫度比較低的閥門讓橫截面積較小的閥桿完成對(duì)閥芯的散熱。因?yàn)殚y座散熱條件、閥芯是不一樣的，所以膨脹量也是有所區(qū)別的，雖是一起加熱，但最后膨脹量這一類的性能卻是不一樣的。所以在確定閥門零件間工作間隙時(shí)要增大范圍，保證在高溫介質(zhì)情況下避免零件間出現(xiàn)卡死、擦傷等情況。最大效率減少零件因?yàn)闇囟人斐傻膿p傷。但間隙增加量也要保持知足，要根據(jù)材料的熱膨脹系統(tǒng)、應(yīng)力和實(shí)際使用溫度來進(jìn)行確定。

3.2 熱交變

介質(zhì)熱交變性能也會(huì)對(duì)零件間相互作用造成不同的影響。例如，閥座、導(dǎo)向套間連接可能會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)熱交變改變而變得過松，讓原來的密封作用推動(dòng)了活性。因此在進(jìn)行市里的同時(shí)要適當(dāng)把閥座、支撐件的接頭處進(jìn)行縫焊的處理，以此來保證密封的作用。此外大口徑閥門應(yīng)該讓使用本體堆焊閥座來防止和介質(zhì)接觸過多的閥門零件因受到交談力影響而過于疲勞，并由此失去的原來的作用。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要熱交變情況下密封的彈性閥座結(jié)構(gòu)的選擇、效果評(píng)價(jià)等因素等都考慮。只有這樣，才可由根本上減少熱交變對(duì)高溫閥門設(shè)計(jì)影響，減少零件的損傷，最大限度增加高溫閥門的使用年限。

3.3 擦傷問題

如果材料間相互作用不得力，同時(shí)因?yàn)橥饨绛h(huán)境影響，都容易出現(xiàn)擦傷問題。例如在管路的系統(tǒng)中，閥座、閥芯擦傷是因?yàn)榇笥擦Ｗ踊烊朐斐傻模煌瑫r(shí)，振動(dòng)沖擊也會(huì)由此產(chǎn)生不良影響而導(dǎo)致擦傷。所以為了減少在運(yùn)行過程中的擦傷情況要對(duì)密封的材料進(jìn)行全速的選擇，同時(shí)確保密封間的硬度匹配值在合理范圍內(nèi)。

4.結(jié)束語(yǔ)

伴隨著高溫閥門技術(shù)運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)大，人們對(duì)高溫閥門技術(shù)要求也是越來越多的，雖然，當(dāng)前我們國(guó)家的高溫閥門技術(shù)在一定程度上也取得了一定的成績(jī)，但倗很多問題需要解決、提升。所以要對(duì)高溫閥門設(shè)計(jì)中有關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，通過對(duì)影響高溫閥門技術(shù)分析和對(duì)材料選擇、內(nèi)件硬化處理分析，分析高溫閥門技術(shù)中所注意的問題，以促使技術(shù)的不斷發(fā)展，擴(kuò)大高溫閥門使用的范圍，大大提升高溫閥門的使用年限。

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