姜雪　劉博男　李世濤

摘要：在對流體進行控制的過程中，閥門是不能缺少的重要組成部分。閥門在全部流體掌控過程中具有至關(guān)重要的作用。隨著現(xiàn)代化科技水平的不斷提升，閥門在各行各業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。特別是對高溫閥門的應(yīng)用需求也越來越多，為了能夠確保高溫閥門的應(yīng)用安全性，需要重視高溫閥門設(shè)計工作。這就需要對高溫閥門的設(shè)計要求以及影響高溫閥門設(shè)計水平的因素進行研究和分析，盡可能提高高溫閥門的設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞：高溫閥門;設(shè)計要點;技術(shù)應(yīng)用

1. 高溫閥門材料的選擇

1.1閥門主體材料的選擇

在高溫閥門應(yīng)用過程中，為了確保其能夠充分適應(yīng)各種溫度，防止閥門因為在長時間的高溫影響下，出現(xiàn)物理性能以及結(jié)構(gòu)性能的變化，必須根據(jù)高溫閥門的具體應(yīng)用環(huán)境以及閥門的燒制技術(shù)，科學(xué)合理的選擇閥門材料。通常情況下，閥門材料包括碳素鋼、不銹鋼以及耐高溫合金鋼三種。而不同的閥門材料物理性能以及結(jié)構(gòu)性能存在較大區(qū)別，為了確保閥門內(nèi)部設(shè)計的合理性，需要確保高溫閥門的材料能夠滿足在應(yīng)用過程中的沖刷力以及腐蝕性能要求。在對閥門主體材料進行選擇時，需要充分考慮材料的熱脹冷縮性質(zhì)，這是對閥門材料進行合理選擇的基礎(chǔ)要素。此外，還要對材料的高溫情況進行充分考慮，這樣才能夠保證閥門基礎(chǔ)部件材料的合理性。同時要對閥門基礎(chǔ)部件進行科學(xué)管理，確保閥門主體材料與閥門的應(yīng)用需求相適應(yīng)。在對閥門材料進行選擇時，可以對不同材料的閥門進行性能以及結(jié)構(gòu)性試驗。在不銹鋼為主體材料的閥門設(shè)計過程中，可以對材料表面進行各種合金堆焊處理（比如司太立合金堆焊）。而利用陶瓷堆焊的形式更有利于確保閥門內(nèi)部的耐磨性以及耐腐蝕性能，使閥門能夠在高達800℃的環(huán)境下正常運行[1]。

1.2高溫閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對高溫閥門進行設(shè)計時，除了對材料本身進行合理選擇之外，還要對高溫閥門的結(jié)構(gòu)進行科學(xué)設(shè)計。在閥門殼體設(shè)計時，需要考慮到閥門的具體應(yīng)用情況以及在應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)的最大壓力值，將殼體設(shè)計成耐壓額定值進行管理與控制。這樣可以確保高溫閥門能夠有充足的耐壓能力，降低在高溫環(huán)境運行時產(chǎn)生的腐蝕以及侵蝕情況。除此之外，還需要對高溫閥門的密封結(jié)構(gòu)進行科學(xué)設(shè)計，可以將其設(shè)計為多元一體化的密封墊片結(jié)構(gòu)進行控制。這樣有利于確保高溫閥門在應(yīng)用過程中的密封安全性。在中溫小口徑系列的閥門設(shè)計過程中，對強制性的密封要求比較高，開展密封性設(shè)計時可以考慮在介質(zhì)升壓操作前對螺栓進行預(yù)擰緊操作，來增加彈性墊的密封性能。這樣閥門工作時，流體壓力升高，墊片回彈，密封面上的預(yù)緊力始終能夠大于流體的壓力，密封面始終可以保持良好的密封狀態(tài)。并且在閥門密封過程中還要保證其能夠應(yīng)對壓力產(chǎn)生的影響，可以利用預(yù)緊密封比壓和介質(zhì)壓力產(chǎn)生共同影響，如果流體介質(zhì)的壓力不斷變大，其工作的密封性也會減弱。這樣在后續(xù)閥門設(shè)計時要考慮彈性墊片的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等等。在高溫閥門設(shè)計管理過程中，必須根據(jù)其具體的運行情況，與先進的技術(shù)進行結(jié)合。盡可能完善基礎(chǔ)物料設(shè)計，從而提高高溫閥門自動化功能[2]。

對高溫閥門的材料進行科學(xué)選擇后，需要重視高溫閥門螺栓連接設(shè)計工作，要保證螺栓在高溫的狀態(tài)下，其連接物件力學(xué)性能的穩(wěn)定性，保證其應(yīng)力管理與實際情況相符合。除此之外，為了防止螺紋在高溫運行環(huán)境下出現(xiàn)故障，需要對材料進行科學(xué)選擇，可以將螺紋設(shè)計為粗牙型的螺紋，這樣能夠在確保合理的基礎(chǔ)上加大中間的間隙縫合力度，有利于確保剩余預(yù)緊力比需求值更高，從而保證螺栓連接的穩(wěn)固性。除此之外在對螺栓連接方式進行設(shè)計時，需要根據(jù)具體的情況確保閥桿上密封座之間具有一定的間隙，這樣材料在熱脹冷縮后可以加強其連接的穩(wěn)固性，并且有利于防止出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損問題。

2.高溫閥門的設(shè)計分析

2.1.殼體壁厚設(shè)計

在對高溫閥門進行設(shè)計分析的過程中，需要探討殼體在壁厚方面的設(shè)計工作，對殼體進行設(shè)計時，必須充分考慮高溫閥門在具體的使用過程中可能會承受的壓力。同時要將其可能會承受的壓力設(shè)置為殼體的耐壓固定值。這樣能夠確保高溫閥門的殼體具有充足的耐壓力，盡可能降低高溫閥門在運行過程中受腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生的不利影響。除此之外，在對殼體壁厚進行設(shè)計時需要對高溫閥門的具體運行需求進行充分考慮，要在確保殼體能夠承受相應(yīng)壓力的基礎(chǔ)上，盡可能提高壁厚設(shè)計的合理性。特別是要對壁厚的相關(guān)數(shù)值要進行科學(xué)規(guī)定，防止壁厚設(shè)計不當(dāng)而影響殼體的設(shè)計效果。

2.2.中部密封結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對高溫閥門的中部進行密封設(shè)計的過程中，必須根據(jù)高溫閥門的具體要求對密封形式進行合理選擇。對中部密封進行設(shè)計時，可以設(shè)計為強制性的密封，這一密封方法的原理主要是利用法蘭螺栓實施預(yù)緊，這樣能夠確保密封墊片能夠產(chǎn)生壓縮性的效果，來填滿密封表面出現(xiàn)微小縫隙，達到密封效果。在氣動調(diào)節(jié)閥門設(shè)計中閥體和閥蓋間利用這種強制性密封對提高密封效果有重要作用。還有一種自緊性的密封被廣泛應(yīng)用在高溫閥門設(shè)計中，具體的應(yīng)用過程中主要包括閥體、浮動閥蓋、密封環(huán)等。在介質(zhì)完成升壓操作之前，需要固定好牽制螺栓并且上移浮動閥蓋，這樣能夠保證閥蓋以及彈性墊具有較強的密封能力.當(dāng)介質(zhì)對其進行施壓時，可以使其向上移動，這樣能夠?qū)β菟ㄟM行有效牽制。并且閥蓋和彈性墊的密封能力與壓力之間呈正比，隨著壓力的上升，密封效果不斷加強，能夠確保良好的密封作用[3]。

3.高溫閥門設(shè)計中需要注意的問題

在高溫閥門進行設(shè)計的過程中，需要注意以下問題：第一，必須關(guān)注擦傷問題。如果材料的相互作用力比較小，而受外界的制約和影響，很容易出現(xiàn)擦傷問題。例如管在管路體系內(nèi)，閥門的閥座和閥芯出現(xiàn)擦傷的概率比較高。導(dǎo)致閥座和閥芯出現(xiàn)擦傷的主要原因是比較大的粒子進入到閥門內(nèi)，會增加閥座與閥芯之間的摩擦作用力，導(dǎo)致其出現(xiàn)擦傷問題。除此之外，閥門振動產(chǎn)生的沖擊作用也可能導(dǎo)致高溫閥門出現(xiàn)擦傷問題。因此，在對高溫閥門進行設(shè)計時，需要盡可能降低活動過程中出現(xiàn)的擦傷問題，必須對密封材料進行科學(xué)選擇，同時要保證密封空間內(nèi)硬度的匹配性在合理范圍內(nèi)，提高閥門的抗摩擦性能。第二，需要對堆焊層的厚度進行合理控制。為了能夠?qū)Ω邷亻y門內(nèi)部進行有效的優(yōu)化處理，需要確認堆焊層的厚度。利用有效的實驗對堆焊層厚度進行科學(xué)判斷。通常堆焊層的厚度要在4mm以上。4mm厚度的堆焊層可以有效隔絕外界高溫，降低在閥門使用過程中，外界高溫對閥門內(nèi)部材料產(chǎn)生的不利影響。從而盡可能延長閥門的使用壽命[4]。

4.結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前的高溫閥門應(yīng)用范圍越來越廣的情況下，對高溫閥門技術(shù)要求也越來越高。雖然我國的高溫閥門設(shè)計技術(shù)已經(jīng)取得了一些成績，但是在高溫閥門的實際應(yīng)用過程中還存在一些問題。因此，需要對高溫閥門設(shè)計技術(shù)進行研究和分析，對高溫閥門的具體情況進行深入探討，加強高溫閥門設(shè)計過程中的材料選擇工作。同時要對高溫閥門在設(shè)計過程中需要注意的要點問題進行了解和掌握。需要從高溫閥門殼體壁厚、中部密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方面出發(fā)，加強設(shè)計控制工作。這樣才能夠推動高溫閥門設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，擴大高溫閥門的應(yīng)用范圍。同時延長高溫閥門的使用壽命，確保高溫閥門在應(yīng)用過程中的安全性以及穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]楊高峰. 有關(guān)高溫閥門設(shè)計的主要技術(shù)分析[J]. 內(nèi)燃機與配件， 2020， 000（002）：P.90-91.

[2]李永超. 高溫閥門設(shè)計的有關(guān)技術(shù)研究[J]. 中國化工貿(mào)易， 2018， 010（004）：24.

[3]王錫忠. 高溫閥門設(shè)計的有關(guān)技術(shù)微探[J]. 內(nèi)燃機與配件， 2020（17）.

[4]黨娜. 高溫閥門設(shè)計的有關(guān)技術(shù)研究[J]. 內(nèi)燃機與配件， 2018， 000（005）：P.64-65.