高溫閥門設計的有關技術分析

王本磊

摘 要：在高溫條件下，金屬材料的硬度、塑性、強度的失效等各類物理性能、機械性能都會發生一定的變化，且變化 非常明顯。所以高溫閥門在結構設計及材料上和低溫閥門比較，具有比較大的區別性。因此，本文根據實際的高溫閥門設計情況。由設計產品結構、材料選擇等幾個方面對高溫閥門設計有關技術進行研究，以此相差人員提供有關參考。

關鍵詞：高溫；閥門；設計

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，且不會發生物理性能、機構性能等變化。因此一定要做好閥體材料的有關選擇。一般來說，常見的閥體材料有優質碳素鋼、不銹鋼、耐高溫合金鋼三種材料。

1.2閥體的內部材料

要確保高溫閥門內部件的需求，需滿足以下幾個標準：硬度、耐沖刷力、沖擊率、耐氣蝕的能力、耐擦傷的能力等等。 在對閥體內部材料進行選擇的時候，要把材料的熱膨脹性質當成是考慮的重點。同時，還要考試高溫條件以及運動部件的擦傷幾率問題。閥體內部的母體材料通過運用316不銹鋼制作而成，并在表面進行鎢鉻鈷硬質合金堆焊處理，也可進行陶瓷噴焊，以此來確保閥體內部耐磨損性、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.高溫閥門的設計分析

2.1殼體壁厚設計

在進行殼體設計的過程當中要充分考慮到實際運用環節可能出現的最大壓力值，同時將其設計成殼體耐壓額定值，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中部密封結構設計

對密封結構的進行分析，可設計成以下兩大點：強制及伍德密封。

強制密封：的密封如圖1所示，原理：對法蘭螺栓進行擰緊，讓密封墊片有一個壓力并對預緊墊片產生壓縮性的作用，之后密表面的一些微小縫隙會被填滿。在中溫、壓、小口徑系列的閥門中，這種強制性的密封是比較常見的。

伍德密封：此種結構形式主要包括以下幾個部分：閥體、浮動閥蓋、密封環、密封墊、牽制螺栓等等。在進行升壓的操作之前，首先對牽制螺栓擰緊，讓浮動蓋上移，這會讓閥蓋、彈性楔形墊形成旋緊密封力。當介質對其施加壓力的時候閥蓋把形成向上進行移動，以此來牽制螺栓進行卸載。閥蓋、彈性楔形墊二者間的密封比壓與壓力呈正向關系，會伴隨著壓力的上升而增加，最后以此來獲取良好密封性。對密封布工作密封比壓造成影響的因素包括兩個部分。第一，是預緊密封比壓；第二是由介質壓力所產生的比壓。如果介質壓力不斷升高則工作的密封比壓也會不斷增加。

2.3高溫螺栓的相關連接

因為螺栓要在高溫下進行工作狀態，要考慮以下問題：螺栓和被連接件力學性能變化、應力松弛、溫差載荷等等。要做好以下設計：為了可以避免旋合螺紋在高溫的條件下發生了咬死類的故障，除科學的選材外最好把螺紋設計成一種粗牙的螺紋并在合理的范圍內加大中間徑的間隙。當鋼螺栓在長時間中處于在一個300-500度時容易會出現應力松弛問題。所以一定要確保剩余預緊力一直高出所有需求值，有效確保聯接堅固性。

2.4間隙配合需合理

閥桿、上密封座兩者之間要確保適當的間隙。此外在材料熱膨脹的系數方面要確保后者大于前者。否則會出現磨損等問題。

3.閥門設計中的幾個關鍵技術

3.1熱膨脹量

在進行高溫閥門設計的過程當中，要將材料的熱膨脹因素、零件承受熱載差別因素都進行充分考慮。所以在進行高溫閥門的設計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，讓通過的熱態高溫流體導入溫度比較低的閥門讓橫截面積較小的閥桿完成對閥芯的散熱。因為閥座散熱條件、閥芯是不一樣的，所以膨脹量也是有所區別的，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要增大范圍，保證在高溫介質情況下避免零件間出現卡死、擦傷等情況。最大效率減少零件因為溫度所造成的損傷。但間隙增加量也要保持知足，要根據材料的熱膨脹系統、應力和實際使用溫度來進行確定。

3.2 熱交變

介質熱交變性能也會對零件間相互作用造成不同的影響。例如，閥座、導向套間連接可能會因為介質熱交變改變而變得過松，讓原來的密封作用推動了活性。因此在進行市里的同時要適當把閥座、支撐件的接頭處進行縫焊的處理，以此來保證密封的作用。此外大口徑閥門應該讓使用本體堆焊閥座來防止和介質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。因此在進行設計時要熱交變情況下密封的彈性閥座結構的選擇、效果評價等因素等都考慮。只有這樣，才可由根本上減少熱交變對高溫閥門設計影響，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，同時因為外界環境影響，都容易出現擦傷問題。例如在管路的系統中，閥座、閥芯擦傷是因為大硬粒子混入造成的；同時，振動沖擊也會由此產生不良影響而導致擦傷。所以為了減少在運行過程中的擦傷情況要對密封的材料進行全速的選擇，同時確保密封間的硬度匹配值在合理范圍內。

4.結束語

伴隨著高溫閥門技術運用范圍不斷擴大，人們對高溫閥門技術要求也是越來越多的，雖然，當前我們國家的高溫閥門技術在一定程度上也取得了一定的成績，但倗很多問題需要解決、提升。所以要對高溫閥門設計中有關技術進行研究，通過對影響高溫閥門技術分析和對材料選擇、內件硬化處理分析，分析高溫閥門技術中所注意的問題，以促使技術的不斷發展，擴大高溫閥門使用的范圍，大大提升高溫閥門的使用年限。

參考文獻：

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