高溫調(diào)節(jié)閥在制造過程中應注意的問題

2022年04月11日 10:32:27人氣：219來源：上海彬米閥門制造有限公司

　　高溫調(diào)節(jié)閥在制造過程中應注意的問題

　　隨著現(xiàn)代科學技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，流過高溫流體的管路系統(tǒng)日益增加，高溫調(diào)節(jié)閥的應用越來越廣泛。管路系統(tǒng)的要求及新材料和新工藝的出現(xiàn)，開拓了高溫調(diào)節(jié)閥的應用領(lǐng)域。由于高溫條件下材料的各種物理性能、機械性能都將發(fā)生變化，致使高溫調(diào)節(jié)閥在結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇上與低溫調(diào)節(jié)閥或常溫調(diào)節(jié)閥相比具有很大的差別。經(jīng)過我們的不斷研究，總結(jié)出了高溫調(diào)節(jié)閥制造中應注意的幾個關(guān)鍵問題。

　　1 材料的機械性能

　　高溫條件下，材料的力學性能將發(fā)生明顯的變化。主要表現(xiàn)為兩個方面，一是強度的改變；二是全屬材料的變形性質(zhì)的變化。圖1為碳素鋼在不同溫度下的強度、塑性、彈性模量和波桑比的指標。

　　高溫條件下材料的硬度也將發(fā)生變化，這對于調(diào)節(jié)閥門密封面來說是很重要的。調(diào)節(jié)閥的使用溫度超過450℃，設(shè)計時還得考慮材料的蠕變和斷裂性能。高溫條件下受載的閥門零件(應力值大于物理蠕變極限)除發(fā)生彈性變形外，還會發(fā)生不可回復的蠕變。即使應力低于相應溫度條件下材料的屈服限，也會發(fā)生這樣的變形。當溫度不變時，應力大者蠕變速度大；應力不變時，溫度高者蠕變速度高。由此可見，對于同一種材料，蠕變速度為應力和溫度的函數(shù)。在高溫調(diào)節(jié)閥制造中，溫度是由管路系統(tǒng)的參數(shù)決定的，材料的選擇又受到介質(zhì)的腐蝕性能等條件的限制，所以常常碰到的問題是如何確定許用應力。如果按不發(fā)生蠕變的應力水平(物理蠕變極限)為條件設(shè)計調(diào)節(jié)閥的零件，將使得零件重而不經(jīng)濟。所以在掌握材料的蠕變速度的基礎(chǔ)上，要選擇一個應力，使得調(diào)節(jié)閥在正常使用壽命下，總的蠕變不致于發(fā)生斷裂或不致于因變形妨礙運動件相互間的運動。

　　應力水平的這擇是以保證在使用壽命期內(nèi)，材料的蠕變不致影響調(diào)節(jié)閥的使用功能為基本條件的。例如，用于石化高溫管路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥，要求在20000h內(nèi)總的應變值為1%；而核電站用調(diào)節(jié)閥則要求在300000h內(nèi)總的應變值為1%。使用壽命不一樣的調(diào)節(jié)閥，設(shè)計時應根據(jù)各自允許的蠕變速度來選擇相應的許用應力。

　　高溫載荷作用下，調(diào)節(jié)閥零件的另一種失效形式是斷裂。金屬抵抗高溫斷裂的能力用“長用強度”或“持久強度”來衡量，材料的持久強度與使用溫度、加力時間及所受應力的大小有關(guān)。圖4是鉻鉬鋼的斷裂應力與斷裂時間的關(guān)系。調(diào)節(jié)閥零件往往會發(fā)生這樣的情形：工作應力小于蠕變極*，并不發(fā)生較大的蠕變，但零件卻在長期高溫載荷下發(fā)生了斷裂。因此，設(shè)計中應比較材料的蠕變性能和斷裂性能，選擇其中較低的許用應力。

　　2 熱脹量的差別

　　導致熱脹量差別的原因主要有材料熱脹系數(shù)、零件承受熱載的差別和零件所處約束條件的差別，這些差別在高溫調(diào)節(jié)閥制造中應仔細考慮。當熱態(tài)流體進人一個冷態(tài) 調(diào)節(jié)閥時，閥芯被熱態(tài)流體所包圍，而閥芯的散熱僅靠與其相連接的具有較小橫截面的閥桿，因此.閥芯能很快地達到管線流體的溫度。閥座幾乎是與閥芯同時加熱的，因閥座的散熱條件較閥芯為好和閥體的線脹量常常小于閥座的徑向膨賬。其它零件也有類似的情況。因此，用于高溫介質(zhì)下的調(diào)節(jié)閥零件間的工作間隙應增大，這樣在實際工作溫度下，防止了擦傷和卡死。間隙的增加量是由材料的線膨賬系數(shù)、使用溫度、應力等條件決定的。當然對于某些調(diào)節(jié)閥來說(如柱塞閥)、隨著間隙的增加，使得調(diào)節(jié)閥的有效使用溫域變小，在室溫或低溫條件下會出現(xiàn)泄漏。

　　3 熱交變的影響

　　介質(zhì)的熱交變會導致閥座和導向套(過盈配合或螺紋連接)變松，從而失去密封作用。因此，應考慮在閥座或?qū)蛱着c其相應的支承件的連接處進行封焊或點焊。對于大口徑調(diào)節(jié)閥來說采用本體堆焊閥座。

　　高溫熱交變使與介質(zhì)接觸或接近的調(diào)節(jié)閥零件受到交變應力的作用，加劇調(diào)節(jié)閥零件的疲勞老化，設(shè)計中應認真考慮。熱交變工況下密封結(jié)構(gòu)采用彈性閥座，效果較好。

　　4 擦傷問題

　　擦傷一般與材料的配對、溫度、表面光潔度、硬度、載荷等因素有關(guān)。引起擦傷的原因很多，管路系統(tǒng)中大的硬粒子會導致閥座和閥芯表面擦傷，振動沖擊也會導致擦傷。

　　5 結(jié) 語

　　在高溫調(diào)節(jié)閥門制造中應注意：

　　1)選擇合適的材料，確定合適的許用應力。

　　為了確保調(diào)節(jié)閥的使用壽命和功能，不同溫度的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)應作相應的變化。根據(jù)我們的研究，在高溫調(diào)節(jié)閥制造中須遵循下列一般原則：

　　>280℃ 適當加長閥蓋頸長，要求較長的閥桿，使填料工作在較低溫度下。

　　>350℃增加運行件間的間隙，閥座、閥芯的密封面須來用硬質(zhì)表面。

　　>450℃所有的螺紋連接的密封環(huán)必須封焊，以防松動而導致泄漏。

　　>500℃所有導向套、導向段采用硬質(zhì)面，導向套與其支承件應點焊。

　　>600℃須采用本體堆焊密封面。

　　2)高溫調(diào)節(jié)閥制造中，溫度應是考慮的中心問題。

　　3)在高溫熱交變工況下的閥座、閥芯應采用彈性結(jié)構(gòu)。

　　高溫電動調(diào)節(jié)閥實物圖

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