有关高温阀门设计的主要技术分析

1、有关高温阀门设计的主要技术分析 【摘要】在高温的长时间作用下，金属材料的相关物理性能以及机械性能均将发生一定的变化，所以，进行高温阀门设计时，一方面要做好材料的选择工作，另一方面要做好结构设计工作，本文将基于这两点展开深入的探讨，以便参考。 【关键词】高温阀门；材料；设计；技术 1.高温阀门材料的选择 1.1阀体材料 为保证阀体能够禁受住高温高压的考验，不会发生物理性能以及机械性能的相关变化，所以应做好阀体材料的选择，以下几种钢材是常用的阀体材料：一，优质碳素钢；二，不锈钢；三，耐高温合金钢1。 1.2阀内件材料 进行阀内件材料选择时，应将材料所具有的热膨胀性质作为重点考虑对象，除此之外，还应

2、该考虑高温条件下，运动部件的擦伤几率问题。阀内件母体材料通常使用316不锈钢制作而成，并在其表面进行钨铬钴硬质合金的堆焊，又或者陶瓷的喷焊，从而尽量保证阀内件的耐磨损性能以及气蚀性能。 1.3高温阀门内件的硬化处理 应保证高温阀门内件在以下各个方面满足标准：一，硬度；二，冲击强度；三，耐冲刷能力；四，耐气蚀能力；五，表面耐擦伤能力（在高温的长时间作用下，材料将会发生退火或者软化的问题，如此一来，便大幅提升了阀门内件表面的擦伤几率。在阀门内件表面进行钨铬钴硬质合金的堆焊，又或者陶瓷的喷焊，从而尽量保证其表面的实际硬度以及耐磨性，使其在800摄氏度的高温以下均能正常工作2。 2.高温阀门的设计 2

3、.1壳体壁厚设计 进行壳体设计的过程中，应充分考虑实际应用环节可能出现的最大压力值，并将其设计为壳体的耐压额定值，从而保证壳体具有足够的耐压能力，进而将腐蚀以及侵蚀的不利影响降至最低水平。 2.2中部密封结构设计 对密封结构进行分析，可将其设计归结为两大类：一，强制密封；二，伍德密封。 强制密封这种结构形式如图1所示，其原理是，对中法兰螺栓进行拧紧操作，使其对密封垫片施加一个相应的压力，进而对预紧垫片产生一个压缩作用，接下来密封面上的诸多凹凸错落的微小缝隙将会被有效填满。在中温、中压以及中小口径系列的阀门中，强制密封较为常见。 伍德密封这种结构形式如图2所示，主要由以下部分组成：一，阀体；二，

4、浮动阀盖；三，密封环；四，密封垫；五，四开环；六，支承环；七，牵制螺栓。在进行升压操作之前，首先对牵制螺栓进行拧紧操作，使浮动盖发生上移，从而使阀盖（还有阀体）和弹性楔形垫二者之间形成一个旋紧密封力。当介质对其施加压力时，阀盖将形成向上移动趋势，此时牵制螺栓将进行卸载，阀盖（还有阀体）和楔形密封垫二者之间的密封比压将会随着压力的上升而不断增加，最终获得良好的密封性。对密封面上工作密封比压造成影响的因素主要包括两个，一方面是预紧密封比压，另一方面是由介质压力产生的比压。当介质压力逐渐升高，那么工作密封比压也将随之不断增大，即密封性能越是理想。 2.3密封副设计 在阀体（还有浮动阀）和密封环相接触

5、的地方，可采用堆焊硬质合金（又或者堆焊18-8型奥氏体不锈钢）的办法，来实现对密封结构硬性的提高。 对密封环进行设计时，可将其设计成外圆柱面的样式，并在其上留置12条环状的沟槽，同时保证内堆面角度为260，通常使用纯铁材料（也可使用不锈耐酸钢材料）制作而成，将浮动阀盖堆面角度设计为280，并使二者的接触形式为线接触，如此一来，便可实现密封的零泄漏效果。在基于正常工作的条件下，密封环的表面硬度最好小于阀体与阀盖密封接触位置的硬度，一方面满足了塑性变形的要求，另一方面满足了强度的要求。 闸板（又可称之为阀瓣）和阀座密封面最好进行司太立的堆焊处理，从而保证密封表面强度，进而提高其表面的抗擦伤能力。

6、对填料部位进行密封操作时，最好采用柔性石墨夹柯镍尔钢丝以适当增强填料，并将其设计成一种动负载结构。 2.4上密封结构的设计 上密封结构的处理通常有两种形式，一是整体堆焊，二是分体上密封座螺纹连接。如果采用第二种处理形式，受上密封座和阀盖二者材料不同的影响（即高温状态下，二者材料具有不一样的热膨胀系数），螺纹特别容易出现松动的问题，给阀门的正常使用带来了不利的影响。所以，通常情况下，采用点焊的做法将上密封座焊接在阀盖上。 2.5高温静强度安全系数的确定 2.6高温螺栓连接 针对高温工作状态下的螺栓，应重点考虑以下问题：一，温差载荷；二，螺栓与被连接件力学性能变化；三，应力松弛；四，螺栓咬死；五，

7、不同的线胀系数。 应进行如下设计，为避免旋合螺纹在高温条件下发生咬死的故障，除了科学选材之外，最好将螺纹设计成粗牙螺纹，并合理加大中径间隙。当钢螺栓长期处于高温状态时（300500摄氏度），将会出现应力松弛的问题，因而有必要保证剩余预紧力一直高于所要求的值，从而有效保证联接的紧固性。 2.7间隙配合需合理 阀杆和上密封座之间应保持适当的间隙，另外，在材料热膨胀系数方面，应保证前者小于后者，如若不然，则容易出现抱死以及磨损的问题。 3.结语 高温阀门的应用日趋深入和广泛，且发挥着十分重要的作用。在进行高温阀门设计时，一方面要保证材料符合要求，另一方面要保证结构设计的合理性，只有如此，才能保证阀门具有良好的密封性能，而且质量可靠，同时具有较长的使用寿命。 参考文献 1孙仁和.浅谈止回阀在燃气工程设计中的应用j.中国新技术新产品，2013（