高温阀门设计的有关技术分析

王本磊

摘 要：在高温条件下，金属材料的硬度、塑性、强度的失效等各类物理性能、机械性能都会发生一定的变化，且变化 非常明显。所以高温阀门在结构设计及材料上和低温阀门比较，具有比较大的区别性。因此，本文根据实际的高温阀门设计情况。由设计产品结构、材料选择等几个方面对高温阀门设计有关技术进行研究，以此相差人员提供有关参考。

关键词：高温；阀门；设计

1.高温阀门材料的选择

1.1阀体的材料

为了可以保证阀体可受住温度，且不会发生物理性能、机构性能等变化。因此一定要做好阀体材料的有关选择。一般来说，常见的阀体材料有优质碳素钢、不锈钢、耐高温合金钢三种材料。

1.2阀体的内部材料

要确保高温阀门内部件的需求，需满足以下几个标准：硬度、耐冲刷力、冲击率、耐气蚀的能力、耐擦伤的能力等等。 在对阀体内部材料进行选择的时候，要把材料的热膨胀性质当成是考虑的重点。同时，还要考试高温条件以及运动部件的擦伤几率问题。阀体内部的母体材料通过运用316不锈钢制作而成，并在表面进行钨铬钴硬质合金堆焊处理，也可进行陶瓷喷焊，以此来确保阀体内部耐磨损性、气蚀等性能，并能让其可在八百摄氏度高温以下要能正常工作。

2.高温阀门的设计分析

2.1壳体壁厚设计

在进行壳体设计的过程当中要充分考虑到实际运用环节可能出现的最大压力值，同时将其设计成壳体耐压额定值，以此来确保有足够的耐压能力，以此把腐蚀和侵蚀的不良影响降低至最低。

2.2中部密封结构设计

对密封结构的进行分析，可设计成以下两大点：强制及伍德密封。

强制密封：的密封如图1所示，原理：对法兰螺栓进行拧紧，让密封垫片有一个压力并对预紧垫片产生压缩性的作用，之后密表面的一些微小缝隙会被填满。在中温、压、小口径系列的阀门中，这种强制性的密封是比较常见的。

伍德密封：此种结构形式主要包括以下几个部分：阀体、浮动阀盖、密封环、密封垫、牵制螺栓等等。在进行升压的操作之前，首先对牵制螺栓拧紧，让浮动盖上移，这会让阀盖、弹性楔形垫形成旋紧密封力。当介质对其施加压力的时候阀盖把形成向上进行移动，以此来牵制螺栓进行卸载。阀盖、弹性楔形垫二者间的密封比压与压力呈正向关系，会伴随着压力的上升而增加，最后以此来获取良好密封性。对密封布工作密封比压造成影响的因素包括两个部分。第一，是预紧密封比压；第二是由介质压力所产生的比压。如果介质压力不断升高则工作的密封比压也会不断增加。

2.3高温螺栓的相关连接

因为螺栓要在高温下进行工作状态，要考虑以下问题：螺栓和被连接件力学性能变化、应力松弛、温差载荷等等。要做好以下设计：为了可以避免旋合螺纹在高温的条件下发生了咬死类的故障，除科学的选材外最好把螺纹设计成一种粗牙的螺纹并在合理的范围内加大中间径的间隙。当钢螺栓在长时间中处于在一个300-500度时容易会出现应力松弛问题。所以一定要确保剩余预紧力一直高出所有需求值，有效确保联接坚固性。

2.4间隙配合需合理

阀杆、上密封座两者之间要确保适当的间隙。此外在材料热膨胀的系数方面要确保后者大于前者。否则会出现磨损等问题。

3.阀门设计中的几个关键技术

3.1热膨胀量

在进行高温阀门设计的过程当中，要将材料的热膨胀因素、零件承受热载差别因素都进行充分考虑。所以在进行高温阀门的设计过程中要把这类因素都完全考虑。为了让阀芯温度快速和管线流体的温度保持一致，让通过的热态高温流体导入温度比较低的阀门让横截面积较小的阀杆完成对阀芯的散热。因为阀座散热条件、阀芯是不一样的，所以膨胀量也是有所区别的，虽是一起加热，但最后膨胀量这一类的性能却是不一样的。所以在确定阀门零件间工作间隙时要增大范围，保证在高温介质情况下避免零件间出现卡死、擦伤等情况。最大效率减少零件因为温度所造成的损伤。但间隙增加量也要保持知足，要根据材料的热膨胀系统、应力和实际使用温度来进行确定。

3.2 热交变

介质热交变性能也会对零件间相互作用造成不同的影响。例如，阀座、导向套间连接可能会因为介质热交变改变而变得过松，让原来的密封作用推动了活性。因此在进行市里的同时要适当把阀座、支撑件的接头处进行缝焊的处理，以此来保证密封的作用。此外大口径阀门应该让使用本体堆焊阀座来防止和介质接触过多的阀门零件因受到交谈力影响而过于疲劳，并由此失去的原来的作用。因此在进行设计时要热交变情况下密封的弹性阀座结构的选择、效果评价等因素等都考虑。只有这样，才可由根本上减少热交变对高温阀门设计影响，减少零件的损伤，最大限度增加高温阀门的使用年限。

3.3 擦伤问题

如果材料间相互作用不得力，同时因为外界环境影响，都容易出现擦伤问题。例如在管路的系统中，阀座、阀芯擦伤是因为大硬粒子混入造成的；同时，振动冲击也会由此产生不良影响而导致擦伤。所以为了减少在运行过程中的擦伤情况要对密封的材料进行全速的选择，同时确保密封间的硬度匹配值在合理范围内。

4.结束语

伴随着高温阀门技术运用范围不断扩大，人们对高温阀门技术要求也是越来越多的，虽然，当前我们国家的高温阀门技术在一定程度上也取得了一定的成绩，但倗很多问题需要解决、提升。所以要对高温阀门设计中有关技术进行研究，通过对影响高温阀门技术分析和对材料选择、内件硬化处理分析，分析高温阀门技术中所注意的问题，以促使技术的不断发展，扩大高温阀门使用的范围，大大提升高温阀门的使用年限。

参考文献：

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