高温阀门设计的有关技术

李东（哈尔滨热电有限责任公司汽机分场管阀班班长，哈尔滨150046）



高温阀门设计的有关技术

李东
（哈尔滨热电有限责任公司汽机分场管阀班班长，哈尔滨150046）

摘要：高温的情况下，金属物质在硬度、强度等很多特性方面都会出现一些失效的物理改变，同时在机械特征方面也会出现很大的改变，这种改变是很明显的。因此高温阀门在结构的设计方面需要与低温阀门做出不同的设计，而且应该有很大的区别才可以。本研究从产品的构成等方面对高温阀门在设计上进行了分析，为技术人员提供一些有用的参考。

关键词：高温；阀门；设计；技术；金属物质

阀门是流体的控制活动里不能缺少的东西，在全部流体掌控中有着相当关键的作用。现代科技发展非常迅速，在不同的行业都获得了很大的突破和发展，所以对高温阀门的需求也变得越来越多，而且对高温阀门设计上的要求也变得越来越高。

1　制约高温阀门设计的因素

1.1热膨胀量

物质的热膨胀和承受热的差别是决定热膨胀量区分的重要条件，所以我们在试验高温的阀门设计活动中，应该将这种条件的制约因素考虑进来。为了让阀芯里的温度可以快速达到和流体中的温度一样，然后把受热的高温流体导入温度很低的阀门里，让侧面面积小的阀杆可以有效地做好散热工作。因为阀门的散热条件和其他的物质不一样，特别是在膨胀的方面是非常不一样的，尽管是同时进行加热的，不过在最后的膨胀量上完全不同。所以，需要确保阀门工作的间隙，同时还需要加大控制的范围，这样可以避免零件发生卡死的情况，可以显著降低零件由于温度升高出现的损坏。

1.2热交变

介质在热交变方面会对零件的作用产生很大影响，比如阀座和导向的接触，有一定的可能是由于介质的热交变出现变化而导致了松动，失去以前具有的密封功能。因此在之前做设计的时候，需要把阀座还有支撑的接头进行严密的缝焊，保证它的密封功能不出现损坏。我们在进行设计时，还需要把热交变情况下的密封选择效果考虑进来，这样才可以在源头上降低热交变对高温阀门的影响，避免零件的消耗，从而增加高温阀门的使用寿命。

2　阀体需要的材料

2.1阀体里的物质材料

如果想要保证高温阀门对结构材料的要求，就应该符合以下标准：硬度、冲击力、耐擦伤力。我们对阀体里面的材料做出选择的同时，应该将物质的热膨胀性作为一个重点。而且还应该考虑到高温环境下部件损坏的几率。阀体里面的材料经过锈钢制作，可以在表面上做到堆焊的处理，这样可以保证阀体耐磨和气蚀这些性质，可以让它们在高温环境下正常工作。

在高温的环境下，出现的介质腐蚀一定会对材料选择产生很大的影响，因为是在高温的环境下使用，所以应该选择物质属性比较好的材料，例如碳素钢、耐高温合金钢、不锈钢等作为阀体的物质材料，这才可以确保阀体在高温环境下还能够正常工作。

2.2壳体在壁厚方面的设计

做壳体的设计时应该考虑在具体使用时可能会发生的压力，而且应该把它设计为壳体耐压固定值，这样才能够保证有充分的耐压力，可以有效地将腐蚀减到最低的程度。

2.3中部的密封设计

中部的密封可以设计为强制伍德密封。它的原理是将法兰螺栓做好紧闭，使密封垫片使用压力产生压缩性的效果，然后在表面出现比较微小的缝隙。在中温小口径阀门的设计中，这样的强制性密封是很常用的。具体来说强制伍德密封是由以下部分组成：阀体、浮动阀盖、密封环等。我们在进行升压操作以前，应该对牵制的螺栓做好固定，将浮动的盖上移。这样做的目的是让阀盖以及弹性垫保持很好的密封能力。当介质对它施加压力，可以向上移动时，就能够对螺栓产生有效地牵制。阀盖和弹性垫的密封压力有着正向的联系，他们可以随压力的上升而加强，最后可以产生很好的密封作用。

2.4高温螺栓做好连接的工作

因为螺栓需要在高温环境下做工作，因此应该考虑几个主要的问题：螺栓还有被连接的性能改变，力量的松弛，等等。针对以上问题我们可以做出下面的设计：第一，避免旋合的螺纹在高温环境下出现咬死的情况。第二，除了进行科学合理的选材，还应该将螺纹设计为粗牙螺纹，在适当的范围内加强半径的间隙。第三，钢螺栓一旦长期处于300℃，就会发生力相对松弛的情况。因此一定要保证剩余的预紧力要高出需求值，要检查联接的稳固性。

2.5间隙的配合要科学

阀杆，上密封座之间应该保证合理的间隙，在材料的热膨胀指数上应该保证后者大于前者，不然就容易发生磨损的问题。

3　要注意的一些变量

3.1擦伤的问题

要是材料的互相作用力很小，由于受到外界的制约和影响，就非常容易发生擦伤的情况。比如管路体系里，阀座和阀芯经常会出现擦伤的情况，它们出现擦伤主要是由于大的粒子进入而导致的。此外，振动的相关冲击也可能出现很大的影响而发生擦伤，因此为降低在使用活动里的擦伤现象，需要对密封材料进行合理的选择，而且还要保证密封间里硬度的匹配控制在适当的范围内。

3.2堆焊层的厚度

要想实现高温阀门内部的硬化处置，就应该对堆焊层的厚度做好确认。利用一些有用的实验，判断堆焊层的厚度，比较适宜的厚度应该＞4mm，4mm的厚度会更好地将外界的高温隔绝，降低外界高温对里面材料的影响，确保阀门内部的寿命。

4　总结

现在的高温阀门技术使用范围逐渐加大，大家对高温阀门技术的要求变得越来越高，尽管现在中国的高温阀门技术获得了一些成绩，但是还是有很多的问题没有解决。因此我们对高温阀门的设计技术要进行更加细致的分析和研究，通过对高温阀门技术的研究、对材料的甄别、对内件的处理研究，探究出高温阀门技术应该注意的问题，大力推进技术的发展，加大高温阀门的使用范围，努力提高高温阀门的使用寿命。

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Related Technology of Valve Design Under HighTemperature

LI Dong
(Harbin Thermal Electricity Co., Ltd., Harbin 150046, China)

Abstract:The metal substance will have some physical changein many characteristics of hardness, strength and other aspects under high temperature, while there are also great changes in terms of mechanical features.Therefore, the design structure of high temperature valve needs to be made different from that of cryogenic valve.This study analyzed the design of high temperature valve in terms of product composition, and provided some reference to technical staff.

Key words:High temperature; Valve; Design; Technology; Metallic substance

中图分类号：TK414.2

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）02-0032-02

收稿日期：2015- 12- 01