這里講述的高溫閥門指使用工況溫度超過450℃的閥門。根據工作溫度,分為:425~550℃級,550~650℃級,650~750℃級,750~850℃級,>850℃級。


1. 高溫(wen)閥門的(de)主體(ti)材料的(de)選用(yong)


  425~550℃級(ji),取壓(ya)力-溫(wen)度額定(ding)(ding)值高的高溫(wen)鋼(gang),優選(xuan)鑄(zhu)鋼(gang)WC9,其次是(shi)鑄(zhu)鋼(gang)WC6,但兩者缺點是(shi)Cr含(han)量較(jiao)低,不(bu)具備抗(kang)硫(liu)(liu)腐(fu)蝕的性能。C5具備一定(ding)(ding)的抗(kang)氧化、抗(kang)硫(liu)(liu)和(he)氫腐(fu)蝕的特(te)(te)性,缺點是(shi)成本(ben)高。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如(ru)(ru)果選(xuan)壓(ya)力-溫(wen)度額定(ding)(ding)值高的耐(nai)熱(re)不(bu)銹鋼(gang)材料321和(he)321H,其對應的鑄(zhu)造合金牌號(hao)分別(bie)為CF8Ti、CF10Ti,因(yin)含(han)Ti則(ze)會產(chan)生(sheng)碳硫(liu)(liu)化鈦(tai)夾雜物,降低了塑(su)性、沖擊(ji)韌性,并且抵抗(kang)腐(fu)蝕能力下(xia)(xia)降,鑄(zhu)造性難度大(da),因(yin)此CF8、304、304H型耐(nai)熱(re)不(bu)銹鋼(gang)是(shi)常用(yong)選(xuan)擇(ze)。425~550℃級(ji)介質(zhi)無腐(fu)蝕工況下(xia)(xia),例(li)如(ru)(ru)水、蒸汽(qi)等介質(zhi),可選(xuan)用(yong)WC6和(he)WC9,由于(yu)C5的特(te)(te)點及其成本(ben)低于(yu)高鉻鎳的耐(nai)熱(re)不(bu)銹鋼(gang),因(yin)而(er)在Cr-Mo系高溫(wen)鑄(zhu)鋼(gang)中使(shi)用(yong)最多。


  650~750℃級(ji)、750~850℃級(ji),取壓力(li)-溫(wen)度額定(ding)值高(gao)的(de)(de)耐熱不銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料,選(xuan)用(yong)數值最高(gao)的(de)(de)CF8M、316和(he)316H做閥(fa)門主體材(cai)料。CK-20、310和(he)310H高(gao)Cr、Ni含量的(de)(de)特(te)(te)點使其在高(gao)溫(wen)工況(kuang)下比(bi)其他(ta)耐熱不銹(xiu)鋼(gang)更(geng)能抵抗(kang)(kang)腐蝕和(he)氧化,同時抵抗(kang)(kang)高(gao)溫(wen)蠕變(bian)及抵抗(kang)(kang)高(gao)溫(wen)斷(duan)裂的(de)(de)性能也優于其他(ta)耐熱不銹(xiu)鋼(gang)。由于材(cai)料價格高(gao),一般只用(yong)于特(te)(te)殊場合(he)。


  >850℃級(ji),必須(xu)應用(yong)(yong)增(zeng)加(jia)隔熱襯里或通介質冷卻(que)等特殊的(de)(de)結構(gou)設計。使(shi)用(yong)(yong)最多的(de)(de)是高性能的(de)(de)耐(nai)火陶瓷(ci)。在此溫(wen)度(du)下,控制閥門的(de)(de)溫(wen)度(du)不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)靠材料,還要采用(yong)(yong)特殊的(de)(de)結構(gou)。


2. 閥門內件


  高(gao)溫閥門內件(jian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)選擇要(yao)考慮(lv)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)膨脹性質,同時(shi)考慮(lv)運動部件(jian)的(de)擦(ca)傷可(ke)能。在(zai)(zai)無特別要(yao)求工況(kuang)下,材(cai)(cai)料(liao)(liao)一(yi)般選用(yong)耐腐蝕(shi)、強(qiang)度(du)高(gao)的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao),像316不銹鋼,并且要(yao)在(zai)(zai)表面(mian)進(jin)行堆(dui)焊(han)處理,采用(yong)堆(dui)焊(han)鎢(wu)鉻鉆硬(ying)質合金(jin)或(huo)噴焊(han)陶瓷。


3. 密封副設計


  閥(fa)體(ti)和密(mi)封(feng)(feng)件銜接的(de)地方,利用(yong)(yong)堆焊(han)硬(ying)質合金來提升密(mi)封(feng)(feng)機構(gou)的(de)硬(ying)度(du)(du)。密(mi)封(feng)(feng)環(huan)內表面(mian)(mian)采(cai)用(yong)(yong)不銹(xiu)耐(nai)酸性(xing)鋼,型(xing)式采(cai)用(yong)(yong)外圓柱面(mian)(mian)加工(gong)環(huan)型(xing)溝槽,以便后續使用(yong)(yong)。為符合塑性(xing)變形和強(qiang)(qiang)度(du)(du)方面(mian)(mian)的(de)要求,密(mi)封(feng)(feng)環(huan)表面(mian)(mian)相對比閥(fa)蓋和閥(fa)體(ti)工(gong)作面(mian)(mian),硬(ying)度(du)(du)要小。填料處結構(gou)上采(cai)用(yong)(yong)動負載結構(gou),材料采(cai)用(yong)(yong)柔性(xing)石墨增強(qiang)(qiang)填料,提升密(mi)封(feng)(feng)效果。


4. 上密封結構(gou)的設計


  上(shang)密(mi)封的結構通常有兩種方(fang)式(shi),整(zheng)體堆焊和(he)分體式(shi)上(shang)密(mi)封座螺(luo)紋對接。分體螺(luo)紋對接,高溫(wen)下,上(shang)密(mi)封座和(he)閥(fa)蓋兩者材料不同,因此(ci)熱膨脹系數不同,螺(luo)紋容(rong)易出現松(song)動。為避免上(shang)述問題,一般采用點(dian)焊的做(zuo)法將兩者固定。


5. 高(gao)溫螺栓


  在高溫下,螺栓緊固件容易出現應力松弛或螺栓咬死。結構上,采用粗牙螺紋,并合理加大中徑間隙可有效避免問題出現。


6. 法蘭端部


  高溫高壓閥(fa)門端部如選(xuan)用(yong)法蘭,容易泄漏,因此,工程(cheng)上(shang)常用(yong)焊接(jie)。


7. 工程應用


  某蒸汽管(guan)道設計溫度580℃,設計壓(ya)力14.5MPa,口徑NPS20,管(guan)子選(xuan)用(yong)(yong)A234-WP9,閥(fa)門(men)(men)主體材(cai)料選(xuan)用(yong)(yong)A217-C12A,閥(fa)門(men)(men)標準(zhun)選(xuan)用(yong)(yong)ASME B16.34。




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