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


1. 高溫閥門的主體材(cai)料(liao)的選用


  425~550℃級,取壓(ya)力-溫度額(e)定(ding)(ding)值(zhi)高的(de)高溫鋼(gang)(gang)(gang)(gang),優選鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC9,其(qi)次是(shi)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC6,但兩(liang)者(zhe)缺點(dian)是(shi)Cr含量較低,不(bu)具(ju)(ju)備抗硫(liu)腐蝕的(de)性(xing)能。C5具(ju)(ju)備一定(ding)(ding)的(de)抗氧化、抗硫(liu)和(he)氫腐蝕的(de)特(te)性(xing),缺點(dian)是(shi)成(cheng)本高。425~550℃級、550~650℃級,如(ru)果(guo)選壓(ya)力-溫度額(e)定(ding)(ding)值(zhi)高的(de)耐(nai)熱不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材料321和(he)321H,其(qi)對應的(de)鑄(zhu)造(zao)合金牌號分別為CF8Ti、CF10Ti,因含Ti則(ze)會產生碳硫(liu)化鈦夾雜物,降(jiang)低了塑(su)性(xing)、沖(chong)擊韌性(xing),并且抵抗腐蝕能力下降(jiang),鑄(zhu)造(zao)性(xing)難度大,因此(ci)CF8、304、304H型耐(nai)熱不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)常用(yong)選擇。425~550℃級介質(zhi)無腐蝕工況下,例如(ru)水、蒸汽等(deng)介質(zhi),可(ke)選用(yong)WC6和(he)WC9,由于C5的(de)特(te)點(dian)及(ji)其(qi)成(cheng)本低于高鉻鎳的(de)耐(nai)熱不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因而在Cr-Mo系高溫鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)使用(yong)最多。


  650~750℃級、750~850℃級,取壓力-溫(wen)度額定值高(gao)(gao)的(de)耐熱不(bu)銹(xiu)鋼材料(liao),選用(yong)數值最高(gao)(gao)的(de)CF8M、316和316H做閥門(men)主體材料(liao)。CK-20、310和310H高(gao)(gao)Cr、Ni含量的(de)特點使其(qi)在高(gao)(gao)溫(wen)工況下比其(qi)他耐熱不(bu)銹(xiu)鋼更能(neng)(neng)抵(di)(di)抗腐蝕和氧化,同時抵(di)(di)抗高(gao)(gao)溫(wen)蠕(ru)變及抵(di)(di)抗高(gao)(gao)溫(wen)斷(duan)裂的(de)性能(neng)(neng)也優于其(qi)他耐熱不(bu)銹(xiu)鋼。由于材料(liao)價(jia)格高(gao)(gao),一般只用(yong)于特殊場合。


  >850℃級,必須應用增加隔熱襯(chen)里或通介質(zhi)冷卻(que)等特殊的(de)結構設計。使用最多(duo)的(de)是高性能(neng)的(de)耐火(huo)陶瓷。在此溫(wen)度下,控制閥(fa)門(men)的(de)溫(wen)度不僅僅靠材料,還(huan)要采用特殊的(de)結構。


2. 閥門內件


  高溫閥門內件材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)選擇要考(kao)(kao)慮材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)膨脹性質,同(tong)時(shi)考(kao)(kao)慮運動部(bu)件的(de)(de)擦(ca)傷可能(neng)。在無特別要求工況下,材(cai)料(liao)(liao)一般選用耐(nai)腐蝕、強度(du)高的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao),像316不銹鋼,并(bing)且要在表(biao)面進行堆焊(han)處(chu)理,采用堆焊(han)鎢(wu)鉻鉆硬質合金(jin)或噴(pen)焊(han)陶瓷。


3. 密封副設計


  閥體和密封(feng)(feng)(feng)件銜接(jie)的地方(fang),利用(yong)堆焊硬質(zhi)合金來提升(sheng)密封(feng)(feng)(feng)機構(gou)的硬度。密封(feng)(feng)(feng)環(huan)內表面采(cai)用(yong)不銹耐酸性(xing)鋼(gang),型(xing)(xing)式采(cai)用(yong)外圓柱(zhu)面加工(gong)環(huan)型(xing)(xing)溝槽,以便后續使用(yong)。為符合塑性(xing)變形和強(qiang)度方(fang)面的要求,密封(feng)(feng)(feng)環(huan)表面相對比閥蓋(gai)和閥體工(gong)作(zuo)面,硬度要小。填料(liao)處(chu)結構(gou)上采(cai)用(yong)動負(fu)載結構(gou),材料(liao)采(cai)用(yong)柔(rou)性(xing)石墨增強(qiang)填料(liao),提升(sheng)密封(feng)(feng)(feng)效果。


4. 上密封結構的設計(ji)


  上(shang)密(mi)封(feng)的結(jie)構通常(chang)有兩種方式(shi),整體(ti)堆(dui)焊和分(fen)體(ti)式(shi)上(shang)密(mi)封(feng)座螺(luo)紋對(dui)接(jie)。分(fen)體(ti)螺(luo)紋對(dui)接(jie),高(gao)溫下,上(shang)密(mi)封(feng)座和閥蓋(gai)兩者材料不同(tong),因此熱(re)膨脹系數不同(tong),螺(luo)紋容易出現松動(dong)。為(wei)避免上(shang)述問題,一般采用點焊的做(zuo)法將兩者固(gu)定。


5. 高溫螺栓


  在高溫下,螺栓(shuan)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(duan)部(bu)


  高溫(wen)高壓(ya)閥門端部如(ru)選(xuan)用法蘭,容易(yi)泄漏(lou),因此,工(gong)程上常用焊接。


7. 工(gong)程應用


  某蒸(zheng)汽管(guan)道設計溫度580℃,設計壓力14.5MPa,口徑NPS20,管(guan)子選(xuan)(xuan)用A234-WP9,閥(fa)門(men)主體(ti)材(cai)料選(xuan)(xuan)用A217-C12A,閥(fa)門(men)標準選(xuan)(xuan)用ASME B16.34。




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