這里講述的高溫閥門指使用工況溫度超過450℃的閥(fa)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)閥門的主(zhu)體材料的選用


  425~550℃級(ji),取(qu)壓力(li)-溫(wen)度(du)(du)額定(ding)值(zhi)高(gao)的高(gao)溫(wen)鋼,優(you)選(xuan)鑄鋼WC9,其次是(shi)(shi)鑄鋼WC6,但兩者缺點是(shi)(shi)Cr含量較低,不(bu)具備抗(kang)硫(liu)腐(fu)蝕(shi)的性能(neng)。C5具備一定(ding)的抗(kang)氧化(hua)、抗(kang)硫(liu)和(he)(he)氫腐(fu)蝕(shi)的特性,缺點是(shi)(shi)成(cheng)本高(gao)。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選(xuan)壓力(li)-溫(wen)度(du)(du)額定(ding)值(zhi)高(gao)的耐熱不(bu)銹鋼材料321和(he)(he)321H,其對應的鑄造(zao)合金牌號分(fen)別為CF8Ti、CF10Ti,因(yin)(yin)含Ti則會產生碳硫(liu)化(hua)鈦夾雜物,降低了(le)塑(su)性、沖擊韌(ren)性,并且抵抗(kang)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)下降,鑄造(zao)性難度(du)(du)大(da),因(yin)(yin)此CF8、304、304H型耐熱不(bu)銹鋼是(shi)(shi)常用(yong)選(xuan)擇。425~550℃級(ji)介質無腐(fu)蝕(shi)工況下,例如水、蒸汽等介質,可(ke)選(xuan)用(yong)WC6和(he)(he)WC9,由于C5的特點及(ji)其成(cheng)本低于高(gao)鉻鎳的耐熱不(bu)銹鋼,因(yin)(yin)而在Cr-Mo系高(gao)溫(wen)鑄鋼中(zhong)使用(yong)最多。


  650~750℃級(ji)、750~850℃級(ji),取壓(ya)力-溫(wen)度額(e)定值高的耐熱(re)不銹(xiu)鋼(gang)材料(liao),選用(yong)數(shu)值最高的CF8M、316和(he)(he)316H做(zuo)閥門主體材料(liao)。CK-20、310和(he)(he)310H高Cr、Ni含量的特點使其(qi)在(zai)高溫(wen)工況(kuang)下比其(qi)他耐熱(re)不銹(xiu)鋼(gang)更能抵抗(kang)腐蝕和(he)(he)氧化,同(tong)時抵抗(kang)高溫(wen)蠕變及抵抗(kang)高溫(wen)斷(duan)裂的性能也優于(yu)其(qi)他耐熱(re)不銹(xiu)鋼(gang)。由于(yu)材料(liao)價格高,一般只(zhi)用(yong)于(yu)特殊場合。


  >850℃級,必須應(ying)用增加隔(ge)熱襯里或通介質(zhi)冷卻(que)等特殊的(de)(de)(de)結構設計。使用最多的(de)(de)(de)是高性能的(de)(de)(de)耐火(huo)陶瓷。在(zai)此溫度下,控制閥(fa)門的(de)(de)(de)溫度不僅(jin)僅(jin)靠(kao)材料,還要采用特殊的(de)(de)(de)結構。


2. 閥門(men)內件(jian)


  高(gao)溫(wen)閥門內件材料的(de)(de)(de)選(xuan)擇要考慮(lv)材料的(de)(de)(de)膨脹性質(zhi)(zhi),同時考慮(lv)運動部件的(de)(de)(de)擦傷(shang)可(ke)能。在無(wu)特別要求工況下,材料一般選(xuan)用耐腐(fu)蝕(shi)、強度高(gao)的(de)(de)(de)材料,像316不銹鋼,并(bing)且(qie)要在表面進行堆焊處理,采用堆焊鎢鉻鉆硬質(zhi)(zhi)合金或噴焊陶瓷。


3. 密(mi)封副(fu)設計


  閥體(ti)和(he)(he)密封(feng)(feng)件銜接的地方,利用(yong)(yong)(yong)堆焊硬質合(he)金來提升密封(feng)(feng)機構(gou)的硬度。密封(feng)(feng)環內表(biao)面(mian)(mian)采用(yong)(yong)(yong)不銹耐(nai)酸(suan)性鋼,型式采用(yong)(yong)(yong)外圓柱面(mian)(mian)加工環型溝槽,以便后續使用(yong)(yong)(yong)。為(wei)符合(he)塑性變形和(he)(he)強(qiang)度方面(mian)(mian)的要求,密封(feng)(feng)環表(biao)面(mian)(mian)相對(dui)比閥蓋和(he)(he)閥體(ti)工作(zuo)面(mian)(mian),硬度要小(xiao)。填(tian)料(liao)處(chu)結構(gou)上采用(yong)(yong)(yong)動負載結構(gou),材料(liao)采用(yong)(yong)(yong)柔(rou)性石墨增強(qiang)填(tian)料(liao),提升密封(feng)(feng)效果。


4. 上密封(feng)結構(gou)的設計


  上密(mi)封(feng)的(de)結構通常有兩(liang)種方式,整(zheng)體(ti)堆(dui)焊和分(fen)體(ti)式上密(mi)封(feng)座(zuo)螺紋對接(jie)。分(fen)體(ti)螺紋對接(jie),高溫下,上密(mi)封(feng)座(zuo)和閥蓋兩(liang)者(zhe)材(cai)料不(bu)同(tong)(tong),因此(ci)熱膨(peng)脹系數不(bu)同(tong)(tong),螺紋容易出(chu)現松動。為避免上述問題,一(yi)般采用點焊的(de)做法(fa)將(jiang)兩(liang)者(zhe)固定。


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(lan)端(duan)部


  高溫高壓閥(fa)門端(duan)部如(ru)選用(yong)法蘭,容易泄漏,因此,工程上(shang)常用(yong)焊接。


7. 工程應(ying)用


  某蒸(zheng)汽管(guan)道設計(ji)溫(wen)度(du)580℃,設計(ji)壓(ya)力14.5MPa,口徑NPS20,管(guan)子選用(yong)A234-WP9,閥(fa)門主(zhu)體材料選用(yong)A217-C12A,閥(fa)門標(biao)準選用(yong)ASME B16.34。




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