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(gao)溫(wen)閥門的主體材料的選用
425~550℃級(ji),取(qu)壓力-溫度(du)額定值高(gao)(gao)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫鋼(gang),優(you)選(xuan)(xuan)鑄鋼(gang)WC9,其(qi)次(ci)是鑄鋼(gang)WC6,但(dan)兩者缺點(dian)是Cr含(han)量較低(di),不(bu)具(ju)備(bei)抗(kang)硫腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)性能(neng)。C5具(ju)備(bei)一定的(de)(de)(de)抗(kang)氧化、抗(kang)硫和(he)氫腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)特性,缺點(dian)是成本(ben)高(gao)(gao)。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選(xuan)(xuan)壓力-溫度(du)額定值高(gao)(gao)的(de)(de)(de)耐熱不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料321和(he)321H,其(qi)對應的(de)(de)(de)鑄造合金牌號分別為CF8Ti、CF10Ti,因(yin)含(han)Ti則會產生碳硫化鈦夾雜物,降低(di)了塑性、沖(chong)擊韌性,并且抵抗(kang)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力下降,鑄造性難度(du)大,因(yin)此CF8、304、304H型耐熱不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是常用選(xuan)(xuan)擇(ze)。425~550℃級(ji)介(jie)質(zhi)無(wu)腐(fu)蝕(shi)工況下,例如水、蒸汽等介(jie)質(zhi),可選(xuan)(xuan)用WC6和(he)WC9,由于C5的(de)(de)(de)特點(dian)及其(qi)成本(ben)低(di)于高(gao)(gao)鉻鎳(nie)的(de)(de)(de)耐熱不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因(yin)而在Cr-Mo系高(gao)(gao)溫鑄鋼(gang)中使(shi)用最多。
650~750℃級(ji)、750~850℃級(ji),取壓(ya)力-溫(wen)(wen)(wen)度額定值高(gao)的耐熱不銹鋼材(cai)料(liao),選用數值最高(gao)的CF8M、316和316H做閥(fa)門主體(ti)材(cai)料(liao)。CK-20、310和310H高(gao)Cr、Ni含量(liang)的特點使其(qi)在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)工況下比其(qi)他(ta)耐熱不銹鋼更能(neng)抵(di)抗腐(fu)蝕(shi)和氧化,同時抵(di)抗高(gao)溫(wen)(wen)(wen)蠕變及(ji)抵(di)抗高(gao)溫(wen)(wen)(wen)斷裂(lie)的性(xing)能(neng)也優于其(qi)他(ta)耐熱不銹鋼。由于材(cai)料(liao)價(jia)格高(gao),一般只用于特殊(shu)場合。
>850℃級,必(bi)須應用增加隔熱(re)襯里(li)或通(tong)介質(zhi)冷(leng)卻等特(te)(te)殊的(de)結構設計(ji)。使用最多的(de)是(shi)高性能(neng)的(de)耐(nai)火陶瓷。在此溫度下(xia),控制閥門的(de)溫度不僅(jin)僅(jin)靠材料,還(huan)要采用特(te)(te)殊的(de)結構。
2. 閥(fa)門(men)內(nei)件(jian)
高溫閥門(men)內件材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)擇(ze)要考慮材(cai)料(liao)的(de)膨脹性質,同時考慮運動(dong)部(bu)件的(de)擦傷可能(neng)。在(zai)無特(te)別要求工況(kuang)下,材(cai)料(liao)一般選(xuan)用耐(nai)腐蝕、強度(du)高的(de)材(cai)料(liao),像316不銹鋼,并(bing)且要在(zai)表面進行堆焊(han)(han)處理,采用堆焊(han)(han)鎢鉻鉆硬(ying)質合金或(huo)噴焊(han)(han)陶瓷。
3. 密(mi)封副(fu)設計
閥體和密封(feng)件銜接的地方,利(li)用(yong)(yong)堆(dui)焊硬(ying)(ying)質(zhi)合金來提升密封(feng)機構的硬(ying)(ying)度。密封(feng)環內表(biao)面(mian)(mian)采(cai)用(yong)(yong)不銹耐酸性鋼,型式采(cai)用(yong)(yong)外圓柱面(mian)(mian)加(jia)工(gong)(gong)環型溝槽(cao),以便后續使用(yong)(yong)。為符(fu)合塑性變(bian)形(xing)和強(qiang)度方面(mian)(mian)的要(yao)求(qiu),密封(feng)環表(biao)面(mian)(mian)相對比閥蓋和閥體工(gong)(gong)作面(mian)(mian),硬(ying)(ying)度要(yao)小(xiao)。填料(liao)處結構上采(cai)用(yong)(yong)動(dong)負載結構,材(cai)料(liao)采(cai)用(yong)(yong)柔性石墨(mo)增強(qiang)填料(liao),提升密封(feng)效果。
4. 上密封結構的(de)設計(ji)
上密(mi)封的結構通(tong)常有兩種方式,整體堆焊和分(fen)體式上密(mi)封座螺紋(wen)對(dui)接(jie)。分(fen)體螺紋(wen)對(dui)接(jie),高溫下,上密(mi)封座和閥(fa)蓋兩者材料不同,因此熱膨脹系數不同,螺紋(wen)容易出現松動(dong)。為避免上述問題,一般采(cai)用點焊的做法將兩者固定。
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)門端部如選(xuan)用法蘭,容易泄漏(lou),因此,工程(cheng)上常用焊接。
7. 工程應(ying)用
某(mou)蒸汽(qi)管道(dao)設(she)計溫度580℃,設(she)計壓力14.5MPa,口徑(jing)NPS20,管子選用A234-WP9,閥(fa)門主體材料選用A217-C12A,閥(fa)門標準選用ASME B16.34。

