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)閥門的主(zhu)體材料(liao)的選用


  425~550℃級(ji),取壓(ya)力-溫(wen)(wen)度(du)額定(ding)值高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),優選鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC9,其次是鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC6,但兩者缺(que)點(dian)是Cr含量較低,不(bu)(bu)具備抗(kang)硫腐蝕的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)。C5具備一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧化、抗(kang)硫和(he)氫(qing)腐蝕的(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing),缺(que)點(dian)是成(cheng)本高(gao)(gao)(gao)。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選壓(ya)力-溫(wen)(wen)度(du)額定(ding)值高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)耐熱不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材料321和(he)321H,其對應的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)合金牌號(hao)分(fen)別為CF8Ti、CF10Ti,因含Ti則(ze)會產生碳硫化鈦(tai)夾雜(za)物(wu),降低了(le)塑性(xing)(xing)、沖擊韌性(xing)(xing),并(bing)且(qie)抵抗(kang)腐蝕能(neng)力下降,鑄(zhu)造(zao)性(xing)(xing)難(nan)度(du)大(da),因此(ci)CF8、304、304H型耐熱不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是常用(yong)(yong)選擇。425~550℃級(ji)介質無腐蝕工(gong)況下,例如水、蒸汽等(deng)介質,可選用(yong)(yong)WC6和(he)WC9,由于C5的(de)(de)(de)(de)特點(dian)及(ji)其成(cheng)本低于高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鎳的(de)(de)(de)(de)耐熱不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因而(er)在Cr-Mo系高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中使用(yong)(yong)最多。


  650~750℃級、750~850℃級,取壓力-溫(wen)度額定(ding)值高的耐(nai)熱不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材料,選(xuan)用(yong)數值最(zui)高的CF8M、316和316H做閥門主體材料。CK-20、310和310H高Cr、Ni含量(liang)的特(te)(te)點使其在高溫(wen)工(gong)況下比其他(ta)耐(nai)熱不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)更能(neng)抵(di)抗(kang)腐蝕和氧化,同(tong)時抵(di)抗(kang)高溫(wen)蠕(ru)變及(ji)抵(di)抗(kang)高溫(wen)斷裂(lie)的性能(neng)也優于其他(ta)耐(nai)熱不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。由(you)于材料價格高,一般只用(yong)于特(te)(te)殊場(chang)合(he)。


  >850℃級(ji),必須應(ying)用增(zeng)加隔熱襯里(li)或通介質冷(leng)卻等特(te)殊的(de)結(jie)構設計。使用最多的(de)是高性能的(de)耐火陶瓷(ci)。在(zai)此溫(wen)度(du)下,控制閥門的(de)溫(wen)度(du)不僅僅靠材料,還(huan)要采用特(te)殊的(de)結(jie)構。


2. 閥門內(nei)件


  高(gao)溫(wen)閥門內件(jian)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的選擇要考慮材(cai)料(liao)(liao)(liao)的膨(peng)脹性質,同時考慮運動部件(jian)的擦傷可能。在(zai)無特別要求工況下,材(cai)料(liao)(liao)(liao)一般選用耐(nai)腐(fu)蝕、強(qiang)度高(gao)的材(cai)料(liao)(liao)(liao),像(xiang)316不(bu)銹鋼,并且(qie)要在(zai)表面進(jin)行堆焊(han)(han)(han)處理,采用堆焊(han)(han)(han)鎢鉻(ge)鉆硬質合金或(huo)噴焊(han)(han)(han)陶瓷。


3. 密封副設計(ji)


  閥(fa)體和(he)密封(feng)件銜接的(de)地方,利(li)用(yong)(yong)堆焊硬(ying)質合(he)金(jin)來提升(sheng)密封(feng)機構(gou)(gou)的(de)硬(ying)度(du)。密封(feng)環(huan)內表面(mian)采(cai)用(yong)(yong)不銹耐酸性鋼,型式采(cai)用(yong)(yong)外圓柱面(mian)加工(gong)環(huan)型溝槽(cao),以便后續使用(yong)(yong)。為符合(he)塑性變形和(he)強度(du)方面(mian)的(de)要求,密封(feng)環(huan)表面(mian)相對比閥(fa)蓋和(he)閥(fa)體工(gong)作(zuo)面(mian),硬(ying)度(du)要小(xiao)。填(tian)(tian)料處結構(gou)(gou)上采(cai)用(yong)(yong)動負載結構(gou)(gou),材料采(cai)用(yong)(yong)柔(rou)性石(shi)墨增強填(tian)(tian)料,提升(sheng)密封(feng)效(xiao)果。


4. 上密封結構的(de)設計


  上密(mi)封的(de)結(jie)構通常有兩(liang)種方式,整(zheng)體(ti)堆(dui)焊(han)和(he)分(fen)(fen)體(ti)式上密(mi)封座螺紋(wen)對接。分(fen)(fen)體(ti)螺紋(wen)對接,高(gao)溫(wen)下(xia),上密(mi)封座和(he)閥(fa)蓋兩(liang)者材料(liao)不(bu)同,因此(ci)熱(re)膨脹系數(shu)不(bu)同,螺紋(wen)容易(yi)出現松動。為(wei)避(bi)免(mian)上述(shu)問題,一(yi)般采用點焊(han)的(de)做法將兩(liang)者固定。


5. 高溫螺(luo)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(ya)閥(fa)門端(duan)部如(ru)選用法蘭,容易泄漏,因此(ci),工程(cheng)上常用焊接。


7. 工(gong)程應用


  某蒸汽管道設(she)計溫(wen)度(du)580℃,設(she)計壓力14.5MPa,口(kou)徑NPS20,管子(zi)選(xuan)用A234-WP9,閥(fa)門主體材(cai)料選(xuan)用A217-C12A,閥(fa)門標準選(xuan)用ASME B16.34。




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