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. 高溫閥門的主體(ti)材料的選(xuan)用
425~550℃級(ji),取壓(ya)力-溫(wen)度額(e)定(ding)(ding)值高(gao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),優(you)選(xuan)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC9,其(qi)次是(shi)(shi)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)WC6,但兩(liang)者缺(que)點是(shi)(shi)Cr含量較低,不(bu)(bu)具(ju)備抗(kang)硫(liu)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。C5具(ju)備一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧化、抗(kang)硫(liu)和氫腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)特性(xing),缺(que)點是(shi)(shi)成(cheng)本(ben)高(gao)。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選(xuan)壓(ya)力-溫(wen)度額(e)定(ding)(ding)值高(gao)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材料321和321H,其(qi)對應(ying)的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)(zao)合金牌號分別為(wei)CF8Ti、CF10Ti,因含Ti則會產(chan)生碳硫(liu)化鈦夾雜物,降低了塑(su)性(xing)、沖擊韌性(xing),并且抵(di)抗(kang)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力下(xia)降,鑄(zhu)造(zao)(zao)性(xing)難度大,因此CF8、304、304H型耐熱(re)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)常用(yong)選(xuan)擇。425~550℃級(ji)介(jie)(jie)質無腐(fu)蝕(shi)工(gong)況下(xia),例如水(shui)、蒸汽(qi)等(deng)介(jie)(jie)質,可選(xuan)用(yong)WC6和WC9,由于(yu)C5的(de)(de)(de)(de)特點及其(qi)成(cheng)本(ben)低于(yu)高(gao)鉻鎳的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因而在(zai)Cr-Mo系高(gao)溫(wen)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中使用(yong)最多。
650~750℃級、750~850℃級,取(qu)壓力-溫度額定值(zhi)高(gao)(gao)的耐熱(re)不銹鋼材(cai)料(liao),選用數值(zhi)最(zui)高(gao)(gao)的CF8M、316和(he)316H做閥門(men)主體材(cai)料(liao)。CK-20、310和(he)310H高(gao)(gao)Cr、Ni含量的特點使其(qi)(qi)在高(gao)(gao)溫工況下比其(qi)(qi)他耐熱(re)不銹鋼更(geng)能(neng)抵(di)抗(kang)(kang)腐蝕(shi)和(he)氧化(hua),同時抵(di)抗(kang)(kang)高(gao)(gao)溫蠕(ru)變(bian)及抵(di)抗(kang)(kang)高(gao)(gao)溫斷(duan)裂的性能(neng)也優于其(qi)(qi)他耐熱(re)不銹鋼。由于材(cai)料(liao)價格高(gao)(gao),一般(ban)只用于特殊場合。
>850℃級,必須應用增加隔熱襯里或通(tong)介質(zhi)冷卻(que)等特殊的結構(gou)設計(ji)。使用最多的是(shi)高性能的耐火陶瓷。在此(ci)溫(wen)度下,控制閥門的溫(wen)度不僅僅靠材料,還要采用特殊的結構(gou)。
2. 閥門內件
高溫閥門(men)內件材(cai)料(liao)的選擇(ze)要(yao)考(kao)慮材(cai)料(liao)的膨脹性質,同時考(kao)慮運動部(bu)件的擦傷(shang)可能(neng)。在(zai)(zai)無(wu)特別要(yao)求工(gong)況下,材(cai)料(liao)一般選用(yong)耐腐蝕(shi)、強(qiang)度高的材(cai)料(liao),像(xiang)316不銹鋼(gang),并且(qie)要(yao)在(zai)(zai)表(biao)面進(jin)行堆焊(han)處理(li),采用(yong)堆焊(han)鎢鉻鉆硬質合(he)金或噴焊(han)陶瓷。
3. 密封副設計
閥體(ti)和(he)密(mi)(mi)(mi)封(feng)件銜接的(de)地(di)方(fang),利用(yong)堆(dui)焊硬質合(he)金來提(ti)(ti)升密(mi)(mi)(mi)封(feng)機構(gou)(gou)的(de)硬度(du)(du)。密(mi)(mi)(mi)封(feng)環內表(biao)(biao)面(mian)采用(yong)不銹耐(nai)酸性鋼,型式采用(yong)外圓柱面(mian)加工環型溝槽,以便后續使用(yong)。為符合(he)塑性變形和(he)強(qiang)度(du)(du)方(fang)面(mian)的(de)要求,密(mi)(mi)(mi)封(feng)環表(biao)(biao)面(mian)相(xiang)對(dui)比(bi)閥蓋和(he)閥體(ti)工作(zuo)面(mian),硬度(du)(du)要小。填(tian)料處結構(gou)(gou)上采用(yong)動(dong)負載結構(gou)(gou),材料采用(yong)柔性石(shi)墨增強(qiang)填(tian)料,提(ti)(ti)升密(mi)(mi)(mi)封(feng)效果。
4. 上密封結構的設計
上(shang)密封的結構(gou)通常有兩種方式(shi),整體堆(dui)焊和分體式(shi)上(shang)密封座螺紋(wen)(wen)對接(jie)。分體螺紋(wen)(wen)對接(jie),高溫(wen)下,上(shang)密封座和閥蓋兩者(zhe)(zhe)材料(liao)不(bu)同(tong),因(yin)此熱(re)膨脹(zhang)系數不(bu)同(tong),螺紋(wen)(wen)容易(yi)出現松動。為避免(mian)上(shang)述問題,一般采用點(dian)焊的做法將兩者(zhe)(zhe)固(gu)定。
5. 高(gao)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)端部
高溫高壓(ya)閥門端部如選(xuan)用法蘭,容(rong)易(yi)泄漏,因此,工程(cheng)上常用焊接。
7. 工程(cheng)應用
某蒸汽管道設(she)計(ji)(ji)溫度580℃,設(she)計(ji)(ji)壓(ya)力14.5MPa,口徑NPS20,管子選(xuan)用(yong)A234-WP9,閥門主體材(cai)料選(xuan)用(yong)A217-C12A,閥門標(biao)準(zhun)選(xuan)用(yong)ASME B16.34。

