高温阀门设计的有关技术分析

高温阀门设计的有关技术分析

胥冰 王树辉

中国石油新疆乌鲁木齐石化公司 新疆 乌鲁木齐 830019

摘要：阀门对于流体的控制过程有着必不可少的作用，高温阀门的出现有利于保证流体的控制，保障金属材料不受到高温的影响。随着科学技术的不断提升，各个企业对高温阀门的要求也逐渐增多，对高温阀门的设计已经成为多数人的重点关注内容。

关键词：高温阀门；设计；技术研究

引言

作为流体控制过程中必不可少的部分，阀门在整个流体控制中起到了十分重要的作用。随着科学技术的快速发展，，各个行业领域内也都取得了许多突破性的进展，对于高温阀门的需要也越来越多，对于高温阀门设计的要求也逐渐增多。如何设计出既满足使用要求又能保障安全的高温阀门就成了许多人关注的焦点。

一、高温阀门材料的选择

1.1阀体的材料

高温阀门的设计过程中，为了保证阀门体能够承受住高温，并且其物理性能和结构组织等不会发生变化，相关设计人员就需要做好阀门体材料的选择。一般情况下，常见的材料有优质碳素钢、不锈钢以及铁、镍、钴为基的耐高温合金钢。

1.2阀内件材料

在对阀内件的材料进行选择的过程中，需要设计人员对材料的膨胀性质进行分析，并且还要考虑高温条件下，运动部件的擦伤几率。没有特殊要求的情况下，阀内件的材料使用的是316不锈钢等耐腐蚀性高、强度高等的材料，并且还要在其表面进行堆焊处理，从而有效保证阀内件使用性能。

1.3高温阀门内件硬化处理

高温阀门，顾名思义就是在450益以上高温条件下运行的阀门，而由于高温条件的存在，就容易出现阀门软化的情况，这就使得阀门在实际运行过程中可能出现损伤现象，影响阀门的使用寿命。因此，设计人员在对阀内件进行硬化处理的过程中，可以将堆焊层的厚度控制在4mm以上，这样一来能够有效减少外部环境对阀门本体材料的影响，从而提高阀门的使用寿命。

二、高温阀门设计中的几点关键技术

高温阀门设计是一种高科技的体现，也是为了更好的控制热量的传播，只有采用适合的材料，控制膨胀量等才可以让其作用发挥到最大，从而降低危险系数，提高使用价值，本文对此展开研究，对其中几点关键技术进行深入分析，希望能给高温阀门设计提供一些借鉴。

2.1热膨胀量

阀门零部件承受的热载、材料热膨胀技术是造成热膨胀量存在差异的基本因素。所以，在设计高温阀门时，一定要充分考虑这些因素。为保证阀芯温度最快时间内和管线流体温度相互符合，可将高温热流体导入温度低的阀门中，从而实现阀杆对阀芯进行散热。阀芯的散热要求同阀座互不相同，所以膨胀量也存在差异性，即便同时加热，最终的膨胀量也大不相同。所以，在明确阀门部件的空隙情况下，要增加空隙范围，保证高温情况下，阀门部件不会存在卡死或擦伤等问题，从而有效避免或是减少温度问题而导致的损伤。不过，在增加空隙时也要适

情况而定，不要过大，具体可结合材料的应力、热膨胀系数和使用情况决定。

2.2热交变

阀门零部件在相互作用下，介质热变性也会对其产生影响。比如，随着介质热变性的改变，导向套同阀座之间的链接或许会发生松动，而失去原有的密封效果。因此，在设计高温阀门时，需要将支撑件和阀座相连接的部位焊接起来，具体可采用缝焊或上点焊的方式，从而保证密封性。此外，大口径阀门的阀座要使用堆焊的方法焊接，避免阀门部件同介质存在太多碰撞，而受交变应力影响，造成疲劳性，更甚是失去作用。除此之外，设计高温阀门时候，需要足够考虑到热交变这一情况下，弹性阀座结构的选择。只有充分考虑此因素，才能从根源上缩减在设计高温阀门时，热交变对其影响，尽可能避免损伤，延长阀门寿命。

2.3擦伤问题

一些外界环境很容易对阀门带来影响，另外，若材料的相互作用不恰当，擦伤问题很容易出现。比如，在管路系统中，时常会发生阀芯与阀座之间的擦伤，这主要是因为混入了较大的硬粒子，并且在振动冲击作用下也会有不好影响，从而产生擦伤。所以，为了减少阀门部件在运行中，可能会出现的擦伤情况，需要合理选择密封副材料，并要考虑其硬度与强度的是否匹配，必须在合理的匹配范围内才能减少擦伤情况。

2.4材料机械性能

高温环境下，材料机械性能会发生两方面变化。一方面是改变强度，另一方面是改变本身形状。另外，当温度在一定范围下变化时候，材料硬度也会随之波动。材料硬度对阀门密封性有一定影响，甚至还会影响最终的使用寿命。当阀门温度高于450益时，需要充分考虑在此情况下，阀门零部件除了会发生弹性形变以外，还会发生的其他情况，比如材料蠕变性越来越差，最终发生断裂的情况等。当温度不变时，应力大的蠕变速率大；当应力不变时，温度低的蠕变速率小。总之，在同一种材料下，温度和应力对蠕变速率起到了共同作用。

三、高温阀门内件的硬化处理

3.1增强表面硬度和耐磨

高温阀门内件常常因为温度过高，出现材料退火或是软化的情况，这种情况很容易造成阀内件表面擦伤。为了减少这种损伤，应当提高阀内件在高温环境下的硬度以及冲击强度，并适当增技巧其应对冲刷以及腐蚀的能力。可以在阀内件表面使用陶瓷或是合金，以增加阀内件表面的硬度和耐磨性能，保障阀内件可以在高温环境下发挥应有的作用，延长其使用寿命。

3.2堆焊层厚度

要想实现高温阀门内件的硬化处理，还需要对堆焊层的厚度进行确认。通过相关实验，可以确定堆焊层的最适宜厚度应当在4毫米以上，这样的厚度可以更好地隔绝外界环境的高温，减少外界高温对内部材料的影响，保障阀门内件的使用寿命。

3.3遵循的原则

高温阀门设计过程中应当首先注意的是对于材料的选择，选材的合理能够避免一些事故的发生，也会延长阀门的使用寿命。温度因素也会对阀门的使用造成一定的影响，因此，应当在设计过程中就将温度因素考虑在内。在温度超过280摄氏度时，应当使用加长阀盖结构，为填料提供较低的温度环境。而当温度大于350摄氏度时，就应当适当增加运动件之间的间隙，以保证密封副表面具有较高的硬度。温度超过450摄氏度，就应当对螺纹连接的密封环进行封焊，减少松动的可能，防止泄露的发生。当温度超过500摄氏度时，应当使用具有硬度较高的表面的导向套与导向段，点焊导向套与支撑件的接头处。

四、结束语

由于高温阀门的不断应用，人们对高温阀门的要求也逐渐增高。我国高温阀门技术在一定程度上取得了重要成果，但是还是不能满足社会的发展要求。因此应该对高温阀门设计过程中的相关技术进行研究，促进高温阀门的发展，提高高温阀门的使用年限，进而满足高温阀门对社会的发展要求。

参考文献：

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[2]包正林.有关高温阀门设计的主要技术分析[J].科技与企业,2013(19).

[3]韩斐,宋笔锋,喻天翔,崔卫民.阀门可靠性技术研究现状和展望[J].机床与液压,2012(9).