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  • 提高高温球阀使用寿命的设计要点
    发布日期:2016-12-28


    1 高温阀门的性能及其分类

    在流体输送系统当中,阀门是不可或缺的控制部件,其主要具有调节、导流、防逆流、截止、分流等功能,阀门在工业和民用领域中的应用非常广泛。高温阀门是阀门中较为常用的一种类型,它的具体性能如下:淬火性能较好,可以进行深度淬火;熔接性好;对冲击具有良好的吸收性能,很难通过暴力对其造成破坏;对回火脆性倾向较少等等。高温阀门的种类相对较多,比较常见的有高温蝶阀、高温球阀、高温过滤器、高温闸阀等等。在水暖器材中,高温球阀的应用较多,下面本文重点对此类阀门的结构设计技术要点进行论述。

    2 高温阀门的设计思路及技术要点

    2.1 双面密封设计技术要点

    良好的耐磨性是高温球阀应当具备的一个基本性能,若是球阀出现微量的泄漏,流动的介质可能会对阀门密封面造成破坏,从而导致阀门失效。为满足高温球阀对密封性能的要求,下面本文提出一种双面密封结构的设计思路,这种结构即使一对密封副失效,另一对密封副仍然可以使球阀保持良好的密封性能。

    1)密封副的选择。为确保密封副的耐磨性,其材质可选用2Cr13,并对其进行渗碳耐磨硬化处理,同时为进一步提升球体与阀座密封面的耐磨性,可在密封面成型之后,在其上沉积一层陶瓷膜。2)圆板弹簧。这是高温球阀中的关键部件之一,其高温性能的稳定性与阀门的密封性能有着非常密切的关系。若是圆板弹簧在高温条件下出现应力松弛,则会导致阀门泄漏,严重是会引起阀门失效。所以用于高温球阀的圆板弹簧必须具备良好的高温稳定性。可选择高温性能较为优异的镍洛合金作为弹簧的材料,试验结果显示,这种材料的耐热温度能够达到700℃左右。3)密封面宽度。在高温阀门的设计中,阀门密封面宽度的确定是重点环节,其直接关系到阀门的使用寿命和结构尺寸。从确保阀门密封的可靠性及延长其使用寿命的角度出发,密封面的宽度取值应当使密封力在该宽度的密封面上所形成的密封比压满足密封比压的判别条件,即:

    上式中:q代表密封比压(单位:bar);qb电表密封必需比压(bar);[q]代表许用比压(bar)。

    2.2 阀体设计的技术要点

    由于高温球阀的阀体内腔中需要衬耐磨涂层,故此阀体采用三组合式结构。

    1)阀体材料。阀体较为常用的材料有以下几种:碳素钢、高温铬钼铸钢、马氏体耐热铸钢、不锈耐酸铸钢等等。在高温球阀的阀体设计中,可依据流体介质的腐蚀性、温度、压力等条件,选择最为适合的阀体材料。2)阀体壁厚。在高温球阀当中,阀体作为承压部件,其壁厚与阀门的使用安全性有关,所以,对必须对壁厚的确定予以重视。

    2.3 阀杆密封设计技术要点

    高温球阀的阀杆密封设计,采用锥形柔性石墨环组合填料密封结构,在装料箱中,填料的最上和最下层均采用柔性石墨编织填料,位于中间的三层则采用密度相对较低的锥形柔性石墨环,并在两者之间装有高密度的柔性石墨环,其与低密度柔性石墨环通过斜面相接触,由此能够使阀门阀杆处达到良好的密封效果。

    2.4 阀体内耐磨涂层的设计要点

    由于设计的球阀需要耐高温,所以阀体内部的耐磨涂层必须具备在高温条件下工作的特点,所以在耐磨涂层的选择上,必须充分其硬度和韧性。为了达到这一要求,可以采用超音速火焰喷涂工艺,在高温球阀阀体内腔喷涂一层WC-Co涂层,材料可以选用WC-17%Co,其耐冲蚀性能较好,并且还具有良好的抗热震性能,能满足高温环境下的使用要求,由此能够确保高温球阀在300℃的高温条件下涂层不会受热脱落。

    3 结束语

    综上所述,在工业和民用领域当中,高温阀门的应用十分广泛,尤其是高温球阀,本文以提高高温球阀的可靠性和使用寿命为立足点,对高温球阀的设计技术要点进行了简要论述。

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