這里講述的高溫閥門指使用工況溫度超過450℃的閥門(men)。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),取壓力(li)-溫(wen)度額定值(zhi)高的(de)高溫(wen)鋼,優選(xuan)鑄(zhu)(zhu)鋼WC9,其(qi)次(ci)是(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)鋼WC6,但兩者缺(que)點(dian)是(shi)(shi)Cr含量較低(di)(di),不具(ju)備(bei)抗硫腐(fu)蝕的(de)性(xing)(xing)(xing)能。C5具(ju)備(bei)一定的(de)抗氧(yang)化、抗硫和(he)氫(qing)腐(fu)蝕的(de)特(te)性(xing)(xing)(xing),缺(que)點(dian)是(shi)(shi)成(cheng)本高。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選(xuan)壓力(li)-溫(wen)度額定值(zhi)高的(de)耐熱(re)不銹(xiu)鋼材料321和(he)321H,其(qi)對應的(de)鑄(zhu)(zhu)造合金(jin)牌(pai)號分別為CF8Ti、CF10Ti,因含Ti則(ze)會產生碳硫化鈦夾雜(za)物,降低(di)(di)了(le)塑性(xing)(xing)(xing)、沖擊韌性(xing)(xing)(xing),并且抵抗腐(fu)蝕能力(li)下降,鑄(zhu)(zhu)造性(xing)(xing)(xing)難度大,因此CF8、304、304H型耐熱(re)不銹(xiu)鋼是(shi)(shi)常用選(xuan)擇。425~550℃級(ji)介(jie)質(zhi)無(wu)腐(fu)蝕工況下,例(li)如水(shui)、蒸汽(qi)等介(jie)質(zhi),可選(xuan)用WC6和(he)WC9,由于C5的(de)特(te)點(dian)及(ji)其(qi)成(cheng)本低(di)(di)于高鉻(ge)鎳的(de)耐熱(re)不銹(xiu)鋼,因而在Cr-Mo系高溫(wen)鑄(zhu)(zhu)鋼中使用最多。
650~750℃級、750~850℃級,取壓力(li)-溫度額定值(zhi)高(gao)(gao)的耐(nai)(nai)(nai)熱不銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料(liao),選用(yong)數值(zhi)最高(gao)(gao)的CF8M、316和316H做閥(fa)門主(zhu)體材(cai)料(liao)。CK-20、310和310H高(gao)(gao)Cr、Ni含量的特(te)(te)點使其在高(gao)(gao)溫工況下比(bi)其他耐(nai)(nai)(nai)熱不銹(xiu)鋼(gang)更能(neng)抵抗腐蝕和氧化,同時(shi)抵抗高(gao)(gao)溫蠕變(bian)及抵抗高(gao)(gao)溫斷裂的性能(neng)也優于其他耐(nai)(nai)(nai)熱不銹(xiu)鋼(gang)。由于材(cai)料(liao)價格(ge)高(gao)(gao),一般(ban)只用(yong)于特(te)(te)殊場(chang)合。
>850℃級,必須應用增加(jia)隔(ge)熱襯里或通介質冷(leng)卻等特殊(shu)的結(jie)構設計。使用最多的是高性(xing)能的耐火陶瓷(ci)。在此溫度(du)下,控制(zhi)閥門的溫度(du)不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)靠材(cai)料(liao),還要采用特殊(shu)的結(jie)構。
2. 閥門內(nei)件
高(gao)溫閥(fa)門(men)內件材(cai)料的選擇要考慮材(cai)料的膨脹性質,同(tong)時考慮運動(dong)部件的擦傷(shang)可能。在(zai)無特別要求工(gong)況下,材(cai)料一般選用耐腐(fu)蝕、強度高(gao)的材(cai)料,像316不銹鋼,并且要在(zai)表面進行堆焊(han)處理,采用堆焊(han)鎢(wu)鉻鉆硬質合金或噴焊(han)陶瓷。
3. 密(mi)封副設計
閥體和密(mi)(mi)封(feng)(feng)件銜接(jie)的(de)地方(fang),利用(yong)(yong)堆焊硬質合金來提升(sheng)密(mi)(mi)封(feng)(feng)機(ji)構(gou)的(de)硬度(du)。密(mi)(mi)封(feng)(feng)環(huan)內表(biao)面(mian)采用(yong)(yong)不銹耐酸性(xing)鋼,型式(shi)采用(yong)(yong)外圓柱(zhu)面(mian)加工環(huan)型溝槽,以便后續(xu)使用(yong)(yong)。為符(fu)合塑(su)性(xing)變形和強度(du)方(fang)面(mian)的(de)要求,密(mi)(mi)封(feng)(feng)環(huan)表(biao)面(mian)相對比閥蓋(gai)和閥體工作面(mian),硬度(du)要小。填(tian)料(liao)處結構(gou)上采用(yong)(yong)動負載(zai)結構(gou),材(cai)料(liao)采用(yong)(yong)柔性(xing)石墨增強填(tian)料(liao),提升(sheng)密(mi)(mi)封(feng)(feng)效果。
4. 上(shang)密封結構的設計
上密(mi)封(feng)的結構通(tong)常有(you)兩種方(fang)式(shi),整體(ti)堆焊(han)和分體(ti)式(shi)上密(mi)封(feng)座螺紋(wen)對(dui)接(jie)。分體(ti)螺紋(wen)對(dui)接(jie),高溫下,上密(mi)封(feng)座和閥蓋兩者材料不同(tong),因此(ci)熱膨脹系數不同(tong),螺紋(wen)容(rong)易出現(xian)松動(dong)。為避免上述問題,一般采(cai)用(yong)點(dian)焊(han)的做(zuo)法(fa)將兩者固定。
5. 高溫螺栓
在高溫下,螺(luo)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(duan)部
高(gao)溫高(gao)壓閥(fa)門(men)端(duan)部如選用(yong)法蘭,容易泄漏,因此(ci),工程上常用(yong)焊接。
7. 工程應用
某蒸汽管道設計溫(wen)度580℃,設計壓力14.5MPa,口徑NPS20,管子(zi)選用(yong)A234-WP9,閥門(men)(men)主體材料選用(yong)A217-C12A,閥門(men)(men)標準選用(yong)ASME B16.34。

