高温阀门设计的有关技术研究

【前言】高温阀门设计的有关技术研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。材料的热膨胀技术以及零件承受热载的差别等条件是直接导致热涨量差别的主要因素。因此，在进行高温阀门设计过程中，应当将这些因素的影响都充分考虑在内。为了使得阀芯的温度尽快与管线流体的温度相一致，可以通过将热态高温流体导入温度较低的阀门，使得横截面积较小...

摘 要：高温阀门设计近些年来获得了一定的发展，也获得了较为广泛的应用，因此对于高温阀门设计相关的技术进行研究很有必要。由于高温的长时间作用会对金属材料造成物理性能以及机械性能等方面的影响，在对高温阀门进行设计时，应当在选择适合材料的基础上，重点关注高温对其的影响。文章结合实际高温阀门设计情况，从设计产品结构、材料选用、机械性能等多个方面对高温阀门设计相关技术进行研究，以供广大从业人员参考。

关键词：高温阀门；结构材料；性能

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。因此，文章结合实际高温阀门设计中出现的一些技术进行研究，以促进高温阀门设计技术的发展。

1 影响高温阀门设计的因素

1.1 热膨胀量的影响

材料的热膨胀技术以及零件承受热载的差别等条件是直接导致热涨量差别的主要因素。因此，在进行高温阀门设计过程中，应当将这些因素的影响都充分考虑在内。为了使得阀芯的温度尽快与管线流体的温度相一致，可以通过将热态高温流体导入温度较低的阀门，使得横截面积较小的阀杆完成对阀芯的散热。由于阀座的散热条件与阀芯不同，其膨胀量也有差别，虽然是同时加热，但是最后的膨胀量等性能却有所不同。因此，在确定阀门零件间的工作间隙时，应当增大其范围，以保证在高温介质的情况下，避免零件之间出现卡死或是擦伤的现象，有效地减少零件因为温度造成的损伤。但是间隙的增加量也一定要适中，应当依据材料的热膨胀系数、应力以及实际使用温度来确定。

1.2 热交变的影响

介质的热交变性能也会对零件之间的相互作用造成一定的影响。譬如，阀座与导向套之间的连接就很有可能因为介质热交变的改变而变松，丧失了原有的密封作用。所以，在进行设计时，应当将阀座和支撑件的接头处进行缝焊或者点焊，以确保其密封作用。另外，大口径阀门应当使用本体堆焊阀座，以防止与介质接触过多的阀门零件因为受到交变应力的影响而过度疲劳，乃至于丧失了原有的作用。另外，在设计过程中，还应当将热交变状况下密封时弹性阀座结构的选择以及其效果评价等因素考虑在内。也只有这样才能够从根本上减少热交变对于高温阀门设计的影响，减少零件的损伤，延长高温阀门的寿命。

1.3 擦伤问题

材料之间相互作用不当，再加之一些外界环境的影响，很容易导致擦伤问题的出现。譬如，管路系统中，阀座与阀芯的擦伤是由于大的硬粒子混入造成的；而振动冲击也会对其产生不良影响，造成擦伤。因此，为了减少在运行过程中的擦伤现象，应当对密封副材料进行合理的选择，并保证密封副之间的硬度匹配值处在合理的范围内。

1.4 材料的机械性能

在高温的条件下，材料的机械性能主要有两方面的改变会发生，一是材料强度的改变，二是材料本身形状的改变。除此之外，材料的硬度也会随着温度的变化而在一定的范围内波动。但是，材料的硬度会对阀门密封面的性能指标以及阀门的密封性能，还关系到阀门的使用寿命。阀门的环境温度超过450摄氏度时，就应当考虑到在高温环境下，阀门零件在发生可恢复的弹性形变之外，还会导致材料蠕变性能变差，极易发生断裂。温度不发生改变是，应力大的蠕变的速度就打，盈利保持不变时，温度低的蠕变的速度也会减小。在同一种材料的前提下，应力和温度共同决定了蠕变的速度。

2 高温阀门材料的选择

2.1 阀体材料的选择

高温工况和介质的腐蚀性都会对材料的选择造成一定的影响，由于使用环境大多处于高温环境，应当选择质量较好的碳素钢、耐高温合金钢、以及不锈钢等作为阀体的材料，也只有这样才能保证阀体在高温状态下仍然能够正常使用。

2.2 阀内件材料的选择

热膨胀系数应当被首先考虑，然后结合高温状况下运动部件的抗擦伤能力，二者结合实现对于阀内件材料的选择。阀内件母体材料大多选择316不锈钢，以便于阀内件抗磨损性能的提高，以及气蚀性能的提高。阀内件材料的选择一定要结合实际的情况，选择出适合使用，满足相关要求的材料。

3 高温阀门内件的硬化处理

3.1 增强表面硬度和耐磨性

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。

4 结束语

随着高温阀门技术的应用范围不断扩大，人们对于高温阀门技术的要求也越来越多。虽然我国高温阀门技术已经取得了一些突破，但是仍然有提高的空间。因此，应当对高温阀门设计中相关的技术进行研究，通过对影响高温阀门技术的分析以及对材料选择和内件硬化处理的分析，探讨高温阀门技术中应当注意的问题，以促进我国高温阀门技术的发展，扩大高温阀门的使用范围，延长高温阀门的使用寿命。

参考文献

[1]裘叶琴.浅析阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报，2010（22）.

[2]吕荣美.高温阀门的高温等级和主体材料[J].通用机械，2008（07）.

[3]何培堂，刘先东，张志军，等.高温阀门设计中的关键技术[J].炼油与化工，2002（04）.