高温阀门设计中的关键技术

《高温阀门设计中的关键技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第!期炼油与化工0’高温阀门设计中的关键技术何培堂刘先东张志军栗勇"大庆石油化工总厂仪表修造厂#黑龙江大庆$%&’$!(摘要)高温条件下金属材料的强度、硬度、塑性、以及蠕变、断裂的失效形式等各种物理性能、机械性能都将发生明显的变化，因此高温阀门在结构设计和材料选择上与低温阀门或常温阀门相比具有很大的差别。通过分析材料的机械性能、热胀量、热交变以及擦伤问题对高温阀门的影响，总结出高温阀门在结构设计和材料选择上的关键技术。关键词)机械性能；热胀量；热交变*擦伤问题；关键技术中图分类号：+,$&!文献标识码：-文章编号：$%’$.!/%0（0110）1!.110’.1&大庆石油化工总厂仪表

2、修造厂在不断进行调节和材料选择上与低温阀门或常温阀门相比具有很大阀系列化产品的研制开发，现在已具备年产$111台的差别。经不断研究，总结了高温阀门设计应注意的调节阀的规模。近年来在生产常规调节阀的基础上，关键技术。又研究开发了高温调节阀新品种。随着现代科学技!阀门设计中的几个关键技术术和现代工业的飞速发展，携有高温流体的管路系!"!材料的机械性能统日益增加，高温阀门的应用越来越广泛。管路系统高温条件下，材料的力学性能将发生明显的变的要求及新材料和新工艺的出现，开拓了高温阀门化。主要表现为二个方面：一是强度的改变；二是金的应用领域。由于高温条件下材料的各种物理性能、属材料的变形性质的变

3、化。碳素钢在不同温度下的机械性能都将发生变化，致使高温阀门在结构设计强度、塑性、弹性模量和波桑比的指标见图$。"6(强度指标"7(塑性指标"3(弹性模量和波桑比随温度变化曲线图$不同温度下碳素钢的机械性能高温条件下材料硬度也将发生变化，对于阀门阀门的使用温度超过!415，设计时还得考虑的密封面来说是很重要的。司太立合金、铬化硼合金材料的蠕变和断裂性能。高温条件下受载的阀门零等四种密封面材料的高温硬度23变化曲线见图0。件（应力值大于物理蠕变极限）除发生弹性变形外，还会发生不可回复的蠕变。即使应力低于相应温度条件下材料的屈服极限，也会发生这样的变形。蠕变与温度和应力的关系曲线见图&。从

4、图&中可以看出，当温度不变时，应力大者蠕变速度大；应力不变时，温度高者蠕变速度高。由此图0密封面材料的高温硬度可见，对于同一种材料，蠕变速度为应力和温度的函!3炼油与化工!""!年第#$卷数。在高温阀门设计中，温度是由管路系统的参数决!"#热胀量的差别定的，材料的选择又受到介质的腐蚀性能等条件的导致热胀量差别的原因主要有材料热胀系数、限制，所以常常碰到的问题是如何确定许用应力。如零件承受热载的差别和零件所处约束条件的差别，果按不发生蠕变的应力水平（物理蠕变极限）为条件这些差别在高温阀门设计中应仔细考虑。当热态流设计阀门的零件，将使得零件重而不经济。所以在掌体进入一个冷态阀门时，阀芯被

5、热态流体所包围，而握材料的蠕变速度的基础上，要选择一个应力，使得阀芯的散热仅靠与其相连接的具有较小横截面的阀阀门在正常使用寿命下，总的蠕变不致于发生断裂杆，因此，阀芯能很快地达到管线流体的温度。阀座或不致于因变形妨碍运动件相互间的运动。几乎是与阀芯同时加热的，因阀座的散热条件较阀芯好以及阀体的线胀量常常小于阀座的径向膨胀。其它零件也有类似的情况。因此，用于高温介质下的阀门零件间的工作间隙应增大，这样在实际工作温度下，防止了擦伤和卡死。间隙的增加量是由材料的线膨胀系数、使用温度、应力等条件决定的。当然对于某些阀门来说（如柱塞阀）、随着间隙的增加，使得阀门的有效使用温域变小，在室温或低温

6、条件下会%&’应力相同（(#)(!)($’%*’温度相同（!#)!!)!$’出现泄漏。图$蠕变与应力及温度的关系曲线!"$热交变的影响应力水平的选择是以保证在使用寿命期内，材介质的热交变会导致阀座和导向套（过盈配合料的蠕变不致影响阀门的使用功能为基本条件的。或螺纹连接）变松，从而失去密封作用。因此，应考虑用于高温管路系统的阀门，要求在!""""+内总的在阀座或导向套与其相应的支承件的连接处进行封应变值为#,；而核电站用阀则要求在$"""""+内焊或点焊。对于大口径阀门来说最好采用本体堆焊总的应变值为#,。使用寿命不同的阀门，设计时应阀座。根据各自允许的蠕变速度来选择相应的许用应力。高

7、温热交变使与介质接触或接近的阀门零件受高温载荷作用下，阀门零件的另一种失效形式到交变应力的作用，加剧阀门零件的疲劳老化，设计是断裂。金属抵抗高温断裂的能力用“长期强度-或中应认真考虑。热交变工况下密封结构采用弹性阀“持久强度-来衡量，材料的持久强度与使用温度、加座，效果较好。弹性阀座见图/。力时间及所受应力的大小有关。铬钼钢的断裂应力与断裂时间的关系见图.。图/弹性阀座从图/可以看出，弹性阀座在使用寿命较长同时承受交变热应力的阀门中，使用效果较好。!"%擦