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摘要：高温阀门设计这些年来获得了一定的发展，也获得了比较广泛的应用，因此对于高温阀门设计相关的技术进行研究特别重要的。所以，本文根据实际的高温阀门设计情况。由设计产品结构、选取材料等几个方面对高温阀门设计有关技术进行研究，这样相差人员提供有关参考。
关键词：高温阀门；结构材料；性能
引言：
现阶段的高温阀门技术运用区域逐渐加大，大家对高温阀门技术的要求变得愈来愈高，虽然现阶段我国的高温阀门技术得到了一些成绩，可是还是有特别多的问题没有解决。如何设计出既满足运用要求又能够保证安全的高温阀门就成为了很多人关注的焦点。因此，文章结合实际高温阀门设计中出现的部分技术进行研究，以促进高温阀门设计技术的发展。
1.腐蚀工况下高温阀门常用材料
1.1临氢工况
氢脆可以在临氢工况下使用碳钢与合金钢管道的特定条件下很容易产生。氢在不同的金属来源中可以分为电化学氢脆、环境氢脆和内部氢脆。而通常所说的氢脆，就说的是环境氢脆也叫氢蚀。选取临氢工况的材料，要根据管道最高操作温度加20℃～40℃的裕量和介质中氢气的分压依据Nelson曲线选择适当的抗氢钢材，Cr-Mo钢在高温段是常选用的。
1.2硫化氢腐蚀工况
硫化氢腐蚀工况常存在石油化工工程中，这时如果选取一般阀门将不能满足安全生产要求。为t≤ 120℃温度而且有水存在时，导致钢容易形成应力腐蚀开裂；为 t≤240℃温度而且没有水时，没有腐蚀；温度t≥240℃时加剧腐蚀，会导致钢的迅速均匀腐蚀，而且当氢气与硫化氢共存时，加快了腐蚀速度。能依照JB /T 11484-2013《高压加氢装置用阀门技术规范》实施硫化氢腐蚀工况下选择阀门的材料和要求。
2.高温阀门的设计
2.1中部密封结构设计
实施密封结构分析，能把其设计归结为2大类：首先，强制密封；其次，伍德密封。
强制密封这种构造其原理是，实施拧紧中法兰螺栓的操作，让其施加一个对应压力的密封垫片，然后对预紧垫片形成一个压缩功能，接下来密封面上的很多凹凸错落的微小缝隙将会有效的填满。阀门在中温、中压和中小口径系列中，相对常见的是强制密封。
关键由下面部分组成伍德密封这种构造方式：（1）阀体；（2）浮动阀盖；（3）密封环；（4）密封垫；（5）四开环；（6）支承环；（7）牵制螺栓。在实施升压操作以前，第一要实施拧紧牵制螺栓的操作，让浮动盖出现上移，然后让阀盖与弹性楔形垫二者之间产生一个旋紧密封力。当介质对其施加压力时，阀盖将产生向上移动趋势，这时牵制螺栓将实施卸载，阀盖与楔形密封垫二者之间的密封比压将会随着压力的上升而持续增加，最后得到优良的密封性。对密封面上工作密封比压导致影响的关键包含2个，首先是预紧密封比压，其次是由介质压力形成的比压。当介质压力渐渐升高，那么工作密封比压也将随之持续增大，就是密封功能越是理想。
2.2密封副设计
在阀体与密封环相接触的位置，能使用堆焊硬质合金的方法，来完成对密封构造硬性的提高。对密封环实施设计时，能把其设计成外圆柱面的样式，并在其上留置1～2条环状的沟槽，同时确保内堆面为260的角度，一般制作应用纯铁材料而成，把浮动阀盖堆面设计为280的角度，并让二者的接触产生为线接触，这样一来，密封的零泄漏效果便能完成。在平常工作的条件下，密封环最好小于阀体和阀盖密封接触部位硬度的表面硬度，首先塑性变形的要求要得到满足，其次强度的要求要得到满足。最好实施司太立的堆焊处理闸板与阀座密封面，然后密封表面强度得到确保，如何使其表面的抗擦伤能力提升。实施密封填料位置的操作时，最好使用柔性石墨夹柯镍尔钢丝以合理加强填料，并把其设计变成一种动负载构造。
2.3上密封结构的设计
上密封构造的处理一般有2种方式，首先是整体堆焊，其次是分体上连接密封座螺纹。假如使用第二种处理方式，受上密封座与阀盖二者材料不一样的影响，螺纹非常容易发生松动的问题，给阀门的正常应用带来了不利的影响。因此，一般状况下，使用点焊的做法把上密封座焊接在阀盖上。
2.4确定高温静强度安全系数
2.5高温螺栓的相关连接
由于要在高温下实施工作状态的螺栓，要考虑下面问题：螺栓与被连接件力学功能改变、应力松弛、温差载荷等等。要把下面设计做好：为了能够防止在高温的条件下旋合螺纹出现了咬死类的故障，除选材要合理外最好把螺纹设计成一种粗牙的螺纹，中间径的距离并在科学的区域内加大。当在长时间中钢螺栓处于在一个300-500度时应力松弛问题会容易发生。因此剩余预紧力必须要保证一直高出所有需求值，有效保证联接坚固性。
2.6间隙配合要合理
阀杆与上密封座之间要保持合理的距离，此外，在材料热膨胀系数方面，要确保前者小于后者，如果不然，则容易发生抱死和磨损的问题。
3、高温工况下阀门设计注意事项
3.1阀门零部件的构造与选择导热系数
在设计高温高压差阀门的时候，要认真考虑所有零部件的热膨胀对于阀内件动作的影响，当高温介质在阀门流过时，因为阀体的线膨胀系数常常小于阀座的线膨胀系数，因此阀体约束了阀座的径向膨胀，阀座只可以向内径膨胀，让在高温下，阀芯和阀座的工作距离小于常温下规范阀门设计的距离，导致阀内件卡死。阀芯和导向套也会形成一样的情况。所以，在高温下应用阀门时，常温下规范阀门的设计距离要合理增加，这样让其在高温下工作也不会形成卡死情况。所以距离的设计显得特别关键，由于材料，尺寸和温度差等参数的确认对设计人员特别关键。
对泄漏量要求相对高的场合下阀体与阀座尽量使用一样的合金钢制造，并使用单座或笼式构造，尽量防止使用双座阀构造，还要在密封面实施硬化处理，防止高温下大幅度增加阀门泄露量。
温度的循环改变会让阀座与导向套松动，所以一定要使用密封焊与搭接焊来防松或压紧构造。阀座垫片的密封是在密封力大于垫片的屈服极限才可以得到，而在高温、高压和热循环工况下，密封材料产生蠕变而形成渗漏，能使用整体阀座，由阀体上直接制成阀座并让其硬化。对于大口径阀门，阀座能焊接在阀体上，去除垫片来防止不必要的泄漏。依据介质的温度高低，还要思考填料函中填料能承受的温度和实施机构能承受的温度。
3.2材料的塑变与擦伤
塑变是指一种金属表面被别的材料擦伤，粘结在一起或表面滚成球形。它与温度、材料、表面光洁度、硬度、载荷相关，并受到流体的影响，高温会让金属软化或退火，使其塑便与擦伤增加趋势。塑变与擦伤会导致：（1）阀门卡住（2）密封面损坏（3）摩擦力增加，导致阀芯定位不准。
避免金属表面的塑变与擦伤的方法关键有：
（1）零件使用硬度相对高材料制成。
（2）选用低塑变、低擦伤的配对材料。
（3）对于互相配合的2种零件，使用不一样的材料制造。
（4）在选择配合零件的材料时，确保配合零件材料的硬度上有5～10Rc的硬度差。
（5）确定科学零件表面粗糙度与硬度，或者在零件表面使用特殊的覆盖层，确保配合运动面的硬度差。
（6）载荷确定合理，合理的材料和强度要依据载荷选用。
（7）设计时，要依据高温下不一样材料的膨胀系数仔细计算膨胀量，从而对配合零件的尺寸进行确定，确保阀内件工作时一个合理的操作距离。
4、结语
随着高温阀门技术的运用区域持续扩大，人们对于高温阀门技术的要求也愈来愈多。尽管中国高温阀门技术已经获得了部分突破，可是依然有提高的空间。在实施高温阀门设计时，一方面要确保材料跟要求相符，另一方面要确保构造设计的科学性，唯有如此，才可以确保阀门具备优良的密封功能，并且质量可靠，同时具备相对长的应用寿命。
参考文献：
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[3]朱铮铮.于传浩.旋转暖风管回转阀门电动装置选择软件的设计[J].河南科技，2013（02）
论文作者:沈龙军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/23
标签：阀门论文; 高温论文; 材料论文; 工况论文; 阀体论文; 螺栓论文; 硬度论文; 《基层建设》2018年第5期论文;