沈阳恒屹实业有限公司 辽宁沈阳 110004
摘要：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，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。
关键词：高温；阀门；设计；技术
1高温阀门材料的选择
1.1阀体材料
保证阀体在高温高压条件下保持良好的机械性能，阀体材料选择优质碳素钢、不锈钢、耐高温合金钢等。
1.2阀内件材料
选择阀内件材料必须考虑材料不同的热膨胀，以及运动部件在高温状态下的擦伤倾向问题。阀内件母体材料选用不锈钢，表面堆焊、钨铬钴硬质合金或喷焊陶瓷，以提高阀内件耐磨损及气蚀性能。
1.3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。
1.4间隙的配合要科学
阀杆，上密封座之间应该保证合理的间隙，在材料的热膨胀指数上应该保证后者大于前者，不然就容易发生磨损的问题。
2 影响高温阀门设计的因素
2.1 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。
2.2 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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆譬如，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。
2.3 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。
2.4 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。
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中法兰的密封设计
中法兰的密封可以设计为内压自紧密封。它的原理是利用介质本身的压力来实现密封。具-体来说内压自紧密封是由以下部分组成：阀体、浮动阀盖、楔形密封环、紧固件等。在进行升压操作以前，先拧紧螺栓，带动浮动的盖上移，从而使阀盖与楔形垫之间，阀体与楔形垫之间形成初始的密封条件-密封面上的预紧比压。当介质压力上升时，阀盖上移，阀盖与楔形垫之间，阀体与楔形垫之间的密封比压随压力变化而增大，介质压力与密封比压是正比例的关系，即介质压力越高，密封比压越高，密封性能越好。
3.4高温螺栓做好连接的工作
因为螺栓需要在高温环境下做工作，因此应该考虑几个主要的问题：螺栓还有被连接的性能改变，力量的松弛，等等。针对以上问题我们可以做出下面的设计：第一，避免旋合的螺纹在高温环境下出现咬死的情况。第二，除了进行科学合理的选材，还应该将螺纹设计为粗牙螺纹，在适当的范围内加强半径的间隙。第三，钢螺栓一旦长期处于 300℃，就会发生力相对松弛的情况。因此一定要保证剩余的预紧力要高出需求值，要检查联接的稳固性。
结束语
现在的高温阀门技术使用范围逐渐加大，大家对高温阀门技术的要求变得越来越高，尽管现在中国的高温阀门技术获得了一些成绩，但是还是有很多的问题没有解决。因此我们对高温阀门的设计技术要进行更加细致的分析和研究，通过对高温阀门技术的研究、对材料的甄别、对内件的处理研究，探究出高温阀门技术应该注意的问题，大力推进技术的发展，加大高温阀门的使用范围，努力提高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，（03）：64.
[2]孙仁和.浅谈止回阀在燃气工程设计中的应用［J］.中国新技术新产品，2013，（02）：83.
[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，（01）：74.
[4]朱向阳.智能技术在高温阀门领域的应用研究［J］.中国电力企业管理，2011，（04）：83.
[5]田桂林，马玉珍.智能技术在高温阀门中的优势及应用分析［J］.科技创新与应用，2013，（09）：87.
论文作者:吴利坤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：阀门论文; 高温论文; 材料论文; 温度论文; 阀体论文; 硬度论文; 介质论文; 《基层建设》2018年第5期论文;