這里講述的高溫閥門指使用工況溫度超過450℃的閥門。根據工作溫度,分為:425~550℃級,550~650℃級,650~750℃級,750~850℃級,>850℃級。
1. 高溫閥門(men)的主體材料(liao)的選用(yong)
425~550℃級,取壓力(li)(li)-溫度(du)額定值高(gao)(gao)的高(gao)(gao)溫鋼,優選鑄鋼WC9,其(qi)次(ci)是(shi)鑄鋼WC6,但(dan)兩者缺(que)點是(shi)Cr含量較低,不(bu)(bu)具(ju)備抗(kang)(kang)硫(liu)腐蝕(shi)的性能(neng)。C5具(ju)備一定的抗(kang)(kang)氧化、抗(kang)(kang)硫(liu)和氫腐蝕(shi)的特性,缺(que)點是(shi)成(cheng)本(ben)高(gao)(gao)。425~550℃級、550~650℃級,如果選壓力(li)(li)-溫度(du)額定值高(gao)(gao)的耐熱(re)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼材料321和321H,其(qi)對應的鑄造合金(jin)牌號分別(bie)為CF8Ti、CF10Ti,因含Ti則會(hui)產(chan)生碳硫(liu)化鈦夾雜物(wu),降低了塑性、沖擊韌(ren)性,并且抵抗(kang)(kang)腐蝕(shi)能(neng)力(li)(li)下降,鑄造性難(nan)度(du)大,因此CF8、304、304H型耐熱(re)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼是(shi)常用選擇。425~550℃級介質無腐蝕(shi)工(gong)況下,例如水、蒸汽等(deng)介質,可選用WC6和WC9,由于C5的特點及其(qi)成(cheng)本(ben)低于高(gao)(gao)鉻鎳的耐熱(re)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,因而在Cr-Mo系高(gao)(gao)溫鑄鋼中使(shi)用最多。
650~750℃級、750~850℃級,取壓力-溫度額定(ding)值(zhi)高(gao)的耐熱不(bu)銹鋼材料(liao)(liao),選用(yong)數值(zhi)最高(gao)的CF8M、316和316H做閥門主(zhu)體材料(liao)(liao)。CK-20、310和310H高(gao)Cr、Ni含量的特點使(shi)其在高(gao)溫工況(kuang)下比其他耐熱不(bu)銹鋼更能(neng)抵(di)抗腐蝕(shi)和氧(yang)化,同時抵(di)抗高(gao)溫蠕變及抵(di)抗高(gao)溫斷裂(lie)的性能(neng)也優于(yu)其他耐熱不(bu)銹鋼。由于(yu)材料(liao)(liao)價格高(gao),一般只(zhi)用(yong)于(yu)特殊場合。
>850℃級,必須應用增加隔(ge)熱襯里或通(tong)介(jie)質冷卻等(deng)特(te)(te)殊的(de)結構設計。使(shi)用最(zui)多的(de)是高性能(neng)的(de)耐火陶瓷(ci)。在(zai)此溫(wen)度(du)下,控制閥門的(de)溫(wen)度(du)不僅僅靠材料,還要(yao)采用特(te)(te)殊的(de)結構。
2. 閥門(men)內件(jian)
高(gao)溫閥門(men)內件材(cai)料的(de)選(xuan)擇要(yao)考慮(lv)材(cai)料的(de)膨(peng)脹性質,同(tong)時考慮(lv)運動(dong)部件的(de)擦(ca)傷可能。在無特別(bie)要(yao)求工況下,材(cai)料一(yi)般選(xuan)用耐腐蝕、強(qiang)度(du)高(gao)的(de)材(cai)料,像316不銹鋼,并(bing)且要(yao)在表面進行堆(dui)(dui)焊處理(li),采用堆(dui)(dui)焊鎢鉻鉆硬質合金或噴焊陶瓷。
3. 密封副設計
閥體(ti)和密(mi)封件銜接的地方,利用(yong)堆焊硬質合(he)金來提升密(mi)封機構的硬度。密(mi)封環內表面(mian)(mian)(mian)采(cai)用(yong)不銹耐酸性鋼,型式采(cai)用(yong)外圓(yuan)柱面(mian)(mian)(mian)加工(gong)(gong)環型溝槽,以便(bian)后續使(shi)用(yong)。為符(fu)合(he)塑性變形和強度方面(mian)(mian)(mian)的要求(qiu),密(mi)封環表面(mian)(mian)(mian)相對比閥蓋(gai)和閥體(ti)工(gong)(gong)作面(mian)(mian)(mian),硬度要小。填料處結(jie)構上(shang)采(cai)用(yong)動負載結(jie)構,材料采(cai)用(yong)柔性石墨增強填料,提升密(mi)封效果。
4. 上密封結構的設計(ji)
上密(mi)封的(de)結(jie)構(gou)通常(chang)有兩種方式,整體堆焊和分體式上密(mi)封座(zuo)螺紋(wen)(wen)對接。分體螺紋(wen)(wen)對接,高(gao)溫(wen)下,上密(mi)封座(zuo)和閥蓋兩者材料(liao)不(bu)同,因此熱膨脹(zhang)系數不(bu)同,螺紋(wen)(wen)容易(yi)出現松動。為避免上述問題,一般采用點焊的(de)做法將兩者固定(ding)。
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
高溫高壓閥門端部如選(xuan)用法(fa)蘭(lan),容易泄漏(lou),因此,工程上常用焊接。
7. 工程應(ying)用
某蒸(zheng)汽管道(dao)設(she)計(ji)溫度580℃,設(she)計(ji)壓力14.5MPa,口徑NPS20,管子選用A234-WP9,閥門主體(ti)材料選用A217-C12A,閥門標準選用ASME B16.34。

