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(gao)溫閥門的(de)主體材料(liao)的(de)選用
425~550℃級(ji),取壓(ya)力-溫度(du)額定值(zhi)高(gao)(gao)的(de)(de)高(gao)(gao)溫鋼(gang),優(you)選(xuan)鑄鋼(gang)WC9,其(qi)(qi)次是鑄鋼(gang)WC6,但兩者缺(que)點(dian)是Cr含量較低(di)(di),不(bu)具備抗硫腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)性(xing)(xing)能。C5具備一(yi)定的(de)(de)抗氧化(hua)、抗硫和氫腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)特性(xing)(xing),缺(que)點(dian)是成(cheng)本高(gao)(gao)。425~550℃級(ji)、550~650℃級(ji),如果選(xuan)壓(ya)力-溫度(du)額定值(zhi)高(gao)(gao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)(re)不(bu)銹鋼(gang)材料321和321H,其(qi)(qi)對應的(de)(de)鑄造(zao)合金牌號(hao)分別為(wei)CF8Ti、CF10Ti,因(yin)含Ti則會產(chan)生碳(tan)硫化(hua)鈦夾雜物,降低(di)(di)了塑性(xing)(xing)、沖(chong)擊韌性(xing)(xing),并且抵抗腐(fu)蝕(shi)能力下降,鑄造(zao)性(xing)(xing)難度(du)大,因(yin)此CF8、304、304H型耐(nai)熱(re)(re)不(bu)銹鋼(gang)是常用選(xuan)擇。425~550℃級(ji)介質(zhi)無腐(fu)蝕(shi)工況下,例如水、蒸汽(qi)等介質(zhi),可選(xuan)用WC6和WC9,由于C5的(de)(de)特點(dian)及其(qi)(qi)成(cheng)本低(di)(di)于高(gao)(gao)鉻鎳的(de)(de)耐(nai)熱(re)(re)不(bu)銹鋼(gang),因(yin)而(er)在(zai)Cr-Mo系高(gao)(gao)溫鑄鋼(gang)中使用最多。
650~750℃級、750~850℃級,取壓(ya)力-溫度額定值高(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)(cai)料(liao),選用(yong)數值最高(gao)的(de)(de)(de)CF8M、316和(he)(he)(he)316H做閥門主體材(cai)(cai)料(liao)。CK-20、310和(he)(he)(he)310H高(gao)Cr、Ni含量的(de)(de)(de)特點(dian)使其(qi)在高(gao)溫工況下比其(qi)他耐(nai)熱(re)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)更能(neng)抵(di)抗腐蝕和(he)(he)(he)氧化,同時(shi)抵(di)抗高(gao)溫蠕(ru)變及抵(di)抗高(gao)溫斷裂的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)也優(you)于其(qi)他耐(nai)熱(re)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。由于材(cai)(cai)料(liao)價格高(gao),一般(ban)只用(yong)于特殊場(chang)合。
>850℃級,必須應(ying)用(yong)增加隔熱(re)襯里或通介質冷卻(que)等特殊的(de)結構(gou)(gou)設計。使用(yong)最(zui)多的(de)是高(gao)性能的(de)耐火(huo)陶瓷。在此溫度(du)下,控(kong)制閥門的(de)溫度(du)不僅僅靠材料,還要(yao)采用(yong)特殊的(de)結構(gou)(gou)。
2. 閥門內件
高溫閥(fa)門(men)內件(jian)材(cai)料(liao)(liao)的選擇要考慮(lv)材(cai)料(liao)(liao)的膨脹性(xing)質(zhi),同時考慮(lv)運動部件(jian)的擦傷可能(neng)。在無特別要求工況下,材(cai)料(liao)(liao)一般(ban)選用耐腐蝕、強度高的材(cai)料(liao)(liao),像316不銹(xiu)鋼(gang),并(bing)且要在表面(mian)進行(xing)堆焊(han)處(chu)理,采用堆焊(han)鎢鉻(ge)鉆硬質(zhi)合金(jin)或噴焊(han)陶瓷(ci)。
3. 密(mi)封副設計
閥體和(he)(he)密(mi)封(feng)件銜接的(de)地方,利用(yong)堆焊硬質合(he)金來提升(sheng)(sheng)密(mi)封(feng)機構(gou)的(de)硬度(du)(du)。密(mi)封(feng)環(huan)內表面(mian)(mian)采用(yong)不(bu)銹耐(nai)酸性鋼,型式(shi)采用(yong)外圓柱面(mian)(mian)加工(gong)環(huan)型溝槽,以便后續使用(yong)。為符合(he)塑性變形和(he)(he)強度(du)(du)方面(mian)(mian)的(de)要求,密(mi)封(feng)環(huan)表面(mian)(mian)相對比閥蓋和(he)(he)閥體工(gong)作面(mian)(mian),硬度(du)(du)要小。填(tian)料(liao)處結構(gou)上(shang)采用(yong)動負載結構(gou),材料(liao)采用(yong)柔性石墨增強填(tian)料(liao),提升(sheng)(sheng)密(mi)封(feng)效(xiao)果。
4. 上密封(feng)結構(gou)的設計
上(shang)密封的結構通常有兩種(zhong)方(fang)式,整體堆焊和分體式上(shang)密封座螺(luo)紋對(dui)接(jie)。分體螺(luo)紋對(dui)接(jie),高(gao)溫下(xia),上(shang)密封座和閥蓋(gai)兩者材料(liao)不同(tong),因此熱膨(peng)脹系數不同(tong),螺(luo)紋容易出(chu)現松動(dong)。為避免上(shang)述問(wen)題,一(yi)般采用點焊的做法將兩者固(gu)定。
5. 高溫螺栓
在高溫下,螺(luo)栓(shuan)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(fa)蘭端部
高溫高壓閥門端部(bu)如選用法(fa)蘭,容易泄漏(lou),因此,工程上(shang)常用焊接。
7. 工程應用(yong)
某蒸汽(qi)管(guan)道(dao)設計溫度580℃,設計壓力14.5MPa,口徑NPS20,管(guan)子選用(yong)A234-WP9,閥門主體材料選用(yong)A217-C12A,閥門標準選用(yong)ASME B16.34。

