高(gao)溫調(tiao)節(jie)閥(fa)在制造過(guo)程中應註意的(de)問(wen)題(ti)

         隨著現(xian)代科學技(ji)術(shu)和現代工業的(de)飛(fei)速(su)發展，流過(guo)高(gao)溫流體的(de)管路系統日益增(zeng)加，高(gao)溫調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)應用越來越廣泛。 管路系統的(de)要(yao)求(qiu)及新(xin)材(cai)料(liao)和新工藝的(de)出現，開(kai)拓了高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)應用領(ling)域(yu)。由(you)於高溫條件(jian)下材料(liao)的(de)各(ge)種(zhong)物理(li)性(xing)能、機械性能都將(jiang)發生變化(hua)，致(zhi)使(shi)高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)在結構(gou)設計(ji)和材料(liao)選(xuan)擇上與低(di)溫調(tiao)節(jie)閥(fa)或(huo)常(chang)溫調(tiao)節(jie)閥(fa)相比具有很大(da)的(de)差(cha)別。經(jing)過(guo)我(wo)們(men)的(de)不斷研(yan)究(jiu)，總(zong)結(jie)出了高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)制造中應註意的(de)幾(ji)個關(guan)鍵問(wen)題(ti)。 

      1 材(cai)料(liao)的(de)機械性能

      高溫條件(jian)下，材料(liao)的(de)力(li)學性能將(jiang)發生明顯(xian)的(de)變化。主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)為(wei)兩個方面，壹是強(qiang)度(du)的(de)改變；二是(shi)全(quan)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)變形(xing)性(xing)質的(de)變化。圖1為(wei)碳(tan)素鋼(gang)在不同溫度下的(de)強度、塑(su)性、彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)和波桑(sang)比的(de)指標(biao)。

      高溫條件(jian)下材料(liao)的(de)硬度也將(jiang)發生變化(hua)，這(zhe)對於調(tiao)節(jie)閥(fa)門(men)密(mi)封面(mian)來(lai)說(shuo)是很重(zhong)要(yao)的(de)。調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)使用溫度超過(guo)450℃， 設(she)計(ji)時還得考(kao)慮(lv)材(cai)料(liao)的(de)蠕(ru)變和斷裂(lie)性(xing)能。高溫條件(jian)下受(shou)載的(de)閥(fa)門(men)零件(jian)（應(ying)力(li)值大(da)於物理(li)蠕(ru)變極(ji)限(xian)）除發(fa)生彈(dan)性(xing)變形(xing)外(wai)，還會發生不可(ke)回(hui)復的(de)蠕(ru)變。即使應(ying)力(li)低(di)於相應(ying) 溫度條件(jian)下材料(liao)的(de)屈服(fu)限(xian)，也會發生這(zhe)樣(yang)的(de)變形(xing)。當(dang)溫度不變時，應力(li)大(da)者(zhe)蠕(ru)變速(su)度(du)大(da)；應(ying)力(li)不變(bian)時，溫度高 者(zhe)蠕(ru)變速(su)度(du)高。由(you)此可(ke)見(jian)，對於同壹種(zhong)材(cai)料(liao)，蠕(ru)變速(su)度(du)為應(ying)力(li)和溫度的(de)函數(shu)。在高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)制造中，溫度是由(you)管(guan)路系統的(de)參數(shu)決(jue)定的(de)，材料(liao)的(de)選擇又受(shou)到介質的(de)腐(fu)蝕 性能等條件(jian)的(de)限(xian)制，所(suo)以常(chang)常(chang)碰到的(de)問(wen)題(ti)是(shi)如何(he)確(que)定許用應(ying)力(li)。如果(guo)按不(bu)發生蠕(ru)變的(de)應力(li)水平（物(wu)理(li)蠕(ru)變極(ji)限(xian)）為條(tiao)件(jian)設(she)計(ji)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)零件(jian)，將(jiang)使得零件(jian)重(zhong)而(er)不(bu)經(jing)濟。 所(suo)以在掌(zhang)握(wo)材料(liao)的(de)蠕(ru)變速(su)度(du)的(de)基(ji)礎上，要(yao)選(xuan)擇壹個應力(li)，使得調(tiao)節(jie)閥(fa)在正常(chang)使用壽命(ming)下，總(zong)的(de)蠕(ru)變不(bu)致(zhi)於發生斷裂(lie)或不(bu)致(zhi)於因(yin)變形(xing)妨(fang)礙(ai)運(yun)動件(jian)相互(hu)間(jian)的(de)運動。

      應力(li)水平的(de)這(zhe)擇是以保證(zheng)在使用壽命(ming)期(qi)內(nei)，材料(liao)的(de)蠕(ru)變不(bu)致(zhi)影(ying)響調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)使用功(gong)能為基(ji)本條件(jian)的(de)。例(li)如，用於石(shi)化(hua)高(gao)溫管路系統的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)，要(yao)求(qiu)在20000h內(nei)總(zong) 的(de)應變值為(wei)1%；而(er)核(he)電站用調(tiao)節(jie)閥(fa)則(ze)要(yao)求(qiu)在300000h內(nei)總(zong)的(de)應變值為(wei)1%。使用壽命(ming)不(bu)壹(yi)樣(yang)的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)，設(she)計(ji)時應根(gen)據各(ge)自允許的(de)蠕(ru)變速(su)度(du)來選(xuan)擇相應(ying)的(de)許用 應(ying)力(li)。

      高溫載荷作(zuo)用下，調(tiao)節(jie)閥(fa)零(ling)件(jian)的(de)另壹種失效(xiao)形(xing)式是(shi)斷(duan)裂。金屬(shu)抵(di)抗(kang)高(gao)溫斷裂的(de)能力(li)用“長(chang)用強(qiang)度(du)”或“持(chi)久強度”來衡(heng)量(liang)，材料(liao)的(de)持(chi)久強度與使用溫度、加力(li)時間(jian)及 所(suo)受(shou)應力(li)的(de)大(da)小有關(guan)。圖4是鉻鉬(mu)鋼(gang)的(de)斷裂應力(li)與斷裂(lie)時間(jian)的(de)關(guan)系。調(tiao)節(jie)閥(fa)零(ling)件(jian)往往會(hui)發生這(zhe)樣(yang)的(de)情形(xing)：工作(zuo)應力(li)小於蠕(ru)變極(ji)限(xian)時，並不發(fa)生較(jiao)大(da)的(de)蠕(ru)變，但(dan)零件(jian)卻 在長(chang)期(qi)高(gao)溫載荷下發生了斷裂(lie)。因(yin)此，設計(ji)中應比較(jiao)材(cai)料(liao)的(de)蠕(ru)變性(xing)能和斷裂(lie)性(xing)能，選擇其(qi)中較(jiao)低(di)的(de)許用應(ying)力(li)。

 2 熱(re)脹量的(de)差(cha)別

      導致(zhi)熱(re)脹量差(cha)別的(de)原因(yin)主(zhu)要(yao)有材料(liao)熱(re)脹系數(shu)、零(ling)件(jian)承(cheng)受(shou)熱(re)載(zai)的(de)差(cha)別和零件(jian)所(suo)處(chu)約束條(tiao)件(jian)的(de)差(cha)別，這(zhe)些(xie)差(cha)別在高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)制造中應仔細(xi)考(kao)慮(lv)。當(dang)熱(re)態流體進人壹(yi)個冷(leng)態 調(tiao)節(jie)閥(fa)時(shi)，閥(fa)芯(xin)被熱(re)態流體所(suo)包(bao)圍(wei)，而(er)閥(fa)芯(xin)的(de)散熱(re)僅靠與其(qi)相連接(jie)的(de)具有較(jiao)小橫(heng)截(jie)面(mian)的(de)閥(fa)桿，因(yin)此．閥(fa)芯(xin)能很快(kuai)地達(da)到管線流體的(de)溫度。閥(fa)座(zuo)幾(ji)乎是(shi)與閥(fa)芯(xin)同時加(jia)熱(re) 的(de)，因(yin)閥(fa)座(zuo)的(de)散熱(re)條(tiao)件(jian)較(jiao)閥(fa)芯(xin)為好(hao)和閥(fa)體的(de)線脹量常(chang)常(chang)小於閥(fa)座(zuo)的(de)徑向膨賬。其(qi)它零(ling)件(jian)也有類似(si)的(de)情況。因(yin)此，用於高溫介質下的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)零(ling)件(jian)間(jian)的(de)工作(zuo)間隙應增(zeng)大(da)， 這(zhe)樣(yang)在實際(ji)工作(zuo)溫度下，防止(zhi)了擦傷(shang)和卡死(si)。間(jian)隙的(de)增(zeng)加量(liang)是由(you)材(cai)料(liao)的(de)線膨賬系數(shu)、使(shi)用溫度、應力(li)等條件(jian)決(jue)定的(de)。當然對於某些(xie)調(tiao)節(jie)閥(fa)來(lai)說（如柱(zhu)塞閥(fa)）、隨著間(jian) 隙的(de)增(zeng)加，使(shi)得調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)有效(xiao)使用溫域變小，在室溫或低(di)溫條件(jian)下會出現泄(xie)漏。

      3 熱(re)交(jiao)變(bian)的(de)影(ying)響

      介(jie)質(zhi)的(de)熱(re)交(jiao)變(bian)會(hui)導致(zhi)閥(fa)座(zuo)和導向套（過(guo)盈(ying)配合或(huo)螺(luo)紋連接(jie)）變松(song)，從(cong)而(er)失去密(mi)封作(zuo)用。因(yin)此，應考(kao)慮(lv)在閥(fa)座(zuo)或導向套與其(qi)相應(ying)的(de)支承件(jian)的(de)連接(jie)處(chu)進行封焊(han)或(huo)點焊(han)。對於大(da)口徑調(tiao)節(jie)閥(fa)來(lai)說好(hao)采用本體堆焊(han)閥(fa)座(zuo)。

      高溫熱(re)交(jiao)變(bian)使(shi)與介質(zhi)接(jie)觸或(huo)接(jie)近的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)零(ling)件(jian)受(shou)到交變應力(li)的(de)作(zuo)用，加(jia)劇(ju)調(tiao)節(jie)閥(fa)零(ling)件(jian)的(de)疲勞(lao)老化(hua)，設(she)計(ji)中應認(ren)真考(kao)慮(lv)。熱(re)交(jiao)變(bian)工況下密(mi)封結(jie)構(gou)采用彈(dan)性(xing)閥(fa)座(zuo)，效(xiao)果較(jiao)好(hao)。 

 4 擦(ca)傷問(wen)題(ti)

      擦(ca)傷壹般(ban)與材料(liao)的(de)配對、溫度、表面光潔度、硬度、載(zai)荷(he)等因(yin)素有關(guan)。引起擦傷(shang)的(de)原因(yin)很多(duo)，管(guan)路系統中大(da)的(de)硬粒子會(hui)導致(zhi)閥(fa)座(zuo)和閥(fa)芯(xin)表面(mian)擦傷，振動(dong)沖擊(ji)也會導致(zhi)擦(ca)傷。

     
      5 結 語

      在高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)門(men)制造中應註意：
      1）選(xuan)擇合適的(de)材料(liao)，確(que)定合適的(de)許用應(ying)力(li)。
      為了確(que)保(bao)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)使用壽命(ming)和功能，不同溫度的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)結(jie)構應(ying)作(zuo)相應(ying)的(de)變化。根(gen)據我(wo)們的(de)研(yan)究(jiu)，在高溫調(tiao)節(jie)閥(fa)制造中須遵(zun)循(xun)下列壹(yi)般原則(ze)：
      >280℃ 適當加(jia)長(chang)閥(fa)蓋頸長(chang)，要(yao)求(qiu)較(jiao)長(chang)的(de)閥(fa)桿，使填(tian)料(liao)工作(zuo)在較(jiao)低(di)溫度下。
      >350℃增(zeng)加運(yun)行件(jian)間(jian)的(de)間隙，閥(fa)座(zuo)、閥(fa)芯(xin)的(de)密(mi)封面(mian)須來用硬(ying)質(zhi)表面(mian)。
      >450℃所(suo)有的(de)螺(luo)紋連接(jie)的(de)密(mi)封環(huan)必(bi)須封焊(han)，以(yi)防松(song)動(dong)而(er)導致(zhi)泄(xie)漏。
      >500℃所(suo)有導向套、導向段采用硬(ying)質(zhi)面，導向套與其(qi)支承(cheng)件(jian)應(ying)點焊(han)。
      >600℃須采用本體堆焊(han)密(mi)封面(mian)。

      2）高(gao)溫調(tiao)節(jie)閥(fa)制造中，溫度應是考(kao)慮(lv)的(de)中心問(wen)題(ti)。 
      3）在高溫熱(re)交(jiao)變(bian)工況下的(de)閥(fa)座(zuo)、閥(fa)芯(xin)應采用彈(dan)性(xing)結構。

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