高溫閥內(nèi)件的材料和設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2018-11-29 瀏覽：375 格萊特控制閥（http://m.qqqge.cn/）
在高溫下，屈服限、張力和抗壓強(qiáng)度降低了，在8000°F以上，蠕變和斷裂成為應(yīng)考慮的因素。在高溫下使用，閥內(nèi)件經(jīng)受一個(gè)初始的彈性變形，并在承受荷載下連續(xù)地變形或隨時(shí)間而“蠕變”。塑變發(fā)生于應(yīng)力低于給定溫度時(shí)的屈服強(qiáng)度。這點(diǎn)可利用來(lái)裝填固定閥桿一閥芯和壓緊閥座、閥桿及閥芯。把套筒或閥內(nèi)件固定在應(yīng)有的位置也簡(jiǎn)化為壓緊裝填。
設(shè)計(jì)零件，應(yīng)力選取低一些就不會(huì)發(fā)生蠕變，但零件的重量大，而且不經(jīng)濟(jì)。所以，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)知道材料的蠕變率，必須選取一個(gè)應(yīng)力，使總的蠕變?cè)谡Ｊ褂脡勖姆秶鷥?nèi)不擴(kuò)展到斷裂區(qū)或允許變形而不影響可動(dòng)零件。
熱硬度是必需的，防止損傷閥座的密封表面，并防止塑變，老化及隨之而來(lái)的物理性質(zhì)變化如韌性，顆粒大小等必須考慮。
耐銹蝕是表示材料抗氧化的能力，在溫度的循環(huán)變化時(shí)無(wú)重復(fù)銹蝕或表面分層剝落而暴露出新的金屬。
選擇最高的溫度極限，必須有一個(gè)緩沖區(qū)，以防止金屬硬度的變化，當(dāng)使用條件達(dá)到或超過(guò)熱處理溫度時(shí)，將使閥芯、閥座接合面及耐磨損的表面退火。
在高溫閥門(mén)設(shè)計(jì)中，必須仔細(xì)地考慮不同的零部件熱膨脹。當(dāng)熱流體進(jìn)入一個(gè)冷的閥門(mén)時(shí)，包圍著閥芯，很快就使它達(dá)到管線(xiàn)的溫度，而閥芯的熱損失受到截面較小的閥桿和（或）導(dǎo)向桿熱傳導(dǎo)的限制。閥座環(huán)的質(zhì)量很小，和閥芯一樣快地受到加熱，但熱量從一開(kāi)始就通過(guò)閥體中的橋壁傳熱。由于閥體的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)往往小于閥座，它的作用相當(dāng)于一個(gè)約束部件，限制閥座在徑向的膨脹。閥芯桿和導(dǎo)向襯套也同樣受到影響。這些工作條件會(huì)減小所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)的工作間隙，所以。當(dāng)所制造的閥門(mén)是在高溫下使用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)的室溫間隙應(yīng)當(dāng)增加。這樣，在最高的工作溫度下，間隙差不多接近于正常的。閥芯桿在導(dǎo)向襯套中的緊配合要比閥芯的圓柱部分與閥座孔的間隙做的更緊一些，藉以防止塑性變形和摩擦。當(dāng)導(dǎo)向間隙增加時(shí)，閥芯與閥座孔的間隙也必須增加。在常溫下使用或進(jìn)行流量測(cè)試時(shí)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)降低可調(diào)范圍或低流量的控制是有影響的。
雙座閥有些問(wèn)題，因?yàn)殚y芯在兩個(gè)閥座接合面之間的線(xiàn)性膨脹可能超過(guò)閥體的膨脹。而閥座環(huán)是固定在閥體上的。在平衡式的套筒閥中可以避免發(fā)生這個(gè)問(wèn)題，它使用兩種不同的金屬材料，閥芯和套筒是用同樣的材料制造的，閥座是用另一種材料做成的。
下面給出一個(gè)口徑為2英寸的雙座閥的例子：
全負(fù)荷流通口的閥座，相距高度為3英寸
閥芯材料為316不銹鋼，線(xiàn)性膨脹系數(shù)為10.3×10-6英寸／英寸／°F
閥體材料為碳鋼，線(xiàn)性膨脹系數(shù)6.3×10-6英寸／英寸／°F
線(xiàn)性膨脹系數(shù)4×10-6英寸／英寸／°F
在70°F下閥芯同時(shí)裝入兩個(gè)閥座
在200°F時(shí)，△T=200°F
（200°F）×（4×10-6英寸／英寸／°F）（3英寸）=0.0025英寸的膨脹差
這樣就帶來(lái)了下閥芯在閥座上，溫度270°F，而上閥芯將離開(kāi)它的閥座0.0025英寸，這將出現(xiàn)一個(gè)大的泄漏量。
為了克服上述的問(wèn)題，高質(zhì)量閥門(mén)的閥芯往往采用和閥體相同的合金鋼來(lái)制造，閥座接合面經(jīng)表面硬化處理。
溫度的循環(huán)變化引起了閥座環(huán)和導(dǎo)向襯套松動(dòng)，所以必須分別進(jìn)行密封焊或定位搭焊。對(duì)于極高的溫度，在大口徑的閥門(mén)中，較好的辦法是直接利用閥體中經(jīng)表面硬化的橋形壁做為閥座，這叫做整體閥座。由于閥座的墊片必須超載承擔(dān)密封，惡劣的溫度循環(huán)變化會(huì)引起蠕變和泄漏，所以在高溫高壓的使用條件下最好不用墊片。
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