应用于石化领域高温工况的阀门选型分析.docx
析摘要：通用阀门按用途划分，主要分为开断用，止回用，调节用，分配用， 安全泄压用和其他特殊用途，根据其使用工况的温度，又可分类为超低温、低温、 常温、高温和超高温阀门。高温阀门指使用工况温度超过450°C的阀门。高温阀 门的淬火表现优异，淬火厚度较普通阀门表面淬火有较大提高。抗冲击性能较好， 不容易被外界暴力破环。熔接性好，较低的回火脆性倾向。关键词：高温阀门；选型；阀门材料1高温阀门的主体材料高温阀门近些年来得到越来越广泛的应用，因此，有必要对高温阀门的选型， 其材料的物理及机械性等方面展开研究。本文结合实际高温阀门使用情况，从选 型原则，结构，材料等多个方面对高温阀门选型相关要点展开讨论，以供广大从 业人员参考。阀门工作温度等级代表其工作温度性能区间，是设计、制造和选用 阀门的必要参数之一，阀门的主体及附件材料选择也与其紧密相关。参照低温阀 门按照低温介质和与之匹配的阀门主体材料划分等级方式，可将高温阀门划分为 5个等级。根据工作温度，在425550C范围内记为高温I级，简称PI级；在 550650C范围内记为高温II级，简称PII级；在650750C范围内记为高温III级， 简称PIII级；在750850C范围内记为高温W级，简称PW级，816C记为高温 V级，简称PV级。表1常用的不锈耐热钢的压力-温度额定值比较材料各磅级的工作压力，磅/平方英寸（表压）作温度°CCF8、 304、304HCF8M、 316、316H321、 321HCK-20、 310、310HCF8、 304、304HCF8M、 316、316H321、 321HCK-20、 310、134500000845005408450206584605000845035802340203023405065234055752341221026535531065050070110152110225521851605表2常用铭-钼高温钢的压力-温度额定值比较F12C1.2015903050080800WC9、F22C1.32603520807305C5、F52。2 004I95965505391298从表1可看出，PI级和PII级时，取压力-温度额定值高的不锈耐热钢材料， 优选321和321H，其对应的铸造合金牌号分别为CF8Ti、CF10Ti。国内321和 321H铸造合金对应牌号分别为ZG0Cr19Ni11Ti、ZG1Cr18Ni9Ti。从表2可看出， 在PI级，取压力-温度额定值高的高温钢，优选铸钢WC9，其次是铸钢WC6，但 两者缺点是Cr含量较低，不具备抗硫腐蚀的性能。而C5具备一定的抗氧化、抗 硫和氢腐蚀的特性，对应国内牌号ZG1Cr5Mo,缺点是成本高°PI级和PII级可 选用321和321H及ZG0Cr19Ni11Ti、ZG1Cr18Ni9Ti，但含Ti则会产生碳硫化钛 夹杂物，削弱塑性、冲击韧性，并且抵抗腐蚀能力下降，铸造性上也带来困难， 因此，CF8、304、304H型不锈耐热钢是常用选择，PI级介质无腐蚀工况下，例 如水或者蒸汽，可选用WC6和WC9, C5的特点及其成本低于高铭镍的不锈耐热钢， 因而在Cr-M。系高温铸钢中使用最多°PIII级和PW级时，取压力-温度额定值高 的不锈耐热钢材料，选用数值最高的CF8M、316和316H做阀门主体材料。CK-20、 310和310H高Cr、Ni含量的特点使其在高温工况下比其他不锈耐热钢更能抵抗 腐蚀和氧化，同时抵抗高温蠕变及抵抗高温断裂的性能也优于其他不锈耐热钢。 但由于材料价格高，一般只用于特殊场合，如军工或科研。PV级下，必须应用增加隔热衬里或通介质冷却等特殊的结构设计。使用最 多的是高性能的耐火陶瓷。在此温度下，控制阀门的温度不仅仅靠材料，还要采 用特殊的结构。2高温阀门的内件及特殊结构2.1阀门内件高温阀门内件材料的选择要考虑材料的膨胀性质，同时考虑运动部件的擦伤 可能。在无特别要求工况下，材料一般选用耐腐蚀、强度高的材料，像316不锈 钢，并且要在表面进行堆焊处理，采用堆焊钨铭钻硬质合金或喷焊陶瓷。因在高 温下工作，为防止阀门软化，堆焊层厚度一般4mm，从而减弱环境对阀门主体 材料的影响，延长阀门寿命。2.2密封副设计阀体和密封件衔接的地方，利用堆焊硬质合金来提升密封机构的硬度。密封 环内表面采用不锈耐酸性钢，型式采用外圆柱面加工环型沟槽，以便后续使用。 浮动阀盖堆面角度28°，保证两者线接触防止泄露。为符合塑性变形和强度方面 的要求，密封环表面相对比阀盖和阀体工作面，硬度要小。密封面堆焊司太立， 保证密封面强度，降低擦伤可能性。填料处结构上采用动负载结构，材料采用柔 性石墨夹柯镍尔钢丝增强填料，提升密封效果。2.3上密封结构的设计上密封的结构通常有两种方式，整体堆焊和分体式上密封座螺纹对接。分体 螺纹对接，高温下，上密封座和阀盖两者材料不同，因此热膨胀系数不同，螺纹 容易出现松动。为避免上述问题，一般采用点焊的做法将两者固定。2.4高温螺栓在高温下，螺栓紧固件容易出现应力松弛或螺栓咬死。结构上采用粗牙螺纹， 并合理加大中径间隙可有效避免问题出现。螺栓长期处于高温下，将会出现应力 松弛，剩余预紧力一直高于所要求数值是保证有效联接的基础。3结语高温阀门应用越来越多，在进行阀门的选型时，要根据工况需求选择合适的 阀门型式，同时，针对高温等工况条件，要保证材料符合要求、结构合理，只有 如此才能保证阀门的密封性和工作的可靠性，避免问题的发生，延长使用寿命。#<<H尊1布渤MWI1 炜牛3部*域泠3 20169(02)32332s. n 站中3*排斗串浅s , 2014 (28)19.
