炼油与化工（a）强度指标高温条件下材料硬度也将发生变化，对于阀门的密封面来说是很重要的。司太立合金、铬化硼合金等四种密封面材料的高温硬度Rc变化曲线见。

　　㈨塑性指标（C）弹性模量和波桑比随温度变化曲线不同温度下碳素钢的机械性能阀门的使用温度超过450°C，设计时还得考虑材料的蠕变和断裂性能。高温条件下受载的阀门零件应力值大于物理蠕变极限）除发生弹性变形外，还会发生不可回复的蠕变。即使应力低于相应温度条件下材料的屈服极限，也会发生这样的变形。蠕变与温度和应力的关系曲线见。

　　从中可以看出，当温度不变时，应力大者蠕变速度大；应力不变时度高者蠕变速度高。由此高温阀门设计中的关键技术何培堂刘先东张志军栗勇（大庆石油化工总厂仪表修造厂，黑龙江大庆163714）将发生明显的变化，因此高温阀门在结构设计和材料选择上与低温阀门或常温阀门相比具有很大的差别。通过分析材料的机械性能、热胀量、热交变以及擦伤问题对高温阀门的影响，总结出高温阀门在结构设计和材料选择上的关键技术。

　　大庆石油化工总厂仪表修造厂在不断进行调节阀系列化产品的研制开发观在已具备年产1台调节阀的规模。近年来在生产常规调节阀的基础上，又研究开发了高温调节阀新品种。随着现代科学技术和现代工业的飞速发展，携有高温流体的管路系统曰益增加，高温阀门的应用越来越广泛。管路系统的要求及新材料和新工艺的出现，开拓了高温阀门的应用领域。由于高温条件下材料的各种物理性能、机械性能都将发生变化，致使高温阀门在结构设计和材料选择上与低温阀门或常温阀门相比具有很大的差别。经不断研究总结了高温阀门设计应注意的关键技术。

　　1阀门设计中的几个关键技术1.1材料的机械性能高温条件下，材料的力学性能将发生明显的变化。主要表现为二个方面是强度的改变；=是金属材料的变形性质的变化。碳素钢在不同温度下的强度、塑性、弹性模量和波桑比的指标见。

　　炼油与化工数。在高温阀门设计中度是由管路系统的参数决定的，材料的选择又受到介质的腐蚀性能等条件的限制，所以常常碰到的问题是如何确定许用应力。如果按不发生蠕变的应力水平俄I理蠕变极限伪条件设计阀门的零件；使得零件重而不经济。所以在掌握材料的蠕变速度的基础上，要选择一个应力，使得阀门在正常使用寿命下，总的蠕变不致于发生断裂或不致于因变形妨碍运动件相互间的运动。

　　蠕变与应力及温度的关系曲线应力水平的选择是以保证在使用寿命期内，材料的蠕变不致影响阀门的使用功能为基本条件的。用于高温管路系统的阀门，要求在20 000h内总的应变值为1；而核电站用阀则要求在300000h内总的应变值为1.使用寿命不同的阀门，设计时应根据各自允许的蠕变速度来选择相应的许用应力。

　　高温载荷作用下，阀门零件的另一种失效形式是断裂。金属祗抗高温断裂的能力用“长期强度"或力时间及所受应力的大小有关。铬钼钢的断裂应力与断裂时间的关系见。

　　铬钼钢的断裂应力与断裂时间的关系阀门零件往往会发生这样的情形：工作应力小于蠕变极限时，并不发生较大的蠕变，但零件却在长期高温载荷下发生了断裂。因此，设计中应比较材料的蠕变性能和断裂性能选择其中较低的许用应力。

　　1.2热胀量的差别导致热胀量差别的原因主要有材料热胀系数、零件承受热载的差别和零件所处约束条件的差别，这些差别在高温阀门设计中应仔细考虑。当热态流体进入一个冷态阀门时调芯被热态流体所包围，而阀芯的散热仅靠与其相连接的具有较小横截面的阀杆，因此调芯能很快地达到管线流体的温度。阀座几乎是与阀芯同时加热的，因阀座的散热条件较阀芯好以及阀体的线胀量常常小于阀座的径向膨胀。其它零件也有类似的情况。因此用于高温介质下的阀门零件间的工作间隙应增大，这样在实际工作温度下肪止了擦伤和卡死。间隙的增加量是由材料的线膨胀系数、使用温度、应力等条件决定的。当然对于某些阀门来说邮柱塞阀X随着间隙的增加，使得阀门的有效使用温域变小，在室温或低温条件下会出现泄漏。

　　1.3热交变的影响介质的热交变会导致阀座和导向套63盈配合或螺纹连接疫松从而失去密封作用。因此应考虑在阀座或导向套与其相应的支承件的连接处进行封焊或点焊。对于大口径阀门来说好采用本体堆焊阀座。

　　高温热交变使与介质接触或接近的阀门零件受到交变应力的作用<卩剧阀门零件的疲劳老化，设计中应认真考虑。热交变工况下密封结构采用弹性阀座激果较好。弹性阀座见。

　　弹性阀座从可以看出，弹性阀座在使用寿命较长同时承受交变热应力的阀门中，使用效果较好。

　　1.4擦伤问题擦伤一般与材料的配对、温度、表面光洁度、硬度、载荷等因素有关。引起擦伤的原因很多，管路系统中大的硬粒子会导致阀座和阀芯表面擦伤，振动冲击也会导致擦伤。

　　为了防止擦伤，设计中应注意密封副材料的选何培堂等。高温阀门设计中的关键技术密封副材料的选配见表1.表1具有较好防擦伤性能的配对材料阀芯或导向段材料阀座或导向套材料使用情况铬镍铁合金可以工具钢可以蒙乃尔可以蒙乃尔高铬钢可以司泰来合金司泰菜合金或铬镍铁合较好铬化硼系列合金较好耐盐酸镍基合金耐盐酸镍基合可以2高温阀门材料的选择2.1阀体材料保证阀体在高温高压条件下保持良好的机械性能，阀体材料选择优质碳素钢、不锈钢、耐高温合金钢等。

　　2.2阀内件材料选择阀内件材料必须考虑材料不同的热膨胀，以及运动部件在高温状态下的擦伤倾向问题。阀内件母体材料选用316不锈钢，表面堆焊钨铬钴硬质合金或喷焊陶瓷以提高阀内件耐磨损及气蚀性能。

　　3高温阀门内件的硬化处理（1）为提高阀内件在高温时硬度、冲击强度J曾加其耐冲刷、气蚀的能力少高温引起材料退火或软化而增加的阀内件表面擦伤的倾向。阀内件表面采用堆暇辉钨铬钴硬质合金或陶瓷的方法，增加表面硬度和耐磨性，阀内件在500 ~800°C范围内仍能正常工作。

　　（2）选择合理的堆焊层数和厚度。通过试验JS焊层数选择3~4层经加工后堆焊层厚度不小于4mm时效果佳。

　　（3）采用喷焊陶瓷材料时，能够获得更好的高温硬度及耐磨损性能，焊后的表面必须使用金刚石砂轮进行磨削。

　　4结论（1）在高温阀门设计中应注意选择合适的材料，确定合适的许用应力。

　　（2）高温阀门设计中，温度应是考虑的中心问题。

　　为了确保阀门的使用寿命和功能，不同温度的阀门，其结构应作相应的变化。在高温阀门结构设计中须遵循5个一般原则。①大于280°C适当加长阀盖颈长，要求较长的阀杆，使填料工作在较低温度下，<2）大于350°C增加运行件间的间隙，阀座、阀芯的密封面须采用硬质表面；③大于450°C所有的螺纹连接的密封环必须封焊，以防松动而导致泄漏；④大于500°C所有导向套、导向段采用硬质面居向套与其支承件应点焊，⑤大于600°C采用本体堆焊密封面。

　　（3）在高温热交变工况下的阀座、阀芯应采用弹性结构。