高温阀门设计的有关技术微探

王锡忠

摘要：近几年，高温阀门在设计方面取得新突破，并得到广泛运用。所以对高温阀门设计技术加以探究具有一定必要性。在长时间的高温工作中，会影响金属材料的各方面性能，如机械和物理性能等，在设计高温阀门时，首先要选择合适的材料，然后着重观察是否受高温影响。本文表明材料选择，其次分析了高温阀门设计中的几项关键技术，然后就高温阀门的具体设计进行阐述，希望给业内人员提供一定帮助。

关键词：高温阀门设计;材料;技术

0  引言

阀门是流体控制设备中最为关键的部分，发挥出了核心效用。在科技进步下，我国各个领域都取得相应突破，特别是汽车行业，对高温阀门的需求更大，对其要求也越高，因此，近几年，高温阀门设计一直在持续创新中。对于高温阀门设计的重点，业内人士放在了既能满足需求同时也能保障安全方面。因此，笔者根据具体的高温阀门设计的相关技术展开了探究，希望高温阀门设计技术取得更大突破，获得更好发展。

1  高温阀门材料选择

在选择高温阀门材料时，需分开来选择。首先是选择阀体材料方面，在高温情况或是一些介质的腐蚀下，对材料选择都会带来一些影响。阀门基本上都是在高温情况下使用的，所以在选择阀体材料时，应选择质量、性能好的金钢、碳素钢、不锈钢等材料。也只有运用此类材料，才能确保在较长时间内，阀门所处高温环境，也能正常开展工作。然后是选择阀内件材料方面，在这一方面首选要考虑热膨胀系数，之后与高温情况下其他部件的抗擦伤性相结合，从而选择合适的阀内件材料。一般情况下，都是选用的316不锈钢材料，提高阀内件的抗磨损性和气蚀性。需要注意的是，在选择阀内件材料时，必须要根据实际来进行，从而选择合适的满足需求的材料。[1]

在高温阀门设计工作中，首先要保证的就是合适材料。只有适合的材料才能保证完全适应高温工作，并且一定程度上延长使用寿命。阀门在工作时，温度会对其产生一定影响。所以，在设计阀门时，要将温度考虑进去。当温度高于280℃时，阀盖结构可运用加长低温型的，由此确保填料在温度较低的环境下工作;当温度高于350℃时，需要将运动部件的空隙加大，从容保证密封副阀门硬度较高;当温度高于450℃时，需要封焊密封环，从而减少松动，避免发生泄漏。

2  高温阀门设计中的几点关键技术

高温阀门设计是一种高科技的体现，也是为了更好的控制热量的传播，只有采用适合的材料，控制膨胀量等才可以让其作用发挥到最大，从而降低危险系数，提高使用价值，本文对此展开研究，对其中几点关键技术进行深入分析，希望能给高温阀门设计提供一些借鉴。

2.1 热膨胀量

阀门零部件承受的热载、材料热膨胀技术是造成热膨胀量存在差异的基本因素。所以，在设计高温阀门时，一定要充分考虑这些因素。为保证阀芯温度最快时间内和管线流体温度相互符合，可将高温热流体导入温度低的阀门中，从而实现阀杆对阀芯进行散热。阀芯的散热要求同阀座互不相同，所以膨胀量也存在差异性，即便同时加热，最终的膨胀量也大不相同。所以，在明确阀门部件的空隙情况下，要增加空隙范围，保证高温情况下，阀门部件不会存在卡死或擦伤等问题，从而有效避免或是减少温度问题而导致的损伤。[2]不过，在增加空隙时也要适情况而定，不要过大，具体可结合材料的应力、热膨胀系数和使用情况决定。

2.2 热交变

阀门零部件在相互作用下，介质热变性也会对其产生影响。比如，随着介质热变性的改变，导向套同阀座之间的链接或许会发生松动，而失去原有的密封效果。因此，在设计高温阀门时，需要将支撑件和阀座相连接的部位焊接起来，具体可采用缝焊或上点焊的方式，从而保证密封性。此外，大口径阀门的阀座要使用堆焊的方法焊接，避免阀门部件同介质存在太多碰撞，而受交变应力影响，造成疲劳性，更甚是失去作用。除此之外，设计高温阀门时候，需要足够考虑到热交变这一情况下，弹性阀座结构的选择。只有充分考虑此因素，才能从根源上缩减在设计高温阀门时，热交变对其影响，尽可能避免损伤，延长阀门寿命。

2.3 擦伤问题

一些外界环境很容易对阀门带来影响，另外，若材料的相互作用不恰当，擦伤问题很容易出现。比如，在管路系统中，时常会发生阀芯与阀座之间的擦伤，这主要是因为混入了较大的硬粒子，并且在振动冲击作用下也会有不好影响，从而产生擦伤。所以，为了减少阀门部件在运行中，可能会出现的擦伤情况，需要合理选择密封副材料，并要考虑其硬度与强度的是否匹配，必须在合理的匹配范围内才能减少擦伤情况。

2.4 材料机械性能

高温环境下，材料机械性能会发生两方面变化。一方面是改变强度，另一方面是改变本身形状。另外，当温度在一定范围下变化时候，材料硬度也会随之波动。材料硬度对阀门密封性有一定影响，甚至还会影响最终的使用寿命。当阀门温度高于450℃时，需要充分考虑在此情况下，阀门零部件除了会发生弹性形变以外，还会发生的其他情况，比如材料蠕变性越来越差，最终发生断裂的情况等。当温度不变时，应力大的蠕变速率大;當应力不变时，温度低的蠕变速率小。总之，在同一种材料下，温度和应力对蠕变速率起到了共同作用。

3  高温阀门设计分析

高温阀门设计是新时代科技创新的需求，也是流体控制设备中最为关键的部分，其作用与价值不可忽视。但是高温阀门设计要求也比较高，随着需求不断变化，其也要进行不同的设计创新改革，下面则分析几种设计，希望对高温阀门设计技术的突破提供一些思路。

3.1 壳体壁厚设计

设计高温阀门时主要分为四部分，首先是设计壳体，其次是设计中部密封结构，然后是设计密封副，最后连接高温螺栓。在设计高温阀门的壳体工作时候，阀门在实际工作状态下，所承受的最大压力值，相关设计人员一定要充分考虑，并且阀门最大压力值可直接设计成壳体耐压额定值。由此确保壳体合理性、科学性的设计。[3]

3.2 中部密封结构设计

在设计高温阀门的中部密封结构时，主要分为伍德密封、强制密封两点内容。强制密封结构（如图1所示）的设计遵循以下原理：首先拧紧法兰螺栓，让密封垫形成压力，并且对垫片预紧有压缩性，之后填充密封结构中的缝隙。

伍德密封主要由阀体、支承环、四开环、密封垫、浮动盖、密封环等构成（具体结构如图2所示）。在加大压力之前，操作人员要拧紧螺栓，并上移浮动盖，确保阀盖和楔形垫产生密封力。在给密封件施加压力时，阀盖会向上移动，在这种情况下，密封力也会虽压力增加而加大，从而实现密封效果。

3.3 密封副设计

在阀体和密封件相连接处，需提高密封结构必须要达到的相关要求，具体的可通过处理堆焊硬质合金来实现。其中，设计密封环，是为确保使用性能，相关设计工作者可通过外圆柱面加工的方式，且事先保留环状沟槽，从而便于日后使用，不锈耐酸钢可用作内表面的材料。浮动阀盖堆面角度要设计成28°，保证其与密封环处于线接触情况下，防止密封环发生泄漏情况。另外，密封环在工作时，其表面硬度不能高于阀体同阀盖所产生接触面的硬度，由此来保证强度、塑性变形的要求。在设计阀座时，对其密封面也要采用司太立堆焊处理，由此确保密封面的使用功能特性和强度要求。在设计填料部分时，设计人员需要适当提升填料，可运用英柯镍来实现。

3.4 高温螺栓连接

高温阀门基本上都是在高温情况下运行的，阀门螺栓自然也是如此。基于此，相关设计人员在设计螺栓连接工作时，需要充分考虑两方面内容，分别是螺栓在性能上发生的变化、力量缓和情况等。在这样的情况下，相关设计人员可具体从以下方面来开展设计工作。[4]首先，在螺旋运行的情况下，相关设计人员要保证不会存在螺纹咬死这一现象。然后，结合螺栓所处环境的特殊性，在设计时，最好选用粗牙螺纹，并且牙型上的空隙也要加大。最后，为了防止螺栓在实际运行中，会出现力量放松缓和这一情况，相关设计人员在设计工作中，要确保剩余预紧力远大于实际需求，由此保证螺栓连接的安稳牢固性。

4  结束语

总之，在工业化发展下，各领域对高温阀门的需求也持续加大，并且对高温阀门技术提出了更好要求。所以，相关设计人员要在当前技术的基础下持续改进创新，由此提高高温阀门的设计质量，使高温阀门在具体运行中，发挥有效的密封效果，并减少热交变、擦伤问题对高温阀门的质量，提升其使用寿命，最终给企业带来经济效益，推动相关行业更好发展。

参考文献：

[1]党娜.高温阀门设计的有关技术研究[J].内燃机与配件，2018（05）：64-65.

[2]李东.高温阀门设计的有关技术[J].黑龙江科学，2016，7（03）：32-33.

[3]杨高峰.有关高温阀门设计的主要技术分析[J].内燃机与配件，2020（02）：90-91.

[4]陈群.锆合金阀门设计关键技术探讨[J].世界有色金属，2017（23）：286，288.

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[6]田桂林，马玉珍.智能技术在电能计量中的优势及应用分析[J].科技创新与应用，2013（36）：295.

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[8]朱錚铮，于传浩.旋转暖风管回转阀门电动装置选择软件的设计[J].河南科技，2013（02）：60.

[9]朱向阳.智能技术在电能计量领域的应用研究[J].中国电力企业管理，2011（14）：113-114.

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[11]许丽，李迁，姜天鹏.大型交通工程建设安全管理体系分析与实践[J].建筑安全，2006（11）：24-26.