影响阀门高温上阀盖焊接质量的研究和分析

罗纯昊

哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 黑龙江哈尔滨 150000

目前随着社会的不断进步发展，我国开始利用各项专业性的技术来设计高温阀门的识别功能，对此，还要针对相应的数据进行了网络大数据的汇报和实践工作。由于我国在高温阀门的设计管理中还是存在着较多的缺陷，因此必须要根据现有的实际情况，将其中的部分问题进行多元改进，促进这种高温阀门设计结构技术设计的可持续性进步与发展。

1 高温阀门材料的选择

1.1 阀体的材料

高温阀门的设计过程中，为了保证阀门体能够承受住高温，并且其物理性能和结构组织等不会发生变化，相关设计人员就需要做好阀门体材料的选择。一般情况下，常见的材料有优质碳素钢、不锈钢以及铁、镍、钴为基的耐高温合金钢[1]。

1.2 高温阀门内件的硬化处理

应保证高温阀门内件在以下各个方面满足标准：一，硬度；二，冲击强度；三，耐冲刷能力；四，耐气蚀能力；五，表面耐擦伤能力（在高温的长时间作用下，材料将会发生退火或者软化的问题，如此一来，便大幅提升了阀门内件表面的擦伤几率。在阀门内件表面进行钨铬钴硬质合金的堆焊，又或者陶瓷的喷焊，从而尽量保证其表面的实际硬度以及耐磨性，使其在800摄氏度的高温以下均能正常工作。

1.3 焊接接头的坡口形式

在焊接接头内，由于某一构件的焊接而造成的收缩变形常常受到周围构件的拘束。因此，在焊接区产生拘束应力σw，由干焊接变形受限制而产生的焊接应力与拘束度Rf的关系为σw=mRf，式中，m为拘束系数，它除了与材料的物理性能即：热膨胀系数、熔点、比热有关外，还与对接接头的坡口角度有关。显然，同样的材料、同样的板厚，由于焊接接头的坡口形式不同，即使是同样的拘束度，其拘束应力也会不同（主要是大小和方向）。通过对上述出现质量问题焊接式上阀盖产品进行切割并腐蚀后发现，加工坡口为Y型，且钝边厚度太大，中间没预留间隙，导致焊接时根部未融合，人为地制造了一个裂纹扩展方向，在产品使用过程中受到高温高压时极易沿着钝边缝隙继续扩展是出现焊缝失效的主要原因。由此可以从焊接坡口设计上着手对其进行改进，降低人为因素导致焊缝失效。

2 阀门高温上阀盖焊接质量

2.1 密封副设计

在阀体同密封件衔接的地方，为了提高密封结构的硬性要求，可以采用堆焊硬质合金处理来达到相应的目的，其中，对于密封环的设计，为了保证其使用性能，设计人员可以采用外圆柱面的形式，并预留一个环状的沟槽，方便后期的使用，内表面材料可以选用不锈耐酸性钢材；浮动阀盖堆面的角度为28°，且保证两者之间处于线接触状态，从而达到密封环不会出现泄漏的目标。此外，密封环在实际运行过程中，要求其表面硬度小于阀盖和阀体接触面的硬度，这样设计的目的就是为了满足塑性变形和强度的要求。而在阀座的设计过程中，对其密封面也需要采取堆焊司太立（STL）处理，从而保证密封面的强度和使用性能。在对填料部分的设计过程中，设计人员最好采用柔性石墨夹柯镍尔钢丝以适当增强填料，并将其设计成一种动负载结构[2]。

2.2 中部密封结构设计

对密封结构进行分析，可将其设计归结为两大类：一，强制密封；二，伍德密封。其原理是，对中法兰螺栓进行拧紧操作，使其对密封垫片施加一个相应的压力。在中温、中压以及中小口径系列的阀门中，强制密封较为常见。伍德密封这种结构形式主要由以下部分组成：一，阀体；二，浮动阀盖；三，密封环；四，密封垫；五，四开环；六，支承环；七，牵制螺栓。在进行升压操作之前，首先对牵制螺栓进行拧紧操作，使浮动盖发生上移，从而使阀盖（还有阀体）和弹性楔形垫二者之间形成一个旋紧密封力。当介质对其施加压力时，阀盖将形成向上移动趋势，此时牵制螺栓将进行卸载，阀盖（还有阀体）和楔形密封垫二者之间的密封比压将会随着压力的上升而不断增加，最终获得良好的密封性。对密封面上工作密封比压造成影响的因素主要包括两个，一方面是预紧密封比压，另一方面是由介质压力产生的比压。当介质压力逐渐升高，那么工作密封比压也将随之不断增大，即密封性能越是理想[3]。

2.3 热交变

热交变性能的存在会影响到零件之间的相互作用，例如，阀座和向套之间的连接可能会因为介质热交变的存在，改变其密封性，造成密封效果不佳。因此，在设计人员进行实际设计的过程中，需要规定阀座和支撑件之间的接头为焊缝或者是电焊，保证其密封性。除此之外，大口径的阀门需要对阀座进行堆焊，从而避免同介质接触较多的阀门零件受到交变应力的影响而出现过度疲劳现象。同时，还应该将热交变情况对阀座结构以及效果评价的影响因素考虑进去，从而减少热交变对高温阀门设计的影响，延长高温阀门的使用寿命。

3 结语

综上所述，现阶段的高温阀门关键的技术应用范围越来越广，社会群众的各项要求也不断的增多。在此期间，还是要根据现场的实际情况对其进行管控和分析处理，逐步提升其建设管理要求，为后续的施工建设做好准备工作。因此必须要对高温阀门技术设计进行研究和控制，通过对材料的选择和硬化处理阀门温度的控制，提高其使用年限和使用效率。