高溫閥門(mén)廠(chǎng)家北高科集團技術(shù)部整理，隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)和現代工業(yè)的飛速發(fā)展，流過(guò)高溫流體的管路系統日益增加，高溫球閥的應用越來(lái)越廣泛。 管路系統的要求及新材料和新工藝的出現，開(kāi)拓了高溫球閥的應用領(lǐng)域。由于高溫條件下材料的各種物理性能、機械性能都將發(fā)生變化，致使高溫球閥在結構設計和材料選擇上與低溫調節閥或常溫調節閥相比具有很大的差別。經(jīng)過(guò)我們的不斷研究，總結出了高溫球閥制造中應注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。 

1 材料的機械性能

高溫條件下，材料的力學(xué)性能將發(fā)生明顯的變化。主要表現為兩個(gè)方面，一是強度的改變；二是全屬材料的變形性質(zhì)的變化。圖1為碳素鋼在不同溫度下的強度、塑性、彈性模量和波桑比的指標。

高溫條件下材料的硬度也將發(fā)生變化，這對于調節閥門(mén)密封面來(lái)說(shuō)是很重要的。調節閥的使用溫度超過(guò)450℃， 設計時(shí)還得考慮材料的蠕變和斷裂性能。高溫條件下受載的閥門(mén)零件（應力值大于物理蠕變極限）除發(fā)生彈性變形外，還會(huì )發(fā)生不可回復的蠕變。即使應力低于相應 溫度條件下材料的屈服限，也會(huì )發(fā)生這樣的變形。當溫度不變時(shí)，應力大者蠕變速度大；應力不變時(shí)，溫度高 者蠕變速度高。由此可見(jiàn)，對于同一種材料，蠕變速度為應力和溫度的函數。在高溫球閥制造中，溫度是由管路系統的參數決定的，材料的選擇又受到介質(zhì)的腐蝕 性能等條件的限制，所以常常碰到的問(wèn)題是如何確定許用應力。如果按不發(fā)生蠕變的應力水平（物理蠕變極限）為條件設計調節閥的零件，將使得零件重而不經(jīng)濟。 所以在掌握材料的蠕變速度的基礎上，要選擇一個(gè)應力，使得調節閥在正常使用壽命下，總的蠕變不致于發(fā)生斷裂或不致于因變形妨礙運動(dòng)件相互間的運動(dòng)。

應力水平的這擇是以保證在使用壽命期內，材料的蠕變不致影響調節閥的使用功能為基本條件的。例如，用于石化高溫管路系統的調節閥，要求在20000h內總 的應變值為1%；而核電站用調節閥則要求在300000h內總的應變值為1%。使用壽命不一樣的調節閥，設計時(shí)應根據各自允許的蠕變速度來(lái)選擇相應的許用 應力。

高溫載荷作用下，調節閥零件的另一種失效形式是斷裂。金屬抵抗高溫斷裂的能力用“長(cháng)用強度”或“持久強度”來(lái)衡量，材料的持久強度與使用溫度、加力時(shí)間及 所受應力的大小有關(guān)。圖4是鉻鉬鋼的斷裂應力與斷裂時(shí)間的關(guān)系。調節閥零件往往會(huì )發(fā)生這樣的情形：工作應力小于蠕變極限時(shí)，并不發(fā)生較大的蠕變，但零件卻 在長(cháng)期高溫載荷下發(fā)生了斷裂。因此，設計中應比較材料的蠕變性能和斷裂性能，選擇其中較低的許用應力。

2 熱脹量的差別

導致熱脹量差別的原因主要有材料熱脹系數、零件承受熱載的差別和零件所處約束條件的差別，這些差別在高溫球閥制造中應仔細考慮。當熱態(tài)流體進(jìn)人一個(gè)冷態(tài) 調節閥時(shí)，閥芯被熱態(tài)流體所包圍，而閥芯的散熱僅靠與其相連接的具有較小橫截面的閥桿，因此．閥芯能很快地達到管線(xiàn)流體的溫度。閥座幾乎是與閥芯同時(shí)加熱 的，因閥座的散熱條件較閥芯為好和閥體的線(xiàn)脹量常常小于閥座的徑向膨賬。其它零件也有類(lèi)似的情況。因此，用于高溫介質(zhì)下的調節閥零件間的工作間隙應增大， 這樣在實(shí)際工作溫度下，防止了擦傷和卡死。間隙的增加量是由材料的線(xiàn)膨賬系數、使用溫度、應力等條件決定的。當然對于某些調節閥來(lái)說(shuō)（如柱塞閥）、隨著(zhù)間 隙的增加，使得調節閥的有效使用溫域變小，在室溫或低溫條件下會(huì )出現泄漏。

3 熱交變的影響

介質(zhì)的熱交變會(huì )導致閥座和導向套（過(guò)盈配合或螺紋連接）變松，從而失去密封作用。因此，應考慮在閥座或導向套與其相應的支承件的連接處進(jìn)行封焊或點(diǎn)焊。對于大口徑調節閥來(lái)說(shuō)最好采用本體堆焊閥座。

高溫熱交變使與介質(zhì)接觸或接近的調節閥零件受到交變應力的作用，加劇調節閥零件的疲勞老化，設計中應認真考慮。熱交變工況下密封結構采用彈性閥座，效果較好。 

4 擦傷問(wèn)題

擦傷一般與材料的配對、溫度、表面光潔度、硬度、載荷等因素有關(guān)。引起擦傷的原因很多，管路系統中大的硬粒子會(huì )導致閥座和閥芯表面擦傷，振動(dòng)沖擊也會(huì )導致擦傷。

5 結 語(yǔ)

在高溫球閥門(mén)制造中應注意：

1）選擇合適的材料，確定合適的許用應力。

為了確保調節閥的使用壽命和功能，不同溫度的調節閥結構應作相應的變化。根據我們的研究，在高溫球閥制造中須遵循下列一般原則：

>280℃ 適當加長(cháng)閥蓋頸長(cháng)，要求較長(cháng)的閥桿，使填料工作在較低溫度下。

>350℃增加運行件間的間隙，閥座、閥芯的密封面須來(lái)用硬質(zhì)表面。

>450℃所有的螺紋連接的密封環(huán)必須封焊，以防松動(dòng)而導致泄漏。

>500℃所有導向套、導向段采用硬質(zhì)面，導向套與其支承件應點(diǎn)焊。

>600℃須采用本體堆焊密封面。

2）高溫球閥制造中，溫度應是考慮的中心問(wèn)題。 

3）在高溫熱交變工況下的閥座、閥芯應采用彈性結構。