哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 黑龙江哈尔滨 150046
摘要：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。
关键词：高温阀门；设计；技术
引言
高温阀门淬火性好，可进行深度淬火，而不是市面上防锯形锁的表面淬火。在一般资料中将阀门工作温度t＞450℃的阀门称为高温阀门。高温阀门的种类相对较多，比较常见的有高温蝶阀、高温球阀、高温过滤器、高温闸阀等等。广泛应用于钢铁、氧化铝、有色金属、电厂等领域中。
1高温阀门定义及分级
在一般资料中将阀门工作温度t>450℃的阀门称为高温阀门。而对高温阀门高温等级的划分，目前尚无统一的标准。文献[1]根据几十年生产高温阀门的经验将高温等级划分为五级。即阀门工作温度t>425~550℃为PI级，工作温度t>550~650℃为PII级，工作温度t>650~730℃为PIII级，工作温度t>730~816℃为PIV级，工作温度t>816℃为PV级。其中，PI~PIV级阀门主要靠选择合适的材料以保证其性能，PV级阀门除材料选择外更重要的是采用特殊的设计手段，如衬隔热衬里或采取冷却措施。超超高温气动角式截止阀设置了5套冷却结构，确保了阀门在工作介质温度为2000℃工况下正常工作。
2高温阀门设计影响因素
2.1热膨胀量
材料的热膨胀技术以及零件承受热载的差别等条件是直接导致热涨量差别的主要因素。因此，在进行高温阀门设计过程中，应当将这些因素的影响都充分考虑在内。为了使得阀芯的温度尽快与管线流体的温度相一致，可以通过将热态高温流体导入温度较低的阀门，使得横截面积较小的阀杆完成对阀芯的散热。由于阀座的散热条件与阀芯不同，其膨胀量也有差别，虽然是同时加热，但是最后的膨胀量等性能却有所不同。因此，在确定阀门零件间的工作间隙时，应当增大其范围，以保证在高温介质的情况下，避免零件之间出现卡死或是擦伤的现象，有效地减少零件因为温度造成的损伤。但是间隙的增加量也一定要适中，应当依据材料的热膨胀系数、应力以及实际使用温度来确定。
2.2热交变
介质在热交变方面会对零件的作用产生很大影响，比如阀座和导向的接触，有一定的可能是由于介质的热交变出现变化而导致了松动，失去以前具有的密封功能。因此在之前做设计的时候，需要把阀座还有支撑的接头进行严密的缝焊，保证它的密封功能不出现损坏。我们在进行设计时，还需要把热交变情况下的密封选择效果考虑进来，这样才可以在源头上降低热交变对高温阀门的影响，避免零件的消耗，从而增加高温阀门的使用寿命。
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。
3高温阀门设计的有关技术
3.1内燃机阀门内部耐磨涂层设计
在进行管理时，必须要根据其设计的实际情况来保证其内部的耐高温和耐腐蚀性，其阀门内部的耐磨涂层必须要在高温工作的条件下进行，利用耐磨涂层的选择技艺将其充分的硬化和管理。为了达到这一个要求，必须要选择高速的喷涂工艺，在高温球阀阀体内部喷上一层相应的耐高温涂成，保证其在各种温度下都能够正常运转。除此之外，要涂上一层耐冲石技能的涂料，保证这种阀门能够根据现有的实际情况满足高温条件下的使用要求，使得涂层在高温情况下不会受热脱落。不仅如此，高温球阀门的阀杆密封设计结构必须要采用现有的科技技术水平来对其进行多元的分析，采用锥形容器是墨环组合填料在使得其上下两层都采用柔性的石墨编织添料，其中间三层都采用密度较低的柔性石墨环与斜面进行接触，这样才能够使得阀门阀杆达到较好的密封效果。除此之外，如果材料间具有一定程度的差异，可能会因为其外界环境的影响导致其出现外部擦伤问题，使得其管护在系统管理中减少阀座和阀芯出现大粒子而造成震动冲击和元化的擦伤情况。对此，在其运行过程中，不同的物质结构必须要对密封的材料进行现实情况的选择，确保密封件的硬度匹配值处于比较合理的范围内。
3.2高温螺栓连接工作
高温阀门是在高温的条件下进行工作的，因此，其螺栓也是在高温场景下工作的。这种情况下，设计人员在对螺栓进行连接设计时，就需要考虑螺栓的性能变化和力量松弛情况等。针对此，设计人员可以从以下几个方面进行设计：第一，设计人员需要保证螺栓在工作环境下不会出现螺纹咬死的情况；第二，由于工作环境的特殊性，螺栓在设计时，最好选择粗牙型螺纹，并且还要加大螺纹的中径间隙；第三，为了避免螺栓在实际工作时，出现力相对较松弛的现象，设计人员在具体方案设计的过程中，需要保证剩余预紧力超出实际需求值，从而保证其连接稳固。
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。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。
结语
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.
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[5]裘叶琴.浅析阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报，2010（22）：53.