
1 高溫閥門定義及分級
在一般資料中將閥門工作溫度(dù)t > 450℃的閥門稱為高溫閥門。而對高溫閥門高溫等(děng)級的劃分,目前尚(shàng)無統一的標準。根據幾十(shí)年生(shēng)產高溫閥門的經(jīng)驗將高溫等級劃分為五級。

即閥門工作溫度t> 425~ 550℃ 為PI 級, 工作溫度t>550~ 650℃ 為PII 級(jí),工作溫度t > 650 ~730℃ 為PIII 級,工作溫(wēn)度t > 730~ 816℃ 為PIV級,工作溫度t > 816℃ 為PV 級。其中,PI~PIV級閥門主要靠選擇合適的材料以保證其性能,PV級閥門除材料(liào)選(xuǎn)擇外更(gèng)重要的是采用特殊的設(shè)計手(shǒu)段,如襯隔熱襯裏或采(cǎi)取冷卻措施。、
2 常用高溫閥門型式
高溫閥門包括高溫(wēn)閘閥、高溫截止閥、高溫止回(huí)閥、高溫球閥(fá)、高溫蝶閥、高溫針閥、高溫節流閥、高溫減壓閥等。其中,較常用的為閘閥、截(jié)止閥(fá)、止回閥、球閥和蝶閥。
3 高溫閥(fá)門的設計要點
閥門廠家在生產製作高溫閥門設計時,要特別注意熱膨脹量、熱交變及材料機(jī)械性能的影響。由於材料熱膨脹係數、零件所承(chéng)受熱載等的差別,即使幾乎同時加熱的閥座和閥(fá)芯在高溫下的膨脹量等性能(néng)也有所不同;為了有效(xiào)減少零件之間(jiān)因溫度造成的卡死或擦傷需適(shì)當增(zēng)大閥門零件間的工作間隙,此間隙(xì)的增加量應依據材料(liào)的熱膨脹係(xì)數(shù)、應力以及實際使用溫度來確定。
高溫熱交變會導致閥座和導(dǎo)向套之間的連接變鬆、加劇閥門零件的疲勞老化等,在(zài)設計(jì)中要根(gēn)據具體情況采取(qǔ)相應的措施,如密封結構優先采用彈性閥座。高溫將顯著影響材料(liào)的機械性能,不同溫度下材料(liào)的(de)強度、硬度、塑性、彈性模量和波桑比等亦將不同,在設計(jì)時要充分考慮這些因素對閥門性能的影響。
4 高溫閥門材料的選擇
4.1 高溫閥(fá)門常用材料及其最高使用(yòng)溫度
高溫閥門(mén)設計過程中應當注意使(shǐ)用溫度不得超過材料的最大(dà)允許使用溫度。根據ASME B31.3高溫閥(fá)門常(cháng)用材料的最高使用溫度。需特別說明(míng)的是,在實際閥門設計中還要考慮介質(zhì)腐蝕性(xìng)和應力(lì)水平等因素,閥門材料的允許溫度實際(jì)要比理論值低。
4.2 腐蝕工況下高溫閥門常用材料
4.2.1 臨氫工況
碳鋼及合金鋼管道在(zài)臨氫工況下使用時,在特定條件下易產生(shēng)氫脆。根(gēn)據金(jīn)屬中氫(qīng)的來(lái)源不同,常分為內部氫脆、電化學氫脆和環境(jìng)氫脆(cuì)。我們平常所說的氫脆,一般(bān)指環境氫脆也常稱為氫蝕。氫(qīng)蝕與溫度、壓力(lì)和氫在鋼中的溶解度大小有關。
臨氫工況的材料選(xuǎn)擇,應根據管道最高操作溫度(dù)加20℃~40℃的裕量和介質中氫氣的分壓依據Nelson曲線選擇合適的抗氫鋼材,高溫段常選用Cr-Mo鋼。此外,由(yóu)於奧氏體不鏽鋼在任何(hé)溫度條件下或氫分(fèn)壓下不會脫碳,也(yě)可選用奧氏體不鏽(xiù)鋼,但需考慮材料成本因素。
4.2.2 硫化氫腐蝕工況
石油化(huà)工項目中常存(cún)在硫化氫腐蝕工況,此時若選擇普通閥門將無法(fǎ)滿足(zú)安(ān)全生產要求。溫度t≤ 120℃ 且有水存(cún)在時,易引起鋼產生應力腐蝕開裂;溫度t≤240℃且無水時(shí),無腐蝕;溫度t≥240℃時腐(fǔ)蝕加劇,能引起鋼的快速均勻腐蝕,且當氫氣和硫化氫共存時,腐蝕速度加快。硫化氫腐蝕工況下(xià)閥門(mén)材料的選擇及要求可參照JB /T 11484-2013《高壓加氫裝置用閥門技術規範》執行。
4.2.3 其他腐蝕工況
其他腐蝕工況,高溫閥門材料可根據介質和溫度等條件選擇不鏽鋼(gāng),鎳基合金、鈦合金等。如Inconel合金用於高濃度的氯化物介質,大化肥廠用(yòng)Inconel 600 或Inconel625 合金製造高壓高濃度氧氣(qì)閥門等。
為了適應閥門在高溫下(xià)使用(yòng)的要求, 高(gāo)溫閥(fá)門的設計和材(cái)料選用(yòng)有(yǒu)著一些和普通閥門不一樣的(de)特點,需要加以(yǐ)特別注意(yì)方可保證其安(ān)全正常的使用。