高壓閥門的界定、使用及選材
高壓閥門的界定:
(1)絕對壓力低于1個大氣壓的閥門叫真空閥;
(2)壓力≤1.6MPa叫低壓閥門;
(3)壓力2.5~6.4MPa叫中壓閥門;
(4)壓力10.0~80.0MPa叫高壓閥門;
(5)壓力≥100.0MPa叫超高壓閥門。
高壓閥門有兩種工況,一種是介質(zhì)處于常溫、但壓力很高,比如油田采油和注水用閥門;另一種是介質(zhì)處于高溫狀態(tài),壓力亦高,比如熱電廠用的主蒸汽系統(tǒng)閥門。這兩種雖然同樣都屬“高壓閥門”,但設(shè)計準(zhǔn)則和材料選用卻各不相同,前者只考慮強(qiáng)度和剛度就可以,而后者還應(yīng)考慮高溫下材料的強(qiáng)度和蠕變。
高壓閥門材料選用
1. 承壓件與控壓件
閥門零件按其在整臺閥門中的作用有“承壓件”和“控壓件”之分,在美國API6D“管道閥門”標(biāo)準(zhǔn)中作了以下表述:
承壓件是指設(shè)計為承受管道介質(zhì)(壓力)的零件,如閥體、閥蓋、填料壓蓋、閥桿、墊片和螺栓等;
控壓件(壓力控制零件)是指用于阻塞或允許介質(zhì)流動的零件,如關(guān)閉件、閥座等。
2. 殼體材料
殼體包括閥體、閥蓋等零件,直接承受介質(zhì)壓力,為閥門的承壓件,其材料必須具有能在規(guī)定的介質(zhì)、溫度和壓力下達(dá)到應(yīng)有的機(jī)械性能、化學(xué)成份,并有良好的冷、熱加工工藝性。
3. 閥桿材料
閥桿是閥門的承壓件之一,在閥門開啟和關(guān)閉過程中,承受拉、壓、剪切和扭轉(zhuǎn)作用力,并與介質(zhì)直接接觸,同時和填料之間還有相對摩擦運(yùn)動,因此閥桿材料必須保證在規(guī)定的介質(zhì)、溫度、壓力下有足夠的強(qiáng)度及沖擊韌性,并有能滿足要求的耐腐蝕性和抗擦傷性,還有良好的工藝性。
4. 密封面材料
密封面是閥門的關(guān)鍵部位,密封面用材料應(yīng)耐腐蝕、抗沖蝕、耐擦傷、有足夠的擠壓強(qiáng)度(比壓)、在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性,還要求與基體材料的線膨脹系數(shù)相近,并有良好的加工與焊接工藝性。對于高壓閥門的密封面,通常采用硬質(zhì)合金。
5. 承壓緊固件材料
承壓緊固件主要指中法蘭連接螺栓與螺母,在閥門上直接承受介質(zhì)的壓力,對防止介質(zhì)外漏起著重大的作用,因此所選用的材料必須保證在使用壓力、溫度下有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性。
參照GB/T150-1998、JB/T5300-1991、ASME B16.34a等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,高壓閥門常用的緊固件材料有合金鋼與不銹鋼兩大類。
★ 1. 合金鋼
中國標(biāo)準(zhǔn):GB/T 3077 30CrMoA 、35CrMoA、40Cr、25Cr2MoVA、25Cr2Mo1VA;
美國標(biāo)準(zhǔn):ASTM A193-B16、ASTM A194-7。
★ 2. 不銹鋼
中國標(biāo)準(zhǔn):GB1220 2Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、
1Cr17Ni2、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti;
美國標(biāo)準(zhǔn):ASTM A193-B8、B8M,ASTM A194-8、8M。
填料和墊片材料
閥門用填料和墊片都是為了阻止介質(zhì)外漏的填充物。填料是用來充填料室和閥桿之間的空間,以防止介質(zhì)經(jīng)由閥桿與填料室空間泄漏;墊片則是用來充填兩個接合面(如閥體與閥蓋之間的密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質(zhì)從結(jié)合面間泄漏。因此對填料材料的要求是耐腐蝕、密封性好、摩擦系數(shù)??;對墊片材料的要求是耐腐蝕,在工作溫度下具有一定的彈性和塑性及足夠的強(qiáng)度。
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