高温阀门填料结构外漏分析
在高温工况下,如选用石墨盘根密封结构,很容易出现外漏情况。经分析原因如下:
石墨盘根装入填料函内,通过填料压盖上紧固螺栓松紧来施加对填料的轴向压力。由于填料具有一定程度的可塑性,受轴向压力后产生径向压力和微变形,内孔与阀杆紧密贴合,但是这种贴合上下不是均匀的。由于其结构简单、工作可靠,能保证阀门在超高压下工作时的稳定性。通过填料压力分布和填料密封力分布可知,填料函中上部填料和下部填料受介质压力是不均匀的。直接导致两部分填料塑性变形不一致,容易出现填料与阀杆的局部密封过度或者密封不足,同时靠近压盖处受的径向压紧力大,所带来的填料与阀杆的摩擦力也大,在此处阀杆和填料容易出现磨损。
在高温情况下,温度越高,石墨盘根膨胀越大,摩擦力也随之加大,高温所带来的散热不及时,加速了阀杆和填料的磨损率,这也是高温阀门填料容易出现外漏的主要原因。
高压阀门真空热处理
真空热处理是指将工件置于真空中进行的热处理工艺。真空热处理在加热中不产生氧化、脱碳及其他腐蚀,而且具有净化表面脱油除脂的作用。避免阀门在小开度下工作,若阀针开启升程小或开启动作缓慢,在小开度下工作,节流间隙小,冲蚀严重,适当加大锁紧机构的螺距,加大开启速度和升程,工作开度增大,使节流间隙大,冲刷减弱,可提高使用寿命。在真空中能将材料在冶炼过程中吸收的氢、氮和氧扽气体脱出,提高材料的质量和性能。如:将W18Cr4V制作的超高压针阀进行真空热处理后,有效地增加了针阀的冲击任性,同时提高了力学性能和使用寿命。
选择超高压阀门过流部件材质时,应考虑流速(高使用压力)的不同,失重也不同。在较高压下(400MPa以上),选用硬度高和红硬性好的材料,如工具钢或硬质合金。这样设置挡墙同样达到减少阀板插入深度、延长阀板使用寿命的效果,同时克服了底部挡墙结构的缺点。在较低压力下(100~400MPa),要求材料既具有良好的塑性和韧性,又要有较高的硬度。如美国HIP公司的超高压针阀,工作压力为690MPa的采用奥氏体316不锈钢,工作压力为1034MPa的采用体型沉淀硬化不锈钢17-4PH。
高压阀门阀芯与密封圈之间的圆周密封面构成阀的滑动密封副, 用于保证阀室与外界的密封。阀芯采用针形, 靠锥面密封, 一般阀芯锥角为59°, 阀座锥角为60°。在实际使用工况中,引起阀门的外漏因素有很多,填料和阀杆之间的密封是重要因素之一。实验证明在开锥孔时, 锥角选取45°~60°时, 孔边缘的应力集中系数小, 且使应力出现在锥孔的小端。阀座锥角大, 阀芯锥角小时, 靠上表面密封, 有利于提高阀的使用寿命.
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