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高温蝶阀(high temperarure butterfly bamper)选择材料须满足的要求   发布时间:16-09-21

高温蝶阀(high temperarure butterfly bamper)系在引进国外先进技术,结合国内制造工艺开发而成的新一代高温蝶阀。高温蝶阀广泛地应用于冶金、建材、化工、电站、玻璃等行业中的高温气体管道中,作为高温气体介质流时调节或切断装置,高温蝶阀可与各种执行器配套使用组成不同性能设备。



目前 ,高温蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件,已在石油、化工、冶金、水电等许多领域中得到极为广泛地应用。在已公知的蝶阀技术中,其密封形式多采用密封结构,密封材料为橡胶、聚四氟乙烯等。由于结构特征的限制,适应耐高温、高压及耐腐蚀、抗磨损等行业。现有一种比较先进的蝶阀是三偏心金属硬密封蝶阀,阀体和阀座为连体构件,阀座密封表面层堆焊耐温、耐蚀合金材料。多层软叠式密封圈固定在阀板上,这种蝶阀与传统蝶阀相比具有耐高温,操作轻便,启闭无磨擦,关闭时随着传动机构的力矩增大来补偿密封,提高了蝶阀的密封性能及延长使用寿命的优点。
但是,这种蝶阀在使用过程中仍然存在以下问题:
一、由于多层软硬叠式密封圈固定在阀板上,当阀板常开状态时介质对其密封面形成正面冲刷,金属片夹层中的软密封带受冲刷后,直接影响密封性能。
二、受结构条件的限制该结构不适应做通径DN200以下阀门,原因是阀板整体结构太厚,流阻大。
三、因三偏心结构的原理,阀板的密封面与阀座之间的密封是靠传动装置的力矩使阀板压向阀座。正流状态时,介质压力越高密封挤压越紧。当流道介质逆流时随着介质压力的增大阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时,密封开始泄漏。

高温蝶阀为了满足高温的要求,必需要满足以下几方面的要求:
1、阀体材料
阀门设计执行标准为ASMEB16134 。按该标准中的压力- 温度表计算得到的阀门常温下的压力等级数, 就是设计基准, 并以此来计算最小壁厚。在设计过程中, 阀体材料也选ASME B16134 标准规定的材料, 并且材料的适用温度高于阀门工况最高温度。经过查阅了大量国内外类似工况的阀门设备材料使用情况, 结合对高温材料的使用经验, 选择了性价比较高的304H 作为阀体材料。此材料可减小蠕变对材料的影响。
2、阀杆材料
根据高温强度估算, 奥氏体钢在704 ℃的高温工况下, 强度降低6415 %以上, 如果采用加大阀杆直径提高其强度的方法, 则超出阀门结构要求, 因此奥氏体钢不适宜做阀杆材料。lnconel X - 750 在704 ℃的高温工况时, 强度降低4113 % , 但强度值还很大(表1) 。根据屈服强度,并考虑持久强度计算得到的阀杆直径, 符合阀门结构要求, 因此阀杆材料选用lnconel X - 750 。
3、阀体最小壁厚计算是为了保证阀门的压力边界完整。最小壁厚采用规则法计算, 计算标准按 ASME B16134 , 在选择压力- 温度额定值时, 有2种磅级选择法。一种是选择标准磅级, 计算得到的最小壁厚比较大, 比较安全。另一种是选择特殊磅级, 计算得到的最小壁厚比标准磅级小, 但无损检测要求较严。根据高温工况的设计经验, 选择了这二种磅级的组合形式, 即在计算最小壁厚的压力-温度额定值时, 选用标准磅级, 而阀体的无损检测要求按特殊磅级。 阀门泄漏率要求为最大流量的0167 % , 当泄漏超标就会引起系统烟机不能正常停车, 从而造成重大事故。普通烟气蝶阀阀体通道内没有阀座, 阀瓣仅起调节烟气介质流量的作用, 不起密封作用(图2) 。根据性能要求, 大口径高温蝶阀设有阀瓣和阀座密封副, 对阀门的流通性能、密封可靠性和启闭力矩3 个方面进行了设计研究。首先按常规蝶阀设计了密封副(图3) , 此形式密封可靠, 虽然阀瓣旋转中心与密封面存在偏心力矩, 使启闭力矩增大, 但经过计算, 力矩也在可以接受的范围之内。此结构的缺点是流通性能差, 不能满足全开截面积的设计要求。经过反复设计、修改和计算, 完成了对开式阀座密封副设计(图4) , 该阀座是2个半圆阀座, 它们前后错开与阀瓣呈对称式分布,使得阀瓣能够设计成对称式流线型结构, 使阀门具有良好的流通性能, 从而满足了全开截面积要求和全开Cv 值要求。由于阀瓣结构对称, 所以启闭力矩较小。虽然其密封面某一处可能有泄漏现象, 但只要合理控制阀瓣和阀座的尺寸精度、形位公差和二者之间的装配误差, 就能有效控制泄漏率在合格范围之内。
4、高温填料填料选用柔性石墨。其在空气中氧化温度为450 ℃, 并在此温度下每24h 后质量减轻1 %。温度越高, 质量减轻得越多, 氧化现象越严重。柔性石墨填料最高使用温度为650 ℃, 且仅用于非氧化介质。考虑到填料在填料函内处于压紧密封状态,只有一部分与空气接触, 有资料介绍处于这种状态的填料使用温度可达816 ℃。
高温蝶阀的研制, 主要是解决阀体主体材料的选用、蝶阀密封副结构及阀杆密封结 构的设计等问题, 并通过试验选取了超高温填料,为石化行业催化裂化装置系统用阀门的设计和制造。


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