这里的高温条件是指介质温度等于或高于金属材料的起始蠕变温度的条件。碳钢的蠕变温度约为400℃;铬钼合金钢450℃;奥氏体铁基高温合金钢540℃;镍基高温合金650℃;铝合金200℃;钛合金310℃。
在高温条件下,金属材料和非金属材料都会发生热膨胀和收缩,这将对阀门的密封性能产生影响。蝶形阀的热膨胀补偿结构和防止卡紧的闸门阀瓣的处理是消除热膨胀和收缩的不利影响。
在选择高温条件下使用的阀门时,应考虑以下原则。
阀门类型
应首先选用具有良好热膨胀补偿性能的阀盘。常用截止阀的热膨胀补偿能力由高到低依次为:截止阀、闸阀、球阀、机械平衡旋塞阀、金属密封蝶阀。
当介质温度超过螺栓材料的起始蠕变温度时,不建议使用对夹式蝶阀和止回阀。
采用非金属密封时,应注意非金属材料的工作温度。我们可以向阀门制造商咨询材料的具体操作温度范围。
阀门的结构
当选择闸阀时,我们应该考虑阀门瓣片被紧紧夹住的可能性。因此,在决定使用DN50及以上的闸阀时,应选用弹性阀瓣的闸阀。
在简单的高温环境中不强调采用焊接连接,如果高温条件与压力相结合,则建议采用焊接连接,从而使阀门的额定压力高于或等于Class600(适用于Class系列)或PN100(适用于PN系列)。如果高温条件与易燃介质相结合,且介质温度超过介质的自燃点和闪点,也建议采用焊接连接。
高温蒸汽(3.5兆帕及以上)管道或工程设计人员认为不能承受热冲击的其他管道所用的阀门应设置旁路。
阀门材料
对于阀门的压力元件,应要求制造商对材料进行蠕变试验,提供型式试验数据,并改进其对材料的质量控制,包括对表面缺陷、内部缺陷和非金属夹杂物的控制。
当介质温度高于螺栓材料的起始蠕变温度时,应评估螺栓可能的应力松弛对阀盖密封性能的不利影响。用蠕变温度较高的材料替换,必要时采取其他措施。
由于阀门部件的非同步热膨胀可能对密封件产生附加力,因此应在阀瓣和阀座的密封面上进行硬化处理。
应评估高温条件对阀杆填料加速老化的影响。如有必要,用更好的材料替换,或采取适当的措施。