高溫閥內件的材料和設計
發布時間：2018-11-29 瀏覽：723 格萊特控制閥（http://www.yihaozuan.cn/）
在高溫下，屈服限、張力和抗壓強度降低了，在8000°F以上，蠕變和斷裂成為應考慮的因素。在高溫下使用，閥內件經受一個初始的彈性變形，并在承受荷載下連續地變形或隨時間而“蠕變”。塑變發生于應力低于給定溫度時的屈服強度。這點可利用來裝填固定閥桿一閥芯和壓緊閥座、閥桿及閥芯。把套筒或閥內件固定在應有的位置也簡化為壓緊裝填。
設計零件，應力選取低一些就不會發生蠕變，但零件的重量大，而且不經濟。所以，設計人員應當知道材料的蠕變率，必須選取一個應力，使總的蠕變在正常使用壽命的范圍內不擴展到斷裂區或允許變形而不影響可動零件。
熱硬度是必需的，防止損傷閥座的密封表面，并防止塑變，老化及隨之而來的物理性質變化如韌性，顆粒大小等必須考慮。
耐銹蝕是表示材料抗氧化的能力，在溫度的循環變化時無重復銹蝕或表面分層剝落而暴露出新的金屬。
選擇最高的溫度極限，必須有一個緩沖區，以防止金屬硬度的變化，當使用條件達到或超過熱處理溫度時，將使閥芯、閥座接合面及耐磨損的表面退火。
在高溫閥門設計中，必須仔細地考慮不同的零部件熱膨脹。當熱流體進入一個冷的閥門時，包圍著閥芯，很快就使它達到管線的溫度，而閥芯的熱損失受到截面較小的閥桿和（或）導向桿熱傳導的限制。閥座環的質量很小，和閥芯一樣快地受到加熱，但熱量從一開始就通過閥體中的橋壁傳熱。由于閥體的線性熱膨脹系數往往小于閥座，它的作用相當于一個約束部件，限制閥座在徑向的膨脹。閥芯桿和導向襯套也同樣受到影響。這些工作條件會減小所設計的標準閥門的工作間隙，所以。當所制造的閥門是在高溫下使用時，標準閥門的室溫間隙應當增加。這樣，在最高的工作溫度下，間隙差不多接近于正常的。閥芯桿在導向襯套中的緊配合要比閥芯的圓柱部分與閥座孔的間隙做的更緊一些，藉以防止塑性變形和摩擦。當導向間隙增加時，閥芯與閥座孔的間隙也必須增加。在常溫下使用或進行流量測試時，這種結構對降低可調范圍或低流量的控制是有影響的。
雙座閥有些問題，因為閥芯在兩個閥座接合面之間的線性膨脹可能超過閥體的膨脹。而閥座環是固定在閥體上的。在平衡式的套筒閥中可以避免發生這個問題，它使用兩種不同的金屬材料，閥芯和套筒是用同樣的材料制造的，閥座是用另一種材料做成的。
下面給出一個口徑為2英寸的雙座閥的例子：
全負荷流通口的閥座，相距高度為3英寸
閥芯材料為316不銹鋼，線性膨脹系數為10.3×10-6英寸／英寸／°F
閥體材料為碳鋼，線性膨脹系數6.3×10-6英寸／英寸／°F
線性膨脹系數4×10-6英寸／英寸／°F
在70°F下閥芯同時裝入兩個閥座
在200°F時，△T=200°F
（200°F）×（4×10-6英寸／英寸／°F）（3英寸）=0.0025英寸的膨脹差
這樣就帶來了下閥芯在閥座上，溫度270°F，而上閥芯將離開它的閥座0.0025英寸，這將出現一個大的泄漏量。
為了克服上述的問題，高質量閥門的閥芯往往采用和閥體相同的合金鋼來制造，閥座接合面經表面硬化處理。
溫度的循環變化引起了閥座環和導向襯套松動，所以必須分別進行密封焊或定位搭焊。對于極高的溫度，在大口徑的閥門中，較好的辦法是直接利用閥體中經表面硬化的橋形壁做為閥座，這叫做整體閥座。由于閥座的墊片必須超載承擔密封，惡劣的溫度循環變化會引起蠕變和泄漏，所以在高溫高壓的使用條件下最好不用墊片。
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