高壓球閥
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氣動球閥在苛刻的工況中設計要注意哪些事項

2021-11-11 09:45:45

氣動球閥在苛刻的工況中設計要注意哪些事項:

氣動球閥控制是工業上常用的自動控制終端控制元件。氣動球閥調節流體(介質),以補償負載流動,使控制過程盡可能接近所需的設定點?;谄湓诠I自動化領域的重要性,氣動球閥的設計和制造尤為重要,特別是一些嚴格的工況,如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等,將從材料、結構、制造等方面進行討論。


一、氣動球閥材料的選擇:

1.金屬材料;材料是材料重要的因素,如材料的性能、蠕變、熱膨脹率、抗氧化性、耐磨性、熱擦傷性和熱處理溫度。在高溫條件下,蠕變和斷裂是材料破壞的主要因素之一,尤其是碳鋼。當長期暴露在425°C以上時,鋼中的碳化相可能會轉化為石墨,而奧氏體不銹鋼只碳含量超過0.4%時才能用于528°C以上。因此,在高溫下使用時,應分別計算閥體材料的抗拉強度、蠕變、高溫時效等參數。對于閥內部件的設計,還應考慮高溫硬度、配合部件的熱膨脹系數、導向部件的熱硬度差、彈性變形、塑性變形等。在設計中,應給出相應的安全系數和可靠系數,以確保在多因素下避免損壞。并要熟悉高溫下材料的蠕變率,以選取合適的應力,使材料總的蠕變在正常使用壽命范圍內不擴展至斷裂或允許其產生微變形而不影響導向零件的正常使用。


為了避免氣動球閥內零件(閥芯、閥座)表面的磨損、沖蝕和氣蝕,在高溫時應考慮材料的熱硬度,防止金屬硬度變化。在高壓差下,流體的大部分能量集中在閥內部件的釋放上,可能會對閥內部件造成過載。在高溫下,大多數材料的力學性能變差,材料變軟,極大地影響了閥內部件的使用壽命。因此,應正確選擇合適的材料,延長閥門的使用壽命。另外,還要考慮高溫時效對材料物理性能的影響,如韌性和晶間腐蝕的變化。當使用溫度達到或超過熱處理溫度時,閥內部件會退火,降低硬度。為了防止材料硬度的變化,焊接氣動球閥高溫度極限的選擇必須在安全范圍內。同一介質,在高溫條件下,其分子活性相對活躍,一些一般腐蝕介質可能對閥體和閥內金屬材料造成嚴重腐蝕破壞,介質以高速離子狀態滲透到金屬中,改變材料特性,如熱膨脹、晶間腐蝕等,因此,材料的選擇,除了成本性能外,還應考慮多因素造成的故障。

焊接氣動球閥

在高壓差、高流速的情況下,即使溫度為常溫,也評估材料的特性,使材料能夠滿足工況。一般來說,在室溫下,當壓差超過15bar時,閥芯和閥座的材料應從316調整為司太立合金堆焊或要求較高的合金。對于弱腐蝕性介質,可選擇420QT(淬火+回火)、440QT等。高壓差和高流速會帶來嚴重的腐蝕或氣蝕,對閥內部件的材料危害很大。因此,對閥體和閥內部件的材料要求很高。閥芯應采用不銹鋼表面滲氮(HRC70)處理,具有較強的耐腐蝕性,提高閥門流量的精度和使用壽命。材料在高溫下的抗氧化能力也是一個非常重要的參數。在溫度循環變化中,所選材料應避免材料表面重復氧化和氧化皮。一般來說,奧氏體不銹鋼、硬質合金和特種合金材料具有良好的高溫穩定性,可根據不同的高溫條件選擇合適的材料。


2、非金屬材料

一般非金屬材料不能承受高溫(300°C以上),但柔性石墨能承受700°C以上的高溫。因此,在高溫條件下,無論是靜態密封還是動態密封,一般可以選擇柔性石墨或復合材料,但應注意摩擦系數的增加。


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