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超高温蝶阀的技术探讨

由于介质对阀门冲刷强烈,为防止阀体壁厚因冲刷减薄而失效,阀体内大面积堆焊硬质合金,阀体极易产生变形和开裂,堆焊难度较大。因为系统温度较高,金属材料在高温中机械性能急剧下降,阀门应选用耐高温材料。为防止阀门泄漏超标,引起系统烟机不能正常停车,从而造成重大事故,对阀门密封结构及其零件的加工精度要求较高。

大口径超高温蝶阀阀体由钢板和锻件法兰焊接而成。阀杆为整体锻件结构,由外部轴承座支撑,并通过二端销连接带动阀瓣转动。2个半圆阀座前后错开,与阀瓣呈对称式分布,结合对称式流线形结构的阀瓣,使阀门具有良好的流通性能。3组填料密封,外加密封剂和吹扫二道辅助密封组成了高可靠性阀杆填料密封系统。

超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。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、超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℃。

大口径超高温蝶阀的研制,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。