影響閥門高溫上閥蓋焊接質(zhì)量的研究和分析

羅純昊

哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

目前隨著社會的不斷進(jìn)步發(fā)展，我國開始利用各項(xiàng)專業(yè)性的技術(shù)來設(shè)計(jì)高溫閥門的識別功能，對此，還要針對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的匯報(bào)和實(shí)踐工作。由于我國在高溫閥門的設(shè)計(jì)管理中還是存在著較多的缺陷，因此必須要根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際情況，將其中的部分問題進(jìn)行多元改進(jìn)，促進(jìn)這種高溫閥門設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)的可持續(xù)性進(jìn)步與發(fā)展。

1 高溫閥門材料的選擇

1.1 閥體的材料

高溫閥門的設(shè)計(jì)過程中，為了保證閥門體能夠承受住高溫，并且其物理性能和結(jié)構(gòu)組織等不會發(fā)生變化，相關(guān)設(shè)計(jì)人員就需要做好閥門體材料的選擇。一般情況下，常見的材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、不銹鋼以及鐵、鎳、鈷為基的耐高溫合金鋼[1]。

1.2 高溫閥門內(nèi)件的硬化處理

應(yīng)保證高溫閥門內(nèi)件在以下各個(gè)方面滿足標(biāo)準(zhǔn)：一，硬度；二，沖擊強(qiáng)度；三，耐沖刷能力；四，耐氣蝕能力；五，表面耐擦傷能力（在高溫的長時(shí)間作用下，材料將會發(fā)生退火或者軟化的問題，如此一來，便大幅提升了閥門內(nèi)件表面的擦傷幾率。在閥門內(nèi)件表面進(jìn)行鎢鉻鈷硬質(zhì)合金的堆焊，又或者陶瓷的噴焊，從而盡量保證其表面的實(shí)際硬度以及耐磨性，使其在800攝氏度的高溫以下均能正常工作。

1.3 焊接接頭的坡口形式

在焊接接頭內(nèi)，由于某一構(gòu)件的焊接而造成的收縮變形常常受到周圍構(gòu)件的拘束。因此，在焊接區(qū)產(chǎn)生拘束應(yīng)力σw，由干焊接變形受限制而產(chǎn)生的焊接應(yīng)力與拘束度Rf的關(guān)系為σw=mRf，式中，m為拘束系數(shù)，它除了與材料的物理性能即：熱膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)、比熱有關(guān)外，還與對接接頭的坡口角度有關(guān)。顯然，同樣的材料、同樣的板厚，由于焊接接頭的坡口形式不同，即使是同樣的拘束度，其拘束應(yīng)力也會不同（主要是大小和方向）。通過對上述出現(xiàn)質(zhì)量問題焊接式上閥蓋產(chǎn)品進(jìn)行切割并腐蝕后發(fā)現(xiàn)，加工坡口為Y型，且鈍邊厚度太大，中間沒預(yù)留間隙，導(dǎo)致焊接時(shí)根部未融合，人為地制造了一個(gè)裂紋擴(kuò)展方向，在產(chǎn)品使用過程中受到高溫高壓時(shí)極易沿著鈍邊縫隙繼續(xù)擴(kuò)展是出現(xiàn)焊縫失效的主要原因。由此可以從焊接坡口設(shè)計(jì)上著手對其進(jìn)行改進(jìn)，降低人為因素導(dǎo)致焊縫失效。

2 閥門高溫上閥蓋焊接質(zhì)量

2.1 密封副設(shè)計(jì)

在閥體同密封件銜接的地方，為了提高密封結(jié)構(gòu)的硬性要求，可以采用堆焊硬質(zhì)合金處理來達(dá)到相應(yīng)的目的，其中，對于密封環(huán)的設(shè)計(jì)，為了保證其使用性能，設(shè)計(jì)人員可以采用外圓柱面的形式，并預(yù)留一個(gè)環(huán)狀的溝槽，方便后期的使用，內(nèi)表面材料可以選用不銹耐酸性鋼材；浮動閥蓋堆面的角度為28°，且保證兩者之間處于線接觸狀態(tài)，從而達(dá)到密封環(huán)不會出現(xiàn)泄漏的目標(biāo)。此外，密封環(huán)在實(shí)際運(yùn)行過程中，要求其表面硬度小于閥蓋和閥體接觸面的硬度，這樣設(shè)計(jì)的目的就是為了滿足塑性變形和強(qiáng)度的要求。而在閥座的設(shè)計(jì)過程中，對其密封面也需要采取堆焊司太立（STL）處理，從而保證密封面的強(qiáng)度和使用性能。在對填料部分的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員最好采用柔性石墨夾柯鎳爾鋼絲以適當(dāng)增強(qiáng)填料，并將其設(shè)計(jì)成一種動負(fù)載結(jié)構(gòu)[2]。

2.2 中部密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可將其設(shè)計(jì)歸結(jié)為兩大類：一，強(qiáng)制密封；二，伍德密封。其原理是，對中法蘭螺栓進(jìn)行擰緊操作，使其對密封墊片施加一個(gè)相應(yīng)的壓力。在中溫、中壓以及中小口徑系列的閥門中，強(qiáng)制密封較為常見。伍德密封這種結(jié)構(gòu)形式主要由以下部分組成：一，閥體；二，浮動閥蓋；三，密封環(huán)；四，密封墊；五，四開環(huán)；六，支承環(huán)；七，牽制螺栓。在進(jìn)行升壓操作之前，首先對牽制螺栓進(jìn)行擰緊操作，使浮動蓋發(fā)生上移，從而使閥蓋（還有閥體）和彈性楔形墊二者之間形成一個(gè)旋緊密封力。當(dāng)介質(zhì)對其施加壓力時(shí)，閥蓋將形成向上移動趨勢，此時(shí)牽制螺栓將進(jìn)行卸載，閥蓋（還有閥體）和楔形密封墊二者之間的密封比壓將會隨著壓力的上升而不斷增加，最終獲得良好的密封性。對密封面上工作密封比壓造成影響的因素主要包括兩個(gè)，一方面是預(yù)緊密封比壓，另一方面是由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的比壓。當(dāng)介質(zhì)壓力逐漸升高，那么工作密封比壓也將隨之不斷增大，即密封性能越是理想[3]。

2.3 熱交變

熱交變性能的存在會影響到零件之間的相互作用，例如，閥座和向套之間的連接可能會因?yàn)榻橘|(zhì)熱交變的存在，改變其密封性，造成密封效果不佳。因此，在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，需要規(guī)定閥座和支撐件之間的接頭為焊縫或者是電焊，保證其密封性。除此之外，大口徑的閥門需要對閥座進(jìn)行堆焊，從而避免同介質(zhì)接觸較多的閥門零件受到交變應(yīng)力的影響而出現(xiàn)過度疲勞現(xiàn)象。同時(shí)，還應(yīng)該將熱交變情況對閥座結(jié)構(gòu)以及效果評價(jià)的影響因素考慮進(jìn)去，從而減少熱交變對高溫閥門設(shè)計(jì)的影響，延長高溫閥門的使用壽命。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段的高溫閥門關(guān)鍵的技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，社會群眾的各項(xiàng)要求也不斷的增多。在此期間，還是要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況對其進(jìn)行管控和分析處理，逐步提升其建設(shè)管理要求，為后續(xù)的施工建設(shè)做好準(zhǔn)備工作。因此必須要對高溫閥門技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和控制，通過對材料的選擇和硬化處理閥門溫度的控制，提高其使用年限和使用效率。