才坤
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摘要：在流体控制过程中，阀门是一个不可缺少的重要部件。阀门在整个流体控制过程中起着至关重要的作用。随着现代科学技术的发展，阀门被广泛应用于各行各业。特别是高温阀门的应用也越来越多。为了保证高温阀门的安全，必须重视高温阀门的设计。这就需要研究分析高温阀门的设计要求和影响高温阀门设计水平的因素，从而尽可能提高高温阀门的设计效果。
关键词;机械性能;设计分析
1高温对阀门工作性能的影响
1.1阀门的机械性能
在高温环境的影响下，金属阀门将在两个方面发生变化。首先是阀门的机械强度，其次是金属材料的物理化学性能，包括塑性变形、弹性模量、硬度等。当金属阀门的工作温度高于450℃时，应考虑材料的蠕变效应。所谓蠕变效应，是指金属材料在一定温度和压力作用下缓慢而细小的连续塑性变形。如果阀门持续处于蠕动状态，阀门所能承受的压力就会降低，在管道的高压下会发生断裂，造成严重的经济损失和人身伤害。因此在阀门的设计中，应尽量避免金属的蠕变。在应力平衡值的选择上，正常运行时正常高温阀门20KH阀门的总应力变量不大于1%；核电站阀门30kh阀门正常运行时的总应力变量不大于1%。在某些情况下，即使阀门没有蠕变，也会发生零件断裂。这是因为金属有两个指标：长期强度和持久强度。当材料不发生蠕变时，高温会增加金属的脆性，改变金属的耐久强度，当阀门受到较大冲击时会发生断裂。
1.2热膨胀
热膨胀和冷缩是金属材料的共同特性。热膨胀是阀门和连接管道之间的物理变化。热膨胀只是一种主要的热物理变化，还有其他形式的变化。它们的发生原理相似，但具体表现不同。热膨胀是因为高温流体首先流向金属管道。金属管具有良好的导热性，因此金属管已提前膨胀。但是，用于管道和阀门的材料不同。高温流体流向阀门相当于冷金属的突然加热，而阀体具有良好的密封性和一定的厚度，这就导致热量不能很好地传递到外界，从整体上看，阀门的热膨胀大于管道的热膨胀，这可能导致以管道与阀门之间的间隙为准，这对于输送高温流体有泄漏的危险。
1.3机械摩擦
机械摩擦是高温阀门机械磨损的一种特殊形式，其原因是多方面的。高温流体的温度波动除了会造成阀座与阀芯的常规匹配问题、管道中的颗粒摩擦阀等问题外，还会造成阀内的过度磨损。根据以往的力学性能分析，当温度超过1℃时，在一定范围内，一些材料的硬度会迅速下降。在正常情况下，阀座和阀芯所用的材料是不同的，因此在高温环境下的硬度性能会有所不同。在设计阀门时，首先要考虑阀座与阀芯的匹配问题。其次，选择两种硬度差较小的材料作为阀门的制造材料。这一点非常重要，它可以最大限度地减少阀门的过度磨损。
2高温阀门的设计分析
2.1.壳体壁厚设计
在高温阀门的设计和分析过程中，有必要从壁厚的角度来讨论壳体的设计工作。在设计壳体时，必须充分考虑高温阀门在具体使用过程中可能承受的压力。同时，应将其可能承受的压力设定为壳体的压力定值。这样可以保证高温阀门的外壳具有足够的耐压性，最大限度地减少高温阀门在运行过程中腐蚀介质对阀门的不利影响。另外，在设计壳体壁厚时应充分考虑高温阀门的具体操作要求。在保证壳体承受相应压力的基础上，尽可能提高壁厚设计的合理性。特别是要科学地确定相应的壁厚值，防止壁厚设计不当，影响壳体的设计效果。
2.2.中部密封结构设计
在高温阀门中部密封设计过程中，必须根据高温阀门的具体要求，合理选择密封形式。在设计中间密封时，可将其设计为强制密封。这种密封方法的原理是预紧法兰螺栓，以保证密封垫片能产生压缩作用，使密封面充满细小裂纹，达到密封效果。在气动调节阀的设计中，采用这种阀体与阀盖之间的强制密封，对提高气动调节阀的密封效果具有重要意义。高温阀门设计中也广泛采用一种自紧密封，具体应用过程主要包括阀体、浮阀盖、密封圈等，在升压操作完成前，固定控制螺栓，向上移动浮阀盖，使阀盖和弹性垫片具有很强的密封能力。当施加介质时，它可以向上移动，从而有效地拉动螺栓。阀盖和弹性垫片的密封能力与压力成正比。随着压力的增加，密封效果不断加强，保证了良好的密封效果。
2.3高温螺栓连接
高温阀基本上是在高温下工作的，阀门螺栓自然是一样的。基于此，相关设计人员在设计螺栓连接时应充分考虑两个方面，即螺栓性能的变化和受力松弛的情况。在这种情况下，相关设计人员可以从以下几个方面进行设计工作。首先，在螺旋操作的情况下，相关设计人员应确保没有螺纹咬合。然后，结合螺栓所处环境的特殊性，在设计中最好选用粗牙螺纹，并在齿型上加大间隙。最后，为防止螺栓在实际操作中松脱和松动，相关设计人员在设计工作中应保证剩余预紧力远大于实际需要，以保证螺栓连接的安全性和牢固性。
结束语
总之，随着工业化的发展，各个领域对高温阀门的需求不断增加，对高温阀门技术提出了更好的要求。因此，相关设计人员应在现有技术的基础上不断改进和创新，以提高高温阀门的设计质量，使高温阀门在具体操作中发挥有效的密封效果，减少热交变和磨损对高温阀门质量的影响，提高其使用寿命，最终为企业带来经济效益，促进相关产业的更好发展。
参考文献
[1]李永超. 高温阀门设计的有关技术研究[J]. 中国化工贸易， 2018， 010（004）：24.
[2]党娜.高温阀门设计的有关技术研究[J].内燃机与配件，2018（05）：64-65.