BURKERT电磁阀在严苛工况下设计的注意事项

　　BURKERT电磁阀在严苛工况下设计的注意事项

　　BURKERT电磁阀是过程控制工业里的终端控制元件，控制阀调节流动的流体，以补偿负载扰动并使得被控制的过程尽可能地靠近需要的设定点，基于其在工业自动化领域里的重要性，使得控制阀的设计及制造尤为重要，特别是某些严苛的工况，如温、压差、流速、气蚀等，笔者将从材料、结构、制造等方面加以论述。

　　一、阀门材料的选择

　　1、金属材料

　　材料是至关重要的因素，如材料的性能、蠕变、热膨胀率、抗氧化性、耐磨性、热擦伤性及热处理温度等，这些是首先应注意的事项。sypv在温（427°C）状况下，蠕变和断裂是材料破坏的主要因素，特别是碳素钢，当长期暴露在427°C以上时，钢中的碳化相可能转变为石墨，而对于奥氏体不锈钢只有当含碳量超过0.4%时，才可以用于528°C以上。因此，在温下使用时，应分别计算阀体材料的抗拉强度、蠕变、温时效等参数。而对于阀内件的设计，还应该附加考虑材料在温的硬度、配合部件的热膨胀系数、导向部件的热硬度差、弹性变形、塑性变形等。在设计中，应给予相应的安全系数和可靠系数，以确保避免在多因素下所产生的破坏。并要熟悉温下材料的蠕变率，以选取合适的应力，使材料总的蠕变在正常使用寿命范围内不扩展至断裂或允许其产生微变形而不影响导向零件的正常使用。

　　为避免阀内件（阀芯、阀座）表面的磨损、冲蚀及气蚀，温情况下要考虑材料的热硬度，防止金属硬度变化。在压差下，流体的大部分能量集中于阀内件进行释放，对阀门内件有超负载的可能，而温下，大部分材料的机械性能变差，材料变软，大大影响了阀内件的使用寿命。因此，应正确选择合适的材料，延长阀门的使用寿命。另外，还要考虑温时效对材料物理性能的影响，如韧性和晶间腐蚀的变化。当使用温度达到或超过热处理温度时，阀内件会产生退火，硬度降低等问题，为防止材料硬度发生变化，温度极限的选择必须在一个安全的范围内。而相同的介质，在温状况下，其分子的活动性相对活跃，某些具有一般腐蚀性的介质可能对阀体及阀内件金属材质带来严重的腐蚀破坏，介质以速的离子状态渗入金属内部，使材料的特性发生改变，如热膨胀性、晶间腐蚀等，因此，对材料的选择，除了性价比之外，还应考虑多因素下所产生的失效性。

　　压差、流速情况下，即使温度是常温，也应评估材料的特性，使材料可以满足该工况。一般来说，常温下，当压差超过15bar时，应将阀芯、阀座的材料由316SS调整为司太莱合金堆焊或更要求的合金，对于弱腐蚀性的介质，可选用420QT（淬火+回火）、440QT等。

　　压差、流速会带来严重的冲蚀或气蚀，这对阀内件材料的伤害非常大，因此，对阀体及阀内件的材料要求非常，对于阀笼应考虑使用不锈钢表面渗氮（HRC70）处理，使之具有较强的耐冲蚀性，提阀门流量的和使用寿命。

　　温下材料的抗氧化能力，也是一个非常重要的参数。在温度循环变化中，所选用的材料应避免发生材料表面重复氧化，产生氧化皮等问题。一般情况下，奥氏体不锈钢系、硬质合金系及特种合金系的材料有较的温稳定性，可根据不同的温工况选用合适的材料。

　　2、非金属材料

　　一般的非金属材料无法承受温（300°C以上），但柔性石墨可以承受700°C以上的温，因此温工况下，无论是静密封还是动密封，一般可以选取柔性石墨或复合材料，但应注意摩擦系数会增大。

　　二、阀门零部件的结构和导热系数的选择

　　温压差阀门设计中，必须仔细考虑不同零部件的热膨胀对阀内件动作的影响。当温介质流过阀门时，由于阀体的线膨胀系数往往小于阀座的线膨胀系数，所以阀体限制了阀座的径向膨胀，阀座只能向内径膨胀，使得在温下，阀芯与阀座的工作间隙小于常温下标准阀门设计的间隙，造成阀内件卡死。阀芯与导向套也会产生同样的现象。 因此，阀门在温下使用时，常温下标准阀门的设计间隙（包括阀芯、阀座间；导向套、阀杆间）应当适当增加，这样使其在温下工作也不会发生卡死现象。因此间隙的设计显得非常重要，因材料，尺寸及温度差等参数的确认对设计人员非常重要，目前，可从《ASME锅炉及压力容器规范 Ⅱ材料  D篇 性能》中得到相应的数据。

　　对泄漏量要求较的场合下阀体和阀座尽量采用相同的合金钢制造，并采用单座或笼式结构，尽量避免采用双座阀结构，还要在密封面进行硬化处理，以免温下阀门泄露量大幅度增加。另外还应考虑阀体、阀盖及连接件承受由于温带来的附加载荷造成的破坏。

　　温度的循环变化会使阀座和导向套松动，因此必须采用密封焊和搭接焊来防松或压紧结构。阀座垫片的密封是在密封力大于垫片的屈服极限才能够获得，而在温、压及热循环工况下，密封材料发生蠕变而产生渗漏，可采用整体阀座，由阀体上直接制成阀座并使之硬化。对于大口径阀门，可在阀体上焊接阀座，去除垫片来避免不必要的泄漏。根据介质的温度低，还要考虑填料函中填料可承受的温度及执行机构可承受的温度。

　　填料函结构和使用温度之间的关系：