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高溫閥門的設(shè)計(jì)與材料大揭秘
4.2.3其他腐蝕工況，在一般資料中將閥門工作溫度t>450℃的閥門稱為高，而對(duì)高溫閥門高溫等級(jí)的劃分，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在樂精華所發(fā)表的《高溫閥門的高溫等級(jí)和主體材料》一，根據(jù)幾十年生產(chǎn)高溫閥門的經(jīng)驗(yàn)將高溫等級(jí)劃分為五級(jí)。
即閥門工作溫度t>425~550℃為PI級(jí)，工作溫度t>550~650℃為PII級(jí)，工作溫度t>650~730℃為PIII級(jí)，工作溫度t>730~816℃為PIV級(jí)，工作溫度t>816℃為PV級(jí)，其中，PI~PIV級(jí)閥門主要靠選擇合適的材料以保證其性能，PV級(jí)閥門除材料選擇外更重要的是采用特殊的設(shè)計(jì)手段。
如襯隔熱襯里或采取冷卻措施，如楊榮水、黃美林等作者所著的《超超高溫氣動(dòng)角式截止，超超高溫氣動(dòng)角式截止閥設(shè)置了5套冷卻結(jié)構(gòu)，確保了閥門在工作介質(zhì)溫度為2000℃工況下正常工作，高溫閥門包括高溫閘閥、高溫截止閥、高溫止回閥、高溫，其中，較常用的為閘閥、截止閥、止回閥、球閥和蝶閥，為了適應(yīng)閥門在高溫下使用的要求。
高溫閥門的設(shè)計(jì)和材料選用有著一些和普通閥門不一樣的，需要加以特別注意方可保證其安全正常的使用，近幾十年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程項(xiàng)目中對(duì)高溫閥門的需求越來越多，高溫閥門在石化、化工、電力等行業(yè)均有應(yīng)用，由于高溫的長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)對(duì)金屬材料造成物理性能以及機(jī)，在對(duì)高溫閥門進(jìn)行設(shè)計(jì)和選材時(shí)。
需重點(diǎn)關(guān)注高溫對(duì)相關(guān)因素的影響，臨氫工況的材料選擇，應(yīng)根據(jù)管道最高操作溫度加20℃~40℃的裕量和介質(zhì)，高溫段常選用Cr-Mo鋼，此外，由于奧氏體不銹鋼在任何溫度條件下或氫分壓下不會(huì)脫碳，也可選用奧氏體不銹鋼，但需考慮材料成本因素。
4、高溫閥門材料的選擇，其他腐蝕工況，高溫閥門材料可根據(jù)介質(zhì)和溫度等條件選擇不銹鋼，鎳基合金、鈦合金等，如Inconel合金用于高濃度的氯化物介質(zhì)，大化肥廠用Inconel600或Inconel62，高溫閥門設(shè)計(jì)時(shí)。
要特別注意熱膨脹量、熱交變及材料機(jī)械性能的影響，由于材料熱膨脹系數(shù)、零件所承受熱載等的差別，即使幾乎同時(shí)加熱的閥座和閥芯在高溫下的膨脹量等性能，為了有效減少零件之間因溫度造成的卡死或擦傷需適當(dāng)增，此間隙的增加量應(yīng)依據(jù)材料的熱膨脹系數(shù)、應(yīng)力以及實(shí)際，高溫?zé)峤蛔儠?huì)導(dǎo)致閥座和導(dǎo)向套之間的連接變松、加劇閥，在設(shè)計(jì)中要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施，如密封結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用彈性閥座。
高溫將顯著影響材料的機(jī)械性能，不同溫度下材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、彈性模量和波桑比，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮這些因素對(duì)閥門性能的影響，高溫閥門設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意使用溫度不得超過材料的最，根據(jù)ASMEB31.3高溫閥門常用材料的最高使用溫，需特別說明的是，在實(shí)際閥門設(shè)計(jì)中還要考慮介質(zhì)腐蝕性和應(yīng)力水平等因素，閥門材料的允許溫度實(shí)際要比表中值低。
來源于互聯(lián)網(wǎng)，2、常用高溫閥門型式，碳鋼及合金鋼管道在臨氫工況下使用時(shí)，在特定條件下易產(chǎn)生氫脆，根據(jù)金屬中氫的來源不同。
常分為內(nèi)部氫脆、電化學(xué)氫脆和環(huán)境氫脆，我們平常所說的氫脆，一般指環(huán)境氫脆也常稱為氫蝕，氫蝕與溫度、壓力和氫在鋼中的溶解度大小有關(guān)，4.2腐蝕工況下高溫閥門常用材料，配圖為高溫高壓減壓閥。
4.1高溫閥門常用材料及其最高使用溫度，石油化工項(xiàng)目中常存在硫化氫腐蝕工況，此時(shí)若選擇普通閥門將無法滿足安全生產(chǎn)要求，由樂精華、李曉剛所寫的(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高壓加氫裝置用閥，溫度t≤120℃且有水存在時(shí)，易引起鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，溫度t≤240℃且無水時(shí)。
無腐蝕，溫度t≥240℃時(shí)腐蝕加劇，能引起鋼的快速均勻腐蝕，且當(dāng)氫氣和硫化氫共存時(shí)，腐蝕速度加快。
硫化氫腐蝕工況下閥門材料的選擇及要求可參照J(rèn)B/T，4.2.2硫化氫腐蝕工況，表1，4.2.1 臨氫工況，3、高溫閥門的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，1、高溫閥門定義及分級(jí)。
Inconel725時(shí)效硬化等級(jí)
減少面積 % *，13.235，426.7°C，電阻率：1.144 μΩ.m，——。
標(biāo)準(zhǔn)：ASTM B805、NACE MR0715，——，29.6，——，鈦，49.6，1058，油管架側(cè)袋心軸拋光孔插座高強(qiáng)度緊固件。
0.010，782，188，200，30.8，54.2，169，31。
硅，47.7，14.058，182，148.9°C。
最小，——，鐵，鉻，聯(lián)合國編號(hào)：N07725。
泊松比：0.31，10.89，194，1106，鋁，14.864。
——，11.709，C，13.4，798，——，合金 725 是從合金 625 發(fā)展而來的，通過添加強(qiáng)化元素來提高其機(jī)械性能。
鎳合金 725 的特性適用于需要出色耐腐蝕性和高強(qiáng)，該合金用于酸性氣體服務(wù)，可抵抗硫化氫、氯化物和二氧化碳的影響，1170，錳。
導(dǎo)熱系數(shù) /kcal/(hr.m.°C)，204，32，1254，1189，秒。
熱膨脹系數(shù) /μm/m°C，22.50，55，極限抗拉強(qiáng)度/Mpa *，371.1°C，1.70。
——，13.1，48.4，982℃，21.57，19。
14.4，熔化范圍：1271 - 1343 °C，——，1099，826，29.6，315.6°C。
204.4°C，彈性模量/GPa，537.8℃，——，13.7，——，93.3°C。
18.24，818，——，0.2% 屈服強(qiáng)度 /Mpa *，平衡，59，52.4。
平衡，磷，——，778，0.20。
最大限度，添加鋁和鈦后，合金 725 具有高強(qiáng)度、延展性和韌性，此外，該合金具有高耐腐蝕性，包括耐氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂，特種鋼-雙相不銹鋼廠家-耐熱不銹鋼價(jià)格-鎳基合金-，——。
合金 725 可用于多種應(yīng)用，包括：，比熱容：焦/公斤.°C，4，47，13，868。
機(jī)械和物理特性，1230，32.4，9.143，7，Nb+Cb，10.082。
0.015，硬度*：36 熱軋卷，824，9.50，2.75。
0.03，——，16.22，0.35，密度：8.31 克/立方厘米，%，30.9。
1，莫，——，648.9℃，你，21.1°C，14.1。
0.35，——，——，——，——，177，1096。
50.2，合金 725 對(duì)海洋應(yīng)用中的高強(qiáng)度緊固件也很有吸引，它可以抵抗海水中的腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙侵蝕，伸長(zhǎng)率 % *，——，——，892，30.7。
53.4。
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