高压阀门有两种工况,一种是介质处于 常温、但压力很高,比如油田采油和注水 用阀门;另一种是介质处于高温状态,压 力亦高,比如热电厂用的主蒸汽系统阀门。 这两种 虽然同样都属“高压阀门”,但设 计准则和材料选用却各不相同,前者只考 虑强度和刚度就可以,而后者还应考虑高 温下材料的强度和蠕变。
标准压力级阀门:是指满足GB/T12224或ASME16.34a标准的阀门, 除满足其附录规定的无损探伤检验要求之外的阀门,都定为标准 压力级阀门; 专用压力级阀门:亦有叫特殊压力级阀门,是指除满足标准级阀 门的要求外,还要满足其附录要求的无损探伤检验要求的阀门, 但不适用于法兰连接端阀门; 限定压力级阀门:是指NPS21/2及更小的螺纹端或焊接端阀门, 但不适用于法兰连接端阀门; 中间额定值阀门:是指焊接端或螺纹端阀门在压力等级数值内处 于表列额定温度或额定压力之间的中间额定值可以用线性插值法 确定,但不适用于法兰连接端阀门; 组焊阀门:是指完全或部分用铸件、锻件、棒料、板材或管材组 焊而成的阀门。
2.1.3高压球阀 高压球阀主 要由阀体、阀 座、球体、阀 杆、填料密封 部分、执行机 构等零部件组 成。
2.1.4高压止回阀 高压止回 阀主要由阀 体、阀盖、 阀瓣等零件 组成。
3.2.4关于熔模铸造件(精铸件) 在GB12224-89的老标准中曾规定,精 密铸造件不得用于公称压力PN10.0MPa 的阀门,但在新标准和ASMEB16.34a标准 中己作了修改,规定当DN≤100、PN≤110 的阀体和阀盖,采用精铸件时,应符合其 表1涉及的标准要求;当精铸件大于上述 范围时,则应符合材料标准的全部要求。
2.2.5压力平衡结构 为了减小阀杆 在高压工况下的 作用力,并充分 利用介质自身的 压力达到密封, 高压阀门往往采 用压力平衡结构 会起到很好的效 果。
阀门零件按其在整台阀门中的作用有“承 压件”和“控压件”之分,在美国 API6D“管道阀门”标准中作了以下表述: 承压件是指设计为承受管道介质(压力) 的零件,如阀体、阀盖、填料压盖、阀杆、 垫片和螺栓等; 控压件(压力控制零件)是指用于阻塞或 允许介质流动的零件,如关闭件、阀座等。
高压阀门的结构与中压阀门有许多相 同之处,比如零件的构成、形状等。但由 于承受介质的压力高或者温度亦高,所选 用的材料亦不一样,因此在一些具体部位 上仍有其特点,现分别予以表述。
中压阀门一般都采用 法兰连接和螺纹连接 (用于小口径),而 高压阀门采用内压自 紧密封结构较多,密 封圈用非金属和金属 均可,能依靠介质自 身压力的作用达到密 封的目的,当然需要 一定的预紧力,密封 效果好,巳成为传统 的中法兰连接结构之 一。
1.3高压阀门的界定 阀门行业内曾有一个共识: (1)绝对压力低于1个大气压的阀门叫线MPa叫低压阀门; (3)压力2.5~6.4MPa叫中压阀门; (4)压力10.0~80.0MPa叫高压阀门; (5)压力≧100.0MPa叫超高压阀门。
3.3阀杆材料 阀杆是阀门的承压件之一,在阀门开 启和关闭过程中,承受拉、压、剪切和扭 转作用力,并与介质直接接触,同时和填 料之间还有相对摩擦运动,因此阀杆材料 必须保证在规定的介质、温度、压力下有 足够的强度及冲击韧性,并有能满足要求 的耐腐蚀性和抗擦伤性,还有良好的工艺 性。
压力-温度额定值是一种划分压力等级的标准, 我国阀门的压力-温度额定值是参照 GB/T12224-2005“钢制阀门一般要求”标准 执行,但国际上比较通用的标准是美国ASME B16.34“法兰、螺纹和焊接端连接的阀门”, 这些标准规定了不同材料组别在不同温度下 的最高工作压力,或者以温度和工作压力来 确定压力等级。
3.4密封面材料 密封面是阀门的关键部位,密封面用材 料应耐腐蚀、抗冲蚀、耐擦伤、有足够的 挤压强度(比压)、在高温下有足够的抗 氧化性和抗热疲劳性,还要求与基体材料 的线膨胀系数相近,并有良好的加工与焊 接工艺性。对于高压阀门的密封面,通常 采用硬质合金。
2.结构 2.1各类高压阀门的典型结构 2.1.1 高压闸阀高 压闸阀主要由阀 体、阀盖、闸板、 阀杆、支架、填 料密封部分、执 行机构等零部件 组成 。
2.1.2高压截止阀 高压截止阀 主要由阀体、 阀盖、阀瓣、 阀杆、支架、 填料密封部分、 执行机构等零 部件组成 。
公称压力是表达阀门压力高低的尺度,新中国成 立至今,对公称压力己先后有三次大的改动。 除了公称压力外,还有以下常用的压力: (1)工作压力 :指阀门在正常工作情况下,可 能达到的最高压力; (2)设计压力 :指阀门设定的最高压力,与相 应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低 于工作压力; (3)试验压力:指阀门进行压力试验时的压力。
填料结构是 防止介质从阀 杆与阀盖连接 部位泄漏出来, 常用结构有以 下结构。
高压阀门与管道一般采用焊接端连接, 消除漏点、密封可靠,但维修与更换不便。 所以在标准规定的范围内亦允许采用法兰 连接,小口径的亦有使用内螺纹连接结构 的,不过用户订货时往往已经选定了与管 道连接的方式,不必由制造厂决定。
壳体包括阀体、阀盖等零件,直接承受介质压力, 为阀门的承压件,其材料必须具有能在规定的介质、 温度和压力下达到应有的机械性能、化学成份,并 有良好的冷、热加工工艺性。 在GB/T12224“钢制阀门 一般要求”标准中,列入 了1.0~1.5六组碳钢、低合金钢,1.9、1.10、1.13、 1.15四组铬钼钢,2.1~2.5五组不锈钢材料,共计 15组不同的材料。 在ASMEB16.34a“法兰、螺纹和焊接端连接的阀门” 标准中,列入了1.1-1.15十五组碳钢、合金钢,2.12.8八组不锈钢材料,共计23组不同的材料。