高溫閥門填料結構外漏分析

在高溫工況下，如選用石墨盤根密封結構，很容易出現外漏情況。經分析原因如下：

石墨盤根裝入填料函內，通過填料壓蓋上緊固螺栓松緊來施加對填料的軸向壓力。由于填料具有一定程度的可塑性，受軸向壓力后產生徑向壓力和微變形，內孔與閥桿緊密貼合，但是這種貼合上下不是均勻的。由于其結構簡單、工作可靠，能保證閥門在超高壓下工作時的穩定性。通過填料壓力分布和填料密封力分布可知，填料函中上部填料和下部填料受介質壓力是不均勻的。直接導致兩部分填料塑性變形不一致，容易出現填料與閥桿的局部密封過度或者密封不足，同時靠近壓蓋處受的徑向壓緊力大，所帶來的填料與閥桿的摩擦力也大，在此處閥桿和填料容易出現磨損。

在高溫情況下，溫度越高，石墨盤根膨脹越大，摩擦力也隨之加大，高溫所帶來的散熱不及時，加速了閥桿和填料的磨損率，這也是高溫閥門填料容易出現外漏的主要原因。

高壓閥門真空熱處理

真空熱處理是指將工件置于真空中進行的熱處理工藝。真空熱處理在加熱中不產生氧化、脫碳及其他腐蝕，而且具有凈化表面脫油除脂的作用。避免閥門在小開度下工作，若閥針開啟升程小或開啟動作緩慢，在小開度下工作，節流間隙小，沖蝕嚴重，適當加大鎖緊機構的螺距，加大開啟速度和升程，工作開度增大，使節流間隙大，沖刷減弱，可提高使用壽命。在真空中能將材料在冶煉過程中吸收的氫、氮和氧扽氣體脫出，提高材料的質量和性能。如：將W18Cr4V制作的超高壓針閥進行真空熱處理后，有效地增加了針閥的沖擊任性，同時提高了力學性能和使用壽命。

選擇超高壓閥門過流部件材質時，應考慮流速（高使用壓力）的不同，失重也不同。在較高壓下（400MPa以上），選用硬度高和紅硬性好的材料，如工具鋼或硬質合金。這樣設置擋墻同樣達到減少閥板插入深度、延長閥板使用壽命的效果，同時克服了底部擋墻結構的缺點。在較低壓力下（100～400MPa），要求材料既具有良好的塑性和韌性，又要有較高的硬度。如美國HIP公司的超高壓針閥，工作壓力為690MPa的采用奧氏體316不銹鋼，工作壓力為1034MPa的采用體型沉淀硬化不銹鋼17－4PH。

高壓閥門閥芯與密封圈之間的圓周密封面構成閥的滑動密封副, 用于保證閥室與外界的密封。閥芯采用針形, 靠錐面密封, 一般閥芯錐角為59°, 閥座錐角為60°。在實際使用工況中，引起閥門的外漏因素有很多，填料和閥桿之間的密封是重要因素之一。實驗證明在開錐孔時, 錐角選取45°～60°時, 孔邊緣的應力集中系數小, 且使應力出現在錐孔的小端。閥座錐角大, 閥芯錐角小時, 靠上表面密封, 有利于提高閥的使用壽命.