全衬胶蝶阀如何适应高温高压环境？

高温蝶阀用于催化裂化装置能量烟气回收系统, 装置的正常操作温度680 ℃, 允许最高连续使用温度720 ℃, 最高超温800 ℃, 输送含有催化剂颗粒的再生烟气介质。由于介质对阀门冲刷强烈, 为防止阀体壁厚因冲刷减薄而失效, 阀体内大面积堆焊硬质合金, 阀体极易产生变形和开裂,堆焊难度较大。因为系统温度较高, 金属材料在高温中机械性能急剧下降, 阀门应选用耐高温材料。为防止阀门泄漏超标, 引起系统烟机不能正常停车, 从而造成重大事故, 对阀门密封结构及其零件的加工精度要求较高。

高温蝶阀阀体由钢板和锻件法兰焊接而成。阀杆为整体锻件结构, 由外部轴承座支撑,并通过二端销连接带动阀瓣转动。2 个半圆阀座前后错开, 与阀瓣呈对称式分布, 结合对称式流线型结构的阀瓣, 使阀门具有良好的流通性能。3 组填料密封, 外加密封剂和吹扫二道辅助密封组成了高可靠性阀杆填料密封系统

高温蝶阀为了满足高温的要求，必需要满足以下几方面的要求：

1、阀体材料

阀门设计执行标准为ASMEB16134 。按该标准中的压力- 温度表计算得到的阀门常温下的压力等级数, 就是设计基准, 并以此来计算最小壁厚。在设计过程中, 阀体材料也选ASME B16134 标准规定的材料, 并且材料的适用温度高于阀门工况最高温度。经过查阅了大量国内外类似工况的阀门设备材料使用情况, 结合对高温材料的使用经验, 选择了性价比较高的304H 作为阀体材料。此材料可减小蠕变对材料的影响。

2、阀杆材料

根据高温强度估算, 奥氏体钢在704 ℃的高温工况下, 强度降低6415 %以上, 如果采用加大阀杆直径提高其强度的方法, 则超出阀门结构要求, 因此奥氏体钢不适宜做阀杆材料。lnconel X - 750 在704 ℃的高温工况时, 强度降低4113 % , 但强度值还很大(表1) 。根据屈服强度,并考虑持久强度计算得到的阀杆直径, 符合阀门结构要求, 因此阀杆材料选用lnconel X - 750 。

3、阀体最小壁厚计算是为了保证阀门的压力边界完整。最小壁厚采用规则法计算, 计算标准按 ASME B16134 , 在选择压力- 温度额定值时, 有2种磅级选择法。一种是选择标准磅级, 计算得到的最小壁厚比较大, 比较安全。另一种是选择特殊磅级, 计算得到的最小壁厚比标准磅级小, 但无损检测要求较严。根据高温工况的设计经验, 选择了这二种磅级的组合形式, 即在计算最小壁厚的压力-温度额定值时, 选用标准磅级, 而阀体的无损检测要求按特殊磅级。 阀门泄漏率要求为最大流量的0167 % , 当泄漏超标就会引起系统烟机不能正常停车, 从而造成重大事故。普通烟气蝶阀阀体通道内没有阀座, 阀瓣仅起调节烟气介质流量的作用, 不起密封作用(图2) 。根据性能要求, 大口径高温蝶阀设有阀瓣和阀座密封副, 对阀门的流通性能、密封可靠性和启闭力矩3 个方面进行了设计研究。首先按常规蝶阀设计了密封副(图3) , 此形式密封可靠, 虽然阀瓣旋转中心与密封面存在偏心力矩, 使启闭力矩增大, 但经过计算, 力矩也在可以接受的范围之内。此结构的缺点是流通性能差, 不能满足全开截面积的设计要求。经过反复设计、修改和计算, 完成了对开式阀座密封副设计(图4) , 该阀座是2个半圆阀座, 它们前后错开与阀瓣呈对称式分布,使得阀瓣能够设计成对称式流线型结构, 使阀门具有良好的流通性能, 从而满足了全开截面积要求和全开Cv 值要求。由于阀瓣结构对称, 所以启闭力矩较小。虽然其密封面某一处可能有泄漏现象, 但只要合理控制阀瓣和阀座的尺寸精度、形位公差和二者之间的装配误差, 就能有效控制泄漏率在合格范围之内。

4、高温填料填料选用柔性石墨。其在空气中氧化温度为450 ℃, 并在此温度下每24h 后质量减轻1 %。温度越高, 质量减轻得越多, 氧化现象越严重。柔性石墨填料最高使用温度为650 ℃, 且仅用于非氧化介质。考虑到填料在填料函内处于压紧密封状态,只有一部分与空气接触, 有资料介绍处于这种状态的填料使用温度可达816 ℃。

高温蝶阀的研制, 主要是解决阀体主体材料的选用、蝶阀密封副结构及阀杆密封结 构的设计等问题, 并通过试验选取了超高温填料,为石化行业催化裂化装置系统用阀门的设计和制造。

全衬胶蝶阀的蝶板设计巧妙，安装于管道的直径方向，其核心部件为圆盘形蝶板，能够围绕轴线在0°至90°之间旋转。当旋转至90°时，阀门达到全开状态，为管路系统提供了畅通无阻的通道。

新型高寿命不锈钢蝶阀凭借其独特的技术特性，已经在石油、化工、冶金、水电等众多领域大放异彩。传统的蝶阀多采用密封结构，如橡胶和聚四氟乙烯等材料，但这些结构在高温、高压和耐腐蚀、抗磨损等特殊环境中可能存在局限。

相比之下，三偏心金属硬密封蝶阀是个突破，其阀体和阀座采用连体设计，且在阀座密封表面堆焊了耐高温和耐腐蚀的合金材料。它的蝶板上固定有多层软叠式密封圈，这使得该蝶阀在耐高温性能上超越传统，操作更为轻便，启闭过程中几乎无摩擦。更为关键的是，当阀门关闭时，传动机构的力矩增大能自动补偿密封，显著提升密封性能，从而显著延长了蝶阀的使用寿命。

扩展资料

全衬胶蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水电等许多领域中得到极为广泛地应用。

一般使用温度不会超过150

摄氏度

(长时间高温)

橡胶材质一般材质温度范围(℃)特殊配方可达到的温度范围(℃)

丁晴胶-40 ～ 100-50 ～ 150

氢化丁晴胶(HNBR)-20 ～ 150-40 ～ 175

乙丙胶(EPDM)-40 ～ 150-50 ～ 200

硅橡胶

(SI)-50 ～ 220-100 ～ 250

氟橡胶

(FPM)-20 ～ 200-40 ～ 250起点排行榜

硅氟橡胶(FLS)-50 ～ 175-60 ～ 200

丁苯胶(SBR)-30 ～ 100-50 ～ 100

氯丁胶(CR)-40 ～ 100-50 ～ 150

丁基橡胶

(IIR)-50 ～ 100-60 ～ 130