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低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響

日期:2025-10-20 13:39
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摘要: 低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響 低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響:在低溫條件下,金屬材料的強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性降低,呈現(xiàn)出不同程度的低溫冷脆現(xiàn)象,嚴(yán)重影響到閥門的性能和**。為了防止材料在低溫下的低應(yīng)力脆斷,在設(shè)計(jì)低溫閥門時(shí),一般溫度高于 -100℃采用鐵素體不銹鋼材料,而溫度低于 -100℃時(shí),閥體、閥蓋、閥桿、密封座等大多采用具有面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。但因鋁及鋁合金的硬度不高,密封面的耐磨、耐擦傷性能較差,所以在低溫閥門中應(yīng)用極少。一般使用奧氏體不銹...

低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響


低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響:在低溫條件下,金屬材料的強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性降低,呈現(xiàn)出不同程度的低溫冷脆現(xiàn)象,嚴(yán)重影響到閥門的性能和**。為了防止材料在低溫下的低應(yīng)力脆斷,在設(shè)計(jì)低溫閥門時(shí),一般溫度高于 -100℃采用鐵素體不銹鋼材料,而溫度低于 -100℃時(shí),閥體、閥蓋、閥桿、密封座等大多采用具有面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。但因鋁及鋁合金的硬度不高,密封面的耐磨、耐擦傷性能較差,所以在低溫閥門中應(yīng)用極少。一般使用奧氏體不銹鋼材料居多,常用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2(304、316L)等,這些材料沒有低溫冷脆臨界溫度,在低溫條件下,仍能保持較高的韌性。

但是,奧氏體不銹鋼作為低溫閥門的金屬密封副材料也存在著某些不足。因?yàn)檫@類材料的大部分在常溫下處于亞穩(wěn)定狀態(tài),當(dāng)溫度降低到相變點(diǎn)(MS)以下時(shí),材料中的奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變成馬氏體。對于體心立方晶格的馬氏體致密度低于面心立方晶格的奧氏體,且由于部分碳原子規(guī)則化排列占據(jù)體心立方點(diǎn)陣位置,使晶格沿C軸方向增長,從而體積發(fā)生變化引起內(nèi)部應(yīng)力的增加,使原本經(jīng)研磨后達(dá)到密封要求的密封面產(chǎn)生翹曲變形,造成密封失效。

除了低溫相變引起密封面變形失效外,由于零件各部分的溫度差或由于不同材料間物理性能的差異,引起收縮不均,也會(huì)產(chǎn)生溫變應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力低于材料的彈性極限時(shí),就會(huì)在密封面產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲。當(dāng)某一部分的溫變應(yīng)力超過了材料的屈服極限時(shí),零件將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的扭曲變形,同樣會(huì)造成密封面的失效,影響密封效果。

針對低溫對金屬密封副的影響,必須采取相應(yīng)的措施,以使金屬密封面的變形*小或密封面的變形對密封性能的影響*小。首先在材料方面盡量選用金相組織穩(wěn)定性較高的材料(如316L但成本較高)。其次對于閥體、閥蓋、閥桿、密封件等奧氏體材料制作的零件必須進(jìn)行低溫處理,以使材料的馬氏體轉(zhuǎn)變和變形得到充分進(jìn)行后再進(jìn)行精加工。低溫處理的溫度應(yīng)低于材料相變溫度(MS)且低于閥門實(shí)際工作溫度,處理時(shí)間以2~4h為宜,如需要可以進(jìn)行多次低溫處理或進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)效處理。除了以上措施,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也要進(jìn)行考慮,以降低密封面變形對密封性能的影響,如在進(jìn)行閘閥、球閥和蝶閥設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮采用彈性密封結(jié)構(gòu),以使低溫變形得到部分補(bǔ)償。低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響,對于截止閥應(yīng)采用錐面密封結(jié)構(gòu),使低溫變形對密封面的影響較小。

低溫對閥門內(nèi)金屬密封性能的影響

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