PISCO電(dian)磁閥在苛刻的(de)工(gong)況中(zhong)設(she)計(ji)要注意哪些事項(xiang)

　　PISCO電磁閥(fa)控(kong)制(zhi)是(shi)自動化(hua)控(kong)制(zhi)在工(gong)業里(li)的(de)終端控(kong)制(zhi)元件(jian)，氣(qi)(qi)動球(qiu)閥(fa)調(diao)節流動的(de)流體（介質），以補償負載流動并使得被(bei)控(kong)制(zhi)的(de)過程盡(jin)可能地靠近需要(yao)的(de)設定(ding)點，基于其在工(gong)業自動化(hua)領域里(li)的(de)重(zhong)要(yao)性，使得氣(qi)(qi)動球(qiu)閥(fa)的(de)設計(ji)及制(zhi)造尤為重(zhong)要(yao)，特(te)別是(shi)某些嚴(yan)格(ge)苛刻的(de)工(gong)況，如高溫、高壓差、高流速(su)、氣(qi)(qi)蝕等，將從材料、結構、制(zhi)造等方面(mian)加以論述。

　　一、PISCO電磁(ci)閥材(cai)料的選(xuan)擇：

　　1、金屬材(cai)(cai)料(liao)；材(cai)(cai)料(liao)是(shi)(shi)至關重要(yao)(yao)的(de)因(yin)素(su)，如材(cai)(cai)料(liao)的(de)性(xing)(xing)能、蠕變(bian)(bian)、熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)率、抗(kang)氧化性(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)、熱(re)(re)擦傷性(xing)(xing)及(ji)熱(re)(re)處(chu)理溫度等(deng)，這些是(shi)(shi)首先應注意的(de)事項。在高(gao)溫狀況下(xia)，蠕變(bian)(bian)和(he)斷裂是(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)破壞的(de)主要(yao)(yao)因(yin)素(su)之一，特別是(shi)(shi)碳素(su)鋼，當(dang)長(chang)期暴露(lu)在425°C以(yi)上(shang)(shang)時(shi)(shi)，鋼中的(de)碳化相可能轉變(bian)(bian)為石(shi)墨(mo)，而(er)(er)對于奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼只有當(dang)含碳量超過(guo)0.4%時(shi)(shi)，才可以(yi)用(yong)于528°C以(yi)上(shang)(shang)。因(yin)此，在高(gao)溫下(xia)使(shi)(shi)用(yong)時(shi)(shi)，應分別計(ji)算閥體(ti)材(cai)(cai)料(liao)的(de)抗(kang)拉強度、蠕變(bian)(bian)、高(gao)溫時(shi)(shi)效等(deng)參數。而(er)(er)對于閥內(nei)件的(de)設計(ji)，還應該附加考(kao)慮材(cai)(cai)料(liao)在高(gao)溫的(de)硬度、配合(he)部件的(de)熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數、導向部件的(de)熱(re)(re)硬度差、彈性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)、塑性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)等(deng)。在設計(ji)中，應給(gei)予相應的(de)安全系(xi)數和(he)系(xi)數，以(yi)確(que)保避免在多因(yin)素(su)下(xia)所產生(sheng)的(de)破壞。并要(yao)(yao)熟悉高(gao)溫下(xia)材(cai)(cai)料(liao)的(de)蠕變(bian)(bian)率，以(yi)選取合(he)適的(de)應力，使(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)總的(de)蠕變(bian)(bian)在正常使(shi)(shi)用(yong)壽命范圍內(nei)不擴展至斷裂或允許其(qi)產生(sheng)微(wei)變(bian)(bian)形(xing)而(er)(er)不影響(xiang)導向零件的(de)正常使(shi)(shi)用(yong)。

　　為(wei)避免氣動(dong)球閥內(nei)件(jian)(jian)(jian)（閥芯、閥座）表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨損(sun)、沖蝕(shi)(shi)(shi)(shi)及氣蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)情況(kuang)(kuang)下(xia)要(yao)考慮材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)硬(ying)度(du)，防止(zhi)金(jin)(jin)屬硬(ying)度(du)變(bian)化(hua)。在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)壓差下(xia)，流體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大部(bu)(bu)分能(neng)量集中于閥內(nei)件(jian)(jian)(jian)進行釋放，對(dui)閥門(men)內(nei)件(jian)(jian)(jian)有(you)超(chao)負載(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)，而高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)，大部(bu)(bu)分材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機械性(xing)能(neng)變(bian)差，材料(liao)(liao)(liao)變(bian)軟，大大影響了閥內(nei)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。因此(ci)，應正確選擇(ze)合適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)，延(yan)長閥門(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。另(ling)外(wai)，還(huan)要(yao)考慮高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)效對(dui)材料(liao)(liao)(liao)物(wu)理性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，如(ru)韌性(xing)和晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。當使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)達到或超(chao)過(guo)熱(re)處理溫(wen)(wen)(wen)度(du)時(shi)，閥內(nei)件(jian)(jian)(jian)會產生(sheng)(sheng)退火，硬(ying)度(du)降低等問題，為(wei)防止(zhi)材料(liao)(liao)(liao)硬(ying)度(du)發(fa)生(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)，高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)極限(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)必須在(zai)(zai)一個(ge)安全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍內(nei)。而相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)介質，在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)況(kuang)(kuang)下(xia)，其分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)動(dong)性(xing)相(xiang)對(dui)活(huo)(huo)躍，某些(xie)具有(you)一般腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)介質可能(neng)對(dui)閥體及閥內(nei)件(jian)(jian)(jian)金(jin)(jin)屬材質帶來嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)破(po)壞，介質以高(gao)(gao)(gao)速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離子(zi)狀(zhuang)態(tai)滲入(ru)金(jin)(jin)屬內(nei)部(bu)(bu)，使(shi)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)發(fa)生(sheng)(sheng)改變(bian)，如(ru)熱(re)膨(peng)脹性(xing)、晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等，因此(ci)，對(dui)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)，除了性(xing)價比之外(wai)，還(huan)應考慮多(duo)因素下(xia)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)失效性(xing)。

　　高(gao)(gao)壓(ya)差(cha)、高(gao)(gao)流(liu)(liu)速(su)情況(kuang)下，即(ji)使(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度是常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，也應(ying)評估(gu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)，使(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)可以滿足該工(gong)況(kuang)。一(yi)般(ban)(ban)來(lai)說，常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下，當壓(ya)差(cha)超過15bar時，應(ying)將閥(fa)(fa)芯(xin)、閥(fa)(fa)座的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)由316調整(zheng)為司太立合(he)(he)金(jin)(jin)堆(dui)焊或(huo)更高(gao)(gao)要求的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)，對(dui)于(yu)弱腐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)介質(zhi)(zhi)，可選用420QT（淬火(huo)+回火(huo)）、440QT等。高(gao)(gao)壓(ya)差(cha)、高(gao)(gao)流(liu)(liu)速(su)會帶來(lai)嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)(de)沖蝕(shi)(shi)或(huo)氣蝕(shi)(shi)，這對(dui)閥(fa)(fa)內件(jian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)傷害非(fei)(fei)常(chang)(chang)(chang)大，因此，對(dui)閥(fa)(fa)體(ti)及閥(fa)(fa)內件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)要求非(fei)(fei)常(chang)(chang)(chang)高(gao)(gao)，對(dui)于(yu)閥(fa)(fa)芯(xin)應(ying)考慮使(shi)(shi)用不(bu)銹鋼表面滲氮（HRC70）處理，使(shi)(shi)之(zhi)具有較強的(de)(de)(de)(de)(de)耐沖蝕(shi)(shi)性(xing)，提高(gao)(gao)閥(fa)(fa)門流(liu)(liu)量的(de)(de)(de)(de)(de)精度和使(shi)(shi)用壽命。高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)抗氧化(hua)能力，也是一(yi)個非(fei)(fei)常(chang)(chang)(chang)重要的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數。在溫(wen)(wen)(wen)(wen)度循環變化(hua)中，所選用的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)應(ying)避免發生材(cai)(cai)(cai)料(liao)表面重復(fu)氧化(hua)，產(chan)生氧化(hua)皮等問題。一(yi)般(ban)(ban)情況(kuang)下，奧氏體(ti)不(bu)銹鋼系、硬質(zhi)(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)系及特(te)種合(he)(he)金(jin)(jin)系的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)有較的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)，可根(gen)據不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)工(gong)況(kuang)選用合(he)(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。

　　2、非金屬材料

　　一般(ban)的非金屬材(cai)料(liao)無(wu)法承受高(gao)溫(wen)（300°C以上(shang)），但柔(rou)性(xing)石(shi)墨可以承受700°C以上(shang)的高(gao)溫(wen)，因此(ci)高(gao)溫(wen)工況下(xia)，無(wu)論是靜密封(feng)(feng)還是動密封(feng)(feng)，一般(ban)可以選取柔(rou)性(xing)石(shi)墨或復合材(cai)料(liao)，但應注意摩(mo)擦系(xi)數會(hui)增大。

　　二、PISCO電磁閥零部(bu)件(jian)的(de)結構和(he)導熱(re)系數(shu)的(de)選擇(ze)：

　　PISCO電磁閥(fa)(fa)(fa)設計(ji)中，必須仔細考慮不同零部(bu)件(jian)的(de)熱膨(peng)脹(zhang)對(dui)閥(fa)(fa)(fa)內(nei)件(jian)動(dong)作的(de)影(ying)響。當高溫(wen)介(jie)質(zhi)流過閥(fa)(fa)(fa)門(men)時(shi)，由于閥(fa)(fa)(fa)體的(de)線膨(peng)脹(zhang)系數(shu)(shu)往往小于閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)的(de)線膨(peng)脹(zhang)系數(shu)(shu)，所以閥(fa)(fa)(fa)體限制了閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)的(de)徑向(xiang)膨(peng)脹(zhang)，閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)只能向(xiang)內(nei)徑膨(peng)脹(zhang)，使(shi)得(de)在(zai)高溫(wen)下，閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)與(yu)閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)的(de)工(gong)作間隙(xi)小于常溫(wen)下標準(zhun)(zhun)閥(fa)(fa)(fa)門(men)設計(ji)的(de)間隙(xi)，造(zao)成閥(fa)(fa)(fa)內(nei)件(jian)卡死。閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)與(yu)導向(xiang)套也會(hui)產生同樣的(de)現象。因(yin)此，閥(fa)(fa)(fa)門(men)在(zai)高溫(wen)下使(shi)用(yong)時(shi)，常溫(wen)下標準(zhun)(zhun)閥(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)設計(ji)間隙(xi)（包(bao)括閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)、閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)間；導向(xiang)套、閥(fa)(fa)(fa)桿間）應當適當增(zeng)加，這樣使(shi)其在(zai)高溫(wen)下工(gong)作也不會(hui)發生卡死現象。因(yin)此間隙(xi)的(de)設計(ji)顯(xian)得(de)非(fei)常重要，因(yin)材(cai)料，尺寸及溫(wen)度(du)差等參數(shu)(shu)的(de)確認對(dui)設計(ji)人員非(fei)常重要，目前(qian)，可從《ASME鍋爐及壓力(li)容器規范Ⅱ材(cai)料D篇(pian)性能》中得(de)到相應的(de)數(shu)(shu)據。

　　對泄(xie)(xie)漏(lou)量(liang)要(yao)求(qiu)較高(gao)的(de)(de)場合下(xia)閥(fa)(fa)體(ti)(ti)和閥(fa)(fa)座盡量(liang)采用(yong)相同(tong)的(de)(de)合金鋼制造，并采用(yong)單座或籠式結構(gou)，盡量(liang)避免(mian)采用(yong)雙座閥(fa)(fa)結構(gou)，還要(yao)在密封(feng)面進行(xing)硬化處理，以免(mian)高(gao)溫(wen)下(xia)閥(fa)(fa)門泄(xie)(xie)露量(liang)大(da)幅(fu)度增加。另外還應考慮閥(fa)(fa)體(ti)(ti)、閥(fa)(fa)蓋及連接件承受(shou)由于高(gao)溫(wen)帶來的(de)(de)附加載荷(he)造成(cheng)的(de)(de)破壞。

　　溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)(de)循(xun)環變(bian)化會使(shi)閥(fa)座(zuo)(zuo)和導向(xiang)套松動(dong)，因此必須采用密(mi)(mi)封焊(han)(han)和搭(da)接(jie)焊(han)(han)來防松或壓緊結構(gou)。閥(fa)座(zuo)(zuo)墊片的(de)(de)(de)密(mi)(mi)封是在(zai)密(mi)(mi)封力大(da)(da)于墊片的(de)(de)(de)屈服極限才(cai)能夠獲得，而(er)在(zai)高溫(wen)(wen)(wen)、高壓及熱循(xun)環工況(kuang)下，密(mi)(mi)封材(cai)料發(fa)生(sheng)蠕變(bian)而(er)產生(sheng)滲漏，可(ke)采用整體(ti)閥(fa)座(zuo)(zuo)，由閥(fa)體(ti)上直(zhi)接(jie)制成(cheng)閥(fa)座(zuo)(zuo)并使(shi)之硬化。對于大(da)(da)口徑閥(fa)門，可(ke)在(zai)閥(fa)體(ti)上焊(han)(han)接(jie)閥(fa)座(zuo)(zuo)，去(qu)除墊片來避免不(bu)必要的(de)(de)(de)泄(xie)漏。根據介質的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度高低，還要考(kao)慮填料函中填料可(ke)承受的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度及執行機構(gou)可(ke)承受的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度。

　　填料函結構和使用溫度之(zhi)間的關系：

　　三、PISCO電磁閥溫高(gao)壓差周期性變(bian)化工況下密(mi)封結構：

　　用于高溫(wen)(wen)周期性(xing)變化(hua)的(de)閥(fa)座密封(feng)面結(jie)(jie)構可采用自對中契狀(zhuang)結(jie)(jie)構。該(gai)結(jie)(jie)構用于零件(jian)膨脹造(zao)成(cheng)密封(feng)線不圓及閥(fa)座的(de)磨損，有自動(dong)對中和補償作用。在高溫(wen)(wen)高壓差且溫(wen)(wen)度循環(huan)變化(hua)的(de)情況(kuang)下可有良的(de)密封(feng)效果，其密封(feng)是依靠柔性(xing)閥(fa)座密封(feng)部位的(de)彈性(xing)變形實現的(de)。

　　高(gao)溫情況下計算材料(liao)的密封(feng)比(bi)壓(ya)，應(ying)考(kao)慮到其密封(feng)材料(liao)的強度極限、屈服極限在高(gao)溫情況下都有(you)所下降，來選用合理的數值(zhi)。

　　四、高(gao)溫(wen)情(qing)況(kuang)下(xia)，材(cai)料硬度的(de)變化(hua)：

　　在高溫情況下，各種材料的硬(ying)度(du)都有(you)不(bu)同程度(du)的下降，硬(ying)度(du)下降增(zeng)加了材料塑(su)變和擦傷的可(ke)能。表面硬(ying)化材料鎢鉻硬(ying)質合金、鉻硼合金及部分不(bu)銹(xiu)鋼熱硬(ying)度(du)比(bi)較。

　　五、材料的塑(su)變：

　　塑變(bian)(bian)是指一種金屬(shu)表(biao)面(mian)被(bei)其它材料(liao)擦傷，粘結在一起或表(biao)面(mian)滾(gun)成球形。它和溫度、材料(liao)、表(biao)面(mian)光潔度、硬度、載荷有(you)關，會受流體(ti)的影響(xiang)，高溫會使金屬(shu)軟(ruan)化(hua)，增加其塑變(bian)(bian)趨勢(shi)。塑變(bian)(bian)會引起：卡住閥(fa)(fa)門；損壞密封面(mian)；增加摩擦力，引起閥(fa)(fa)芯定(ding)位不(bu)準(zhun)。管線(xian)流體(ti)中如夾有(you)較(jiao)(jiao)大(da)較(jiao)(jiao)硬的顆粒，會使閥(fa)(fa)內件磨得粗糙不(bu)平，產生塑變(bian)(bian)。