高壓截止閥的燒蝕問題及解決方法

    燒蝕是指氣體被壓縮至高壓時(shí)所放出的熱量對(duì)密封面的破壞過程。對(duì)于硬密封結(jié)構(gòu)形式的高壓氣體截止閥，因閥瓣與閥座均為金屬材料，其導(dǎo)熱性好，耐溫高，閥門在使用過程中不曾出現(xiàn)燒蝕問題。對(duì)于非金屬密封材料的閥瓣或閥座，由于其耐溫不高，導(dǎo)熱性差，高壓氣體閥門的防燒蝕問題，將是不可忽視的。

    1.截止閥使用與燒蝕情況的介紹

    幾年前，我們研制了一種高壓，工作壓力35MPa，閥瓣為軟密封結(jié)構(gòu)。該閥經(jīng)過45℃典型試驗(yàn)，完全符合技術(shù)使用要求。經(jīng)過幾年的使用，至今性能良好。但是此閥被選用在別處配氣板上，閥瓣密封面產(chǎn)生了嚴(yán)重的燒蝕。

    當(dāng)J1,J2閥處于關(guān)閉，閥間管道通徑10mm，長(zhǎng)度800mm，壓力表指示零值，此時(shí)快速打開J1閥，則J2閥的閥瓣密封面就立刻被燒蝕而漏氣。被燒蝕的閥瓣密封部位凹凸不平，呈黑色，似碳狀物。

    2.燒蝕問題分析

從圖1可看出，J1閥快速打開時(shí)，高壓氣體象“氣體式活塞”一樣，立即將管道中的常壓氣體壓縮至35MPa,近似于絕熱壓縮，氣體溫升很高。經(jīng)分析，閥瓣密封面產(chǎn)生燒蝕的根本原因就是氣體的壓縮熱所致。當(dāng)管道內(nèi)氣體受到壓縮后，熱能增加，溫度升高，所放出的熱量通過熱傳遞若能夠使閥瓣密封面吸收并升溫至燒蝕點(diǎn)的溫度，則將產(chǎn)生燒蝕問題；否則，燒蝕問題不會(huì)發(fā)生。該閥在配氣板上的使用工況，正屬于前一種情況。而該閥原在其他工況下使用，未產(chǎn)生燒蝕問題主要是閥之間管道尺寸選擇大或小了的緣故。大則管內(nèi)氣體被壓縮時(shí)間長(zhǎng)，同外界熱交換多，溫度雖有升高，但還達(dá)不到燒蝕閥瓣密封面的溫度。相反，小則管內(nèi)的氣體從常壓雖會(huì)很快被壓縮到35MPa，但因被壓縮氣量太少，溫度即使超過密封面燒蝕點(diǎn)溫度，可是能放出的熱量卻很少，密封面也將不可能產(chǎn)生燒蝕問題。因此該閥在使用過程中工況不同，將產(chǎn)生不同的結(jié)果。

    3.避免產(chǎn)生燒蝕的方法

    高壓截止閥的燒蝕問題及解決方法對(duì)于這種閥門，避免產(chǎn)生燒蝕的關(guān)鍵是解決產(chǎn)生燒蝕的根本原因——壓縮熱。一方面是使管內(nèi)氣體被壓縮過程的時(shí)間增長(zhǎng)，降低被壓縮氣體的溫升，減少壓縮熱；另一方面是使壓縮氣體直接沖擊的閥瓣密封面的面積減小，加大高壓高溫氣體在到達(dá)密封面之前的熱。