选择超高压阀门过流部件材质时,应考虑流速(高使用压力)的不同,失重也不同。实验证明在开锥孔时,锥角选取45°~60°时,孔边缘的应力集中系数小,且使应力出现在锥孔的小端。在较高压下(400MPa以上),选用硬度高和红硬性好的材料,如工具钢或硬质合金。在较低压力下(100~400MPa),要求材料既具有良好的塑性和韧性,又要有较高的硬度。如美国HIP公司的超高压针阀,工作压力为690MPa的采用奥氏体316不锈钢,工作压力为1034MPa的采用体型沉淀硬化不锈钢17-4PH。
在国外,用于承受气蚀的部件材料、阀瓣和阀座等多用不锈钢和工具钢,阀座基体则用铬铝钢和不锈钢。对于中小型闸阀的阀体,我们采用卧式车床加辅助弯板工装来完成阀座倾斜面的加工。随着工业用陶瓷技术的开发成功,也出现了陶瓷材料阀门。陶瓷材料在低冲角下具有高的抗冲蚀性能,但由于阀针锥度减少,其端部强度也随之减少,阀针与阀座的支反力也减少,影响密封的可靠性。因此,在选用陶瓷材料制作阀针时,不仅要考虑其锥度的大小,同时也要考虑其强度。
高压阀门采用楔形阀瓣
◆从力学上分析,因为锥形阀是悬臂梁,在高压高速流体的冲击下,在高频振动下容易产生振动和疲劳断裂。如:将W18Cr4V制作的超高压针阀进行真空热处理后,有效地增加了针阀的冲击任性,同时提高了力学性能和使用寿命。楔形阀的阀芯为一斜面切割圆柱阀芯而形成,该种形状从力学角度分析,相当于一个简支梁,由于其阀瓣下端紧贴阀座,这样阀瓣的振动很小或很难发生振动,因而与锥形阀相比,楔形阀在操作过程种的稳定性更好。