高温高压阀门用金属自密封环的研制张力重,王平(南阳理工学院,河南南阳473004)摘要介绍了具有优良使用性能,可替代进口产品的金属自密封环的研制,包括选材、制定特殊锻造工艺、制定机械加工工艺规程和软化处理等。关键词高温高压阀门;金属自密封环;软化处理;研制:TH136文献标识码:ADevelopmentofmetallicpressuresealingringusedforhightemperatureandpressurevalveZHANGLi2zhong,WANGAbstract:Thispaperintroducesthedevelopingprogressofmetallicpressuresealingring,includingselectingmaterial,drawingspecialforgingprocess,inteneratingprocessanddrawingmachiningpro2cess.Thismetallicpressuresealingringhasgoodusingperformance,andcanreplaceimportedprod2uct.Keywords:hightemperatureandpressurevalve;pressuresealingring;intenerating;developing1概述高温高压阀门的阀体和阀盖连接一般都采用内压自紧密封结构。这种结构具有密封性能好,温度和压力变化时都能良好地密封,中法兰不承受工作介质的压力和结构紧凑等优点。而密封环是保证阀门能够正常工作的重要零件之一。密封环采用金属或非金属材料(石棉基、膨胀石墨、碳纤维等)制作。从日本引进的高温高压电站用此类结构的阀门,其密封环全部采用金属材料,材质为锻造工业纯铁(D纯铁),其化学成分类似我国的05F钢和DT1工业纯铁。这二种材料在国内市场上难以买到,因此一些阀门生产厂家采用1Cr18Ni9Ti或铸造工业纯铁作为替代材料在一些工况中不能满足设计要求。根据需要研制出符合性能要求的金属密封环材料。2分析门中腔进行密封。在试验压力或高温高压工作介质的作用下,密封环发生塑性变形,而且具有良好的密封性能。因此,从高温高压的工况条件方面选择,要求新材料必须具备一定的强度、高熔点及耐热性。从密封性能方面选择,要求新材料的化学成分和金相组织均匀,硬度低而一致,塑性好,加工硬化率低,变形抗力小。即新材料应该硬度低,塑性好,在使用时无需施加较大的预紧力,就可产生足够的变形,获得满意的密封效果。另外,新材料还应有足够的强度和韧性,不能有裂纹、砂眼、气孔、折迭、晶粒粗大、化学成份偏析等缺陷,不能有较强的加工硬化现象。目前国外用于高温高压的内压自紧密封阀门的金属密封环材料有工业纯铁、极软钢、低碳耐热合金、不锈钢及钛合金等。3试制311材料选择分析日本密封件公司的产品,其制造金属密封作者简介:张力重,男,高级工程师,从事机械工程的研究。阀门—14—2006年第6期方→滚圆→镦粗→冲孔→扩孔(马架)→滚圆→平整端面→空冷(散放)313热处理热处理是为了对锻造毛坯进行软化,也即退火处理。对于亚共析钢来说,有完全退火和等温退火二种工艺方法,为了选择适合于10号钢(表1)的热处理工艺,先后进行了完全退火和等温退火二种试验。元素%11阀体21阀杆31阀盖41密封环51垫环61四开环71压板图1内压自紧密封结构≤120HB,化学成分中C及Mn元素的含量均要高于D纯铁,使用条件及预紧力与D纯铁相同由于极软钢的金相组织是低碳钢一类的材料。而在日本的标准钢号中,含碳量最低的是S09C和S10C(09和10号钢),和我国标准钢号中含碳量最低的材料编号备注CSiMnPSNo1No201110113011801220130015601014010250101601034进口国产完全退火的工艺路线如下。加热(～900→保温(1小时)空冷℃,加热时间t加=115D→随炉冷却(～600℃)(min))→出炉08和10号钢基本相似。同时,根据文献3介根据试验结果分析,采用单一完全退火工艺处理10号钢,其硬度为110～135HB,既可能大于120HB,也可能小于120HB,处理效果缺乏稳定性。等温退火的工艺路线如下。绍,S09C和S10C完全退火(900℃)硬度为109～149HB,而我国10号钢出厂硬度≤137HB,退火硬度≤126HB。综合材料的价格和市场可得性等因素,确定使用10号热加工用钢作为研制密封环的材料。312毛坯锻造加热(同完全退火)→保温(1小时)→出炉空冷(～660℃)→等温转变(3h)→随炉冷却(～600℃)→出炉空冷根据试验结果分析,处理效果基本稳定,达到了预期目标,较为理想。为了检测试验结果的稳定性,又锻制了6个锻件。其中No1材料4件,每件可作<280×38密封环2个。No2材料2件,每件可作<150×22密封环2个。两种材料各有一件作试...