低溫對閥門內金屬密封性能的影響

低溫對閥門內金屬密封性能的影響:在低溫條件下，金屬材料的強度和硬度提高，塑性和韌性降低，呈現出不同程度的低溫冷脆現象，嚴重影響到閥門的性能和**。為了防止材料在低溫下的低應力脆斷，在設計低溫閥門時，一般溫度高于 -100℃采用鐵素體不銹鋼材料，而溫度低于 -100℃時，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。因為這類材料的大部分在常溫下處于亞穩定狀態，當溫度降低到相變點(MS)以下時，材料中的奧氏體會轉變成馬氏體。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則化排列占據體心立方點陣位置，使晶格沿C軸方向增長，從而體積發生變化引起內部應力的增加，使原本經研磨后達到密封要求的密封面產生翹曲變形，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，也會產生溫變應力。當應力低于材料的彈性極限時，就會在密封面產生可逆性的彈性扭曲。當某一部分的溫變應力超過了材料的屈服極限時，零件將發生不可逆轉的扭曲變形，同樣會造成密封面的失效，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行低溫處理，以使材料的馬氏體轉變和變形得到充分進行后再進行精加工。低溫處理的溫度應低于材料相變溫度(MS)且低于閥門實際工作溫度，處理時間以2～4h為宜，如需要可以進行多次低溫處理或進行適當的時效處理。除了以上措施，在結構設計時也要進行考慮，以降低密封面變形對密封性能的影響，如在進行閘閥、球閥和蝶閥設計時可以考慮采用彈性密封結構，以使低溫變形得到部分補償。低溫對閥門內金屬密封性能的影響,對于截止閥應采用錐面密封結構，使低溫變形對密封面的影響較小。

低溫對閥門內金屬密封性能的影響

低溫對閥門內金屬密封性能的影響

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