低温对阀门内金属密封性能的影响

低温对阀门内金属密封性能的影响

低温对阀门内金属密封性能的影响:在低温条件下，金属材料的强度和硬度提高，塑性和韧性降低，呈现出不同程度的低温冷脆现象，严重影响到阀门的性能和**。为了防止材料在低温下的低应力脆断，在设计低温阀门时，一般温度高于 -100℃采用铁素体不锈钢材料，而温度低于 -100℃时，阀体、阀盖、阀杆、密封座等大多采用具有面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。但因铝及铝合金的硬度不高，密封面的耐磨、耐擦伤性能较差，所以在低温阀门中应用极少。一般使用奥氏体不锈钢材料居多，常用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2(304、316L)等，这些材料没有低温冷脆临界温度，在低温条件下，仍能保持较高的韧性。

但是，奥氏体不锈钢作为低温阀门的金属密封副材料也存在着某些不足。因为这类材料的大部分在常温下处于亚稳定状态，当温度降低到相变点(MS)以下时，材料中的奥氏体会转变成马氏体。对于体心立方晶格的马氏体致密度低于面心立方晶格的奥氏体，且由于部分碳原子规则化排列占据体心立方点阵位置，使晶格沿C轴方向增长，从而体积发生变化引起内部应力的增加，使原本经研磨后达到密封要求的密封面产生翘曲变形，造成密封失效。

除了低温相变引起密封面变形失效外，由于零件各部分的温度差或由于不同材料间物理性能的差异，引起收缩不均，也会产生温变应力。当应力低于材料的弹性极限时，就会在密封面产生可逆性的弹性扭曲。当某一部分的温变应力超过了材料的屈服极限时，零件将发生不可逆转的扭曲变形，同样会造成密封面的失效，影响密封效果。

针对低温对金属密封副的影响，必须采取相应的措施，以使金属密封面的变形*小或密封面的变形对密封性能的影响*小。首先在材料方面尽量选用金相组织稳定性较高的材料(如316L但成本较高)。其次对于阀体、阀盖、阀杆、密封件等奥氏体材料制作的零件必须进行低温处理，以使材料的马氏体转变和变形得到充分进行后再进行精加工。低温处理的温度应低于材料相变温度(MS)且低于阀门实际工作温度，处理时间以2～4h为宜，如需要可以进行多次低温处理或进行适当的时效处理。除了以上措施，在结构设计时也要进行考虑，以降低密封面变形对密封性能的影响，如在进行闸阀、球阀和蝶阀设计时可以考虑采用弹性密封结构，以使低温变形得到部分补偿。低温对阀门内金属密封性能的影响,对于截止阀应采用锥面密封结构，使低温变形对密封面的影响较小。

低温对阀门内金属密封性能的影响

低温对阀门内金属密封性能的影响

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