气动球阀在苛刻的工况中设计要注意哪些事项

气动球阀在苛刻的工况中设计要注意哪些事项：

气动球阀控制是工业上常用的自动控制终端控制元件。气动球阀调节流体（介质），以补偿负载流动，使控制过程尽可能接近所需的设定点。基于其在工业自动化领域的重要性，气动球阀的设计和制造尤为重要，特别是一些严格的工况，如高温、高压差、高流速、气蚀等，将从材料、结构、制造等方面进行讨论。

一、气动球阀材料的选择：

1.金属材料；材料是材料重要的因素，如材料的性能、蠕变、热膨胀率、抗氧化性、耐磨性、热擦伤性和热处理温度。在高温条件下，蠕变和断裂是材料破坏的主要因素之一，尤其是碳钢。当长期暴露在425°C以上时，钢中的碳化相可能会转化为石墨，而奥氏体不锈钢只碳含量超过0.4%时才能用于528°C以上。因此，在高温下使用时，应分别计算阀体材料的抗拉强度、蠕变、高温时效等参数。对于阀内部件的设计，还应考虑高温硬度、配合部件的热膨胀系数、导向部件的热硬度差、弹性变形、塑性变形等。在设计中，应给出相应的安全系数和可靠系数，以确保在多因素下避免损坏。并要熟悉高温下材料的蠕变率，以选取合适的应力，使材料总的蠕变在正常使用寿命范围内不扩展至断裂或允许其产生微变形而不影响导向零件的正常使用。

为了避免气动球阀内零件(阀芯、阀座)表面的磨损、冲蚀和气蚀，在高温时应考虑材料的热硬度，防止金属硬度变化。在高压差下，流体的大部分能量集中在阀内部件的释放上，可能会对阀内部件造成过载。在高温下，大多数材料的力学性能变差，材料变软，极大地影响了阀内部件的使用寿命。因此，应正确选择合适的材料，延长阀门的使用寿命。另外，还要考虑高温时效对材料物理性能的影响，如韧性和晶间腐蚀的变化。当使用温度达到或超过热处理温度时，阀内部件会退火，降低硬度。为了防止材料硬度的变化，焊接气动球阀高温度极限的选择必须在安全范围内。同一介质，在高温条件下，其分子活性相对活跃，一些一般腐蚀介质可能对阀体和阀内金属材料造成严重腐蚀破坏，介质以高速离子状态渗透到金属中，改变材料特性，如热膨胀、晶间腐蚀等，因此，材料的选择，除了成本性能外，还应考虑多因素造成的故障。

在高压差、高流速的情况下，即使温度为常温，也评估材料的特性，使材料能够满足工况。一般来说，在室温下，当压差超过15bar时，阀芯和阀座的材料应从316调整为司太立合金堆焊或要求较高的合金。对于弱腐蚀性介质，可选择420QT(淬火+回火)、440QT等。高压差和高流速会带来严重的腐蚀或气蚀，对阀内部件的材料危害很大。因此，对阀体和阀内部件的材料要求很高。阀芯应采用不锈钢表面渗氮(HRC70)处理，具有较强的耐腐蚀性，提高阀门流量的精度和使用寿命。材料在高温下的抗氧化能力也是一个非常重要的参数。在温度循环变化中，所选材料应避免材料表面重复氧化和氧化皮。一般来说，奥氏体不锈钢、硬质合金和特种合金材料具有良好的高温稳定性，可根据不同的高温条件选择合适的材料。

2、非金属材料

一般非金属材料不能承受高温（300°C以上），但柔性石墨能承受700°C以上的高温。因此，在高温条件下，无论是静态密封还是动态密封，一般可以选择柔性石墨或复合材料，但应注意摩擦系数的增加。