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用於氣動流量調節閥高溫螺栓的選材

用於氣動流量調節閥高溫螺栓的選材

  一般將工作溫度超過350℃以上的溫度稱為高溫,長(zhǎng)期在高溫環境下工作(zuò)的調節閥螺栓,會產生應力(lì)鬆馳,因此,對其性能有如下(xià)要求。

(1)材(cái)料(liào)必須具有良好的抗鬆(sōng)馳性,它可降低螺栓(shuān)的初應力,也可降低對材料屈服強度的要求,減(jiǎn)少螺栓發生脆斷的危險。

(2)材(cái)料應具有良好的耐熱性能、較(jiào)高的室溫和高(gāo)溫(wēn)的力(lì)學性能,以保證閥門螺栓在高(gāo)溫環境下仍具有足夠的強度。但過高的屈(qū)服強度將增加材料對(duì)應力集中的敏感性和蠕變脆性傾(qīng)向。

(3)高溫螺(luó)栓用鋼應該具有足夠(gòu)的持(chí)久強度和蠕變強度,高溫螺栓的設計必須以蠕變極限和持久強度為極(jí)限應力。

(4)材料必須具有良好的持久塑性和較低的缺口敏(mǐn)感性。一般要求控製閥材料的持久塑性 大於3%~5%。當持久塑性 小於3%時,材料的持久缺口敏感性顯著增加,並呈現出蠕變脆性傾向。螺栓的螺(luó)紋相當於(yú)一連串的缺口,缺口處存在較大的應力集中,高溫使大多(duō)數(shù)的耐熱鋼和高溫合金對應力集(jí)中的敏(mǐn)感性急劇(jù)增加。較高的持久塑性和較低的缺口敏(mǐn)感性將使缺口處的應力得到重新(xīn)分布,緩和缺口尖端處的應(yīng)力峰。

(5)高溫螺栓用鋼還必須具有良好的抗氧化性能,電動調(diào)節閥螺栓的材料必須與螺母和法蘭的材料(liào)相匹配,並使螺(luó)母材料(liào)的線脹係數高於螺栓材料的線脹係數。 
 
        工(gōng)作溫度在350℃以上的螺栓(shuān)應選擇使用(yòng)耐熱鋼。調節閥螺栓用鋼中的耐熱鋼主要有:低合金珠光體耐熱鋼、高(gāo)鉻馬氏體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、鐵鎳(niè)基和鎳基合金耐熱鋼。

不鏽鋼既是(shì)耐熱鋼,同時也是耐腐蝕鋼。

(1)低合金珠光體耐熱鋼

低合金的珠光體耐熱鋼可以在較高的溫度(dù)下使用。一般(bān)工作溫度低於480℃的螺栓可以選擇鉻鉬鋼,而工作溫度在540℃以下則宜使用鉻鉬(mù)釩鋼。這兩類閥門材料在調質狀態下短期(qī)使用性能較好,在正火回火狀態下長期使用具有較好的抗(kàng)鬆馳性能。鉻鉬釩鋼經正火回火後(hòu),室溫衝擊韌性較低,在540℃時有持久缺口敏感性,持久強度(dù)降低。

(2)馬氏體不鏽鋼

含鉻量在12%~17%的馬氏體不鏽鋼(gāng)螺栓具有較好的抗鬆馳性能,較高的持久塑性和較低的缺口(kǒu)敏感性。控製閥除材料的韌性和熱強性較好外,還(hái)具有良好的減振性能和較小的線膨脹係數,能抗大氣和海水環境腐蝕。馬氏體(tǐ)不鏽鋼螺(luó)栓適用於衝擊載荷和腐蝕介質的環境條件。在(zài)最(zuì)高工作溫度不超過600℃時(shí),其強(qiáng)度雖然低於(yú)奧氏體不鏽(xiù)鋼,但仍有相當的強度。但馬氏體不(bú)鏽鋼的(de)低溫性能較差。在(zài)低於(yú)0℃以下的環境中,材料(liào)的韌性(xìng)會喪失,存在冷(lěng)脆現象。

(3)奧氏體(tǐ)不鏽鋼

奧氏體18-8不鏽鋼螺栓具有良好的抗全麵腐蝕性能和高溫力學性能,能在600℃的高溫下使用。且具有良好的低溫性能,蝶閥在較低的溫度下仍能(néng)保持相當的強度。但其缺點是材料的屈服強度較低(dī),且不能通過熱處理改善其力學性能。而奧氏體沉澱硬化不鏽(xiù)鋼是在熱處理過程中,通過時效處理產生沉澱硬化,析出彌散分布的碳化物和金屬間的(de)化合物,從而提高強度,同時仍保持(chí)原不鏽鋼原來良(liáng)好的耐腐蝕性和抗氧化性(xìng),這種螺栓在650℃以下使用抗鬆馳性能較穩定,但其合金含量較高,熱處理工藝較複雜,材料的價格較昂貴。

(4)鐵鎳基和鎳基合金

工作溫度在570℃以上的螺栓可以選擇鐵鎳基或鎳基合金。控製閥這類材料一般含鈷,具有特別好的高溫(wēn)性能。如美國的waspalog鎳基(jī)合金,可在760℃以下工作;M252鎳基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo鐵鎳基合金也可使用(yòng)至650℃;我(wǒ)國生產的高溫合金也可(kě)用作高溫螺栓用鋼。
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