安全閥的彈簧等部件結構、材質(zhì)簡介

彈簧是安全閥的關鍵零件之一，其質(zhì)量直接影響到安全閥性能的好壞和穩(wěn)定性，因而安全閥用彈簧與一般設備中使用的彈簧相比，具有一些特殊的高要求。安全閥的整定壓力是通過調(diào)整彈簧的壓縮量獲得的，在安全閥的結構尺寸已經(jīng)確定的情況下，彈簧的剛度決定了安全閥的排放壓力、回座壓力、開啟高度和力學性能是否能夠滿足相關標準的要求。

安全閥的彈簧一般采用圓柱螺旋壓縮彈簧，有些國內(nèi)外安全閥制造廠在高壓安全閥中采用了碟形彈簧，顯得總體結構緊湊，但是碟形彈簧的性能較難控制，因而可能造成安全閥性能不穩(wěn)定。安全閥的結構要求能夠防止排出的介質(zhì)直接沖蝕彈簧，尤其是熱的腐蝕性流體。彈簧設計能夠保證在安全閥全啟時彈簧的變形量等于彈簧zui大變形量的20%?80%，彈簧設計的zui大切應力不大于許用切應力的80%，同時為了保證彈簧長期工作的穩(wěn)定，彈簧應當進行強壓處理。

安全閥動作性能是否穩(wěn)定（尤其在高溫下使用）， 彈簧設計的匹配和制造質(zhì)量起著極其重要的作用。安全閥制造廠將每一公稱壓力范圍內(nèi)使用的彈簧，分成若干個壓力等級（即配有若干根彈簧），顯而易見， 分得越細，彈簧根數(shù)越多，每根彈簧的實際使用剛度 就越準確，安全閥的動作也越易保證。一般國內(nèi)安全閥彈簧壓力級分級見表14-10。

彈簧材料的選擇，應根據(jù)彈簧承受載荷的性質(zhì)、 應力狀態(tài)、應力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、使用壽命，對導電導磁的要求、工藝性能、材料來源和價格等因素確定，常用的彈簧材料見表14-11。

安全閥的材料，國內(nèi)制造廠通常都用50CrVA， 對有腐蝕的介質(zhì)，一般都采用50CrVA表面噴涂聚四氟乙烯，但只能用于溫度小于等于200°C的工況，高于200°C又有腐蝕或低溫的工況，一般使用304、316不銹鋼或因科鎳材料。對用于高溫高壓的安全閥（如電站過熱蒸汽的汽包），如用50CrVA材料，就需加隔熱器將彈簧腔隔離，或?qū)㈤y蓋設計成敞開式，也可采用30W4Cr2VA、W1804V等高溫彈簧鋼。

14. 8. 4調(diào)節(jié)圈

調(diào)節(jié)圈是全啟式安全閥的重要部件之一，調(diào)節(jié)圈分上調(diào)節(jié)圈和下調(diào)節(jié)圈，有的制造廠商生產(chǎn)的安全閥甚至有三個以上的調(diào)節(jié)圈。通常下調(diào)節(jié)圈安裝在閥座的上部，上調(diào)節(jié)圈安裝在導套上。利用調(diào)整調(diào)節(jié)圈的不同位置，改變安全閥的升力曲線從而對排放壓力、 回座壓力等進行調(diào)整，以獲得合適的性能參數(shù)。安全閥調(diào)節(jié)圈的具體位置，不同的制造廠商都會依據(jù)各自安全閥的結構特點在出廠時就已確定，用戶在使用過程中不得隨意調(diào)整調(diào)節(jié)圈的位置，它決定著安全閥的動作性能，特別是在安全閥進行分解、維修重新裝配后，要將調(diào)節(jié)圈的位置恢復至出廠時的狀態(tài)，因為目前用戶或校驗站的安全閥試驗能力很難檢測出安全閥的真正的動作性能（利用系統(tǒng)壓力在線校驗除外）， 只是進行安全閥的整定壓力校驗和密封性的檢測。

多調(diào)節(jié)圈結構的安全閥雖然調(diào)整的余度和范圍大，但是調(diào)試過程比較復雜，同時也要求調(diào)試人員經(jīng)驗豐富，因此，除高性能的安全閥外，一般均采用單調(diào)節(jié)圈的結構，結構簡單，調(diào)試方便。

14.8.5波紋管和活塞

背壓對安全閥造成的影響可能包括整定壓力的變化、排量的下降、動作不穩(wěn)定等。如果排放背壓對于常規(guī)式泄壓閥來說太高，或是附加背壓變化范圍相對于整定壓力較大的工況下，應該使用背壓平衡式安全閥。

平衡背壓的機構常用的有波紋管式和活塞式兩種，但由于活塞存在一定的摩擦阻力，對安全閥的排放和回座過程特別是在低整定壓力狀態(tài)下有影響，故波紋管式被廣泛使用。同時背壓平衡機構具有將腐蝕性介質(zhì)與彈簧、導向機構和閥蓋等隔離的作用，從而防止這些重要零件因受介質(zhì)腐蝕而失效或可降低不與介質(zhì)接觸的零部件材料檔次而降低成本。平衡機構中的波紋管有液壓成形和膜片焊接式，波紋管是薄壁彈性元件，容易變形和腐蝕，因而在設計中一定要充分考慮到它所需承受的zui大出口背壓力、工作介質(zhì)和溫度等情況。依據(jù)介質(zhì)的腐蝕性、溫度和材料的來源， 波紋管的主要使用材料有316、316、321, monel、 Inconel、哈氏合金、鈦材等。

對于有背壓平衡機構的安全閥，閥蓋應當設置一個泄出孔，以保證平衡機構內(nèi)腔與大氣相通，對于可燃的或者腐蝕性介質(zhì)，泄出孔應當用管子連接到安全場地，以防波紋管破損或活塞密封圈失效后介質(zhì)外泄造成危險。

14.8.6提升裝置

提升裝置（扳手）可以使閥桿連同閥瓣一起提起，使安全閥開啟排放。按照有關標準的規(guī)定，對有些安全閥需做不定期的手動排放，以防止可能發(fā)生的閥瓣同閥座的焦結、凍結和黏著。當安全閥的進口壓力大于75%整定壓力時，提升裝置應當能夠?qū)㈤y瓣 從閥座上提起，而除去外力后提升裝置不應當卡住， 閥瓣能夠順利回座。

14.8.7導套和反沖盤

為了確保安全閥動作可靠和密封性，安全閥應當設有運動零件的導向機構，導向機構要考慮熱脹冷縮等溫度因素。導套和反沖盤是對導向件，其導向表面的材質(zhì)、硬度和表面粗糙度影響著安全閥的導向質(zhì)量，進而可能造成安全閥的卡阻，而反沖盤的內(nèi)部尺 寸更影響到安全閥的流道，從而影響到安全閥的性能是否符合設計要求。因此，安全閥導向表面材料應當采用耐腐蝕材料，而且表面應當能夠耐磨，并且具有一定的硬度防止卡阻。

14.8.8 閥桿

安全閥彈簧的作用力是通過閥桿傳遞給閥瓣的， 閥桿傳遞給閥瓣的力zui大可達到數(shù)萬牛，因而閥桿的端部是通過鋼球傳遞力或者端部做成球面，同時閥桿端部需要有足夠的硬度以承受高的載荷力。閥桿有一定的直線度和同軸度要求，以保證安全閥受力的對中性，閥桿的材料一般為馬氏體和奧氏體不銹鋼。

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