主蒸汽電站磅級閘閥 主蒸汽閘閥閥體鍛件制造工藝的研究 主蒸汽電站磅級閘閥 電站閘閥

1之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹主蒸汽電站磅級閘閥概述

超（超）臨界（UltraSuperCritical）發(fā)電技術(shù)是通過提高常規(guī)發(fā)電機(jī)組的蒸汽參數(shù)來提高燃料資源利用效率，配合新型環(huán)保裝置的一項(xiàng)技術(shù)，以達(dá)到降低能耗和環(huán)境保護(hù)的目的，是目前世界上成熟、及的發(fā)電技術(shù)。超（超）臨界火電機(jī)組主蒸汽閘閥應(yīng)用于高溫高壓（設(shè)計溫度為610℃，設(shè)計壓力為28.8MPa）管路，對管道中蒸汽介質(zhì)進(jìn)行輸送和截斷的控制，所以要求閥門材料具有很高的耐高溫腐蝕及高溫蠕變極限等性能。ASTMA182/A182MF92（T/P92）是新型的鐵素體耐熱鋼，是在A182F91（T/P91）基礎(chǔ)上添加了一定量的W及B，通過W－Mo復(fù)合固溶強(qiáng)化及B的晶界強(qiáng)化作用，使其高溫蠕變極限等得到進(jìn)一步提高，不僅節(jié)約了材料用量，降低了制造成本，同時因此種材料有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，較低的熱膨脹系數(shù)，使得部件熱疲勞損失降低，機(jī)組能夠更穩(wěn)定的工作。但是，該材料的制造至今還沒有較成熟的工藝，所以研究其冶煉、鍛造及其熱處理工藝是非常重要的。
也稱電站閥門，磅級高溫高壓電站閘閥適用于ANSI CLass1500-3500，工作溫度在-29～570℃的石油、化工、火力電站等各種工況的管路上，切斷或接通介質(zhì)。適用介質(zhì)為：水、油品、蒸汽等。操作方式有：手動、齒輪傳動、電動等。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1. 高溫高壓磅級電站閘閥采用流道等徑直通結(jié)構(gòu)，極大降低了流阻系數(shù)與能量的損耗，顯著提高了閥門使用壽命和性能。
2. 閥門中腔采用壓力自緊式密封結(jié)構(gòu)、密封性能好。支管兩端為焊接結(jié)構(gòu)。
3. 閘板與閥座密封面采用司太立(slite)鈷基硬質(zhì)合堆焊而成，耐磨、耐高溫、耐腐蝕、抗擦傷性能好。
4. 磅級高溫高壓電站閘閥的閥桿經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化處理，具有良好的抗腐蝕性和抗擦傷性。
5. 啟閉件的結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶要求設(shè)計成單板、雙板、平行雙板等不同形式。
6. 電動閘閥的開啟和關(guān)閉由電動裝置來控制，電動裝置分別配有電機(jī)、減速器、轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場操作機(jī)構(gòu)，手動、電動切換機(jī)構(gòu)。除就地操作外，還可進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。
三、產(chǎn)品引用標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)：ASME B16.34 E101 
結(jié)構(gòu)長度標(biāo)準(zhǔn)：ASME B16.34 E101
焊接連接尺寸：JB/T 3595-93、ASME B16.25
壓力溫度等級：ASME B16.34 E101
試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：API598 E101

2 冶煉

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥為ASTMA182/A182M中要求的F92化學(xué)成分，其含有多種微量成分，冶煉工藝及操作上存在一定難度蒸汽閘閥1閥體與閥蓋(含填料函)采用厚壁高溫臺金錒板組焊結(jié)構(gòu)；閥座與閥板之間采用單面金屬對金屬及蒸汽壓力密封結(jié)構(gòu)；閥板與導(dǎo)軌接觸面問設(shè)計有一定的斜度，但全關(guān)時不會出現(xiàn)楔式閘閥“入座”定位的情況，所以不易卡阻，且開啟所需驅(qū)動力比平板閘閥?。婚y桿密封采用串聯(lián)盤根結(jié)構(gòu)，確保長周期操作；這種結(jié)構(gòu)型式，閥體部分基本無易損件。廣泛應(yīng)用于石油、化工、火力電站等各種工況的管路上，切斷或接通介質(zhì)。

進(jìn)口蒸汽閘閥主要技術(shù)參數(shù)：
公稱通徑
NPS 1/2″～NPS   24″    DN15～DN600
壓力等級
ANSI Class 150～2500LB
適用溫度
-40℃～+575℃
連接方式
法蘭、焊接
閥體材質(zhì)
WCB、WC6、WC9、304、304L、316、316L、F304、F304L、F316、F316L等
適用介質(zhì)
適用于化工、治煉、制藥、電力、熱力石油、液化氣、蒸汽等介質(zhì)的管路上。
驅(qū)動方式
手動、齒輪傳動、電動、氣動等。
進(jìn)口蒸汽閘閥特點(diǎn)：
1、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理，閥門剛性好，通道流暢，流阻系數(shù)小。
2、密封面采用不銹鋼和硬質(zhì)合金，使用壽命長。
3、采用柔性石墨填料、密封可靠、操作輕便靈活 驅(qū)動方式分手動、電動、氣動、齒輪傳功。
4、廣泛適用于石油化工，火力發(fā)電廠等油品、水蒸汽管路上作接通或截斷管路中介質(zhì)的啟閉裝置。

F92鋼是在F91鋼的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低鉬元素的含量（0.5%Mo），同時加入一定量的鎢（1.8%W），以將材料的鉬當(dāng)量（Mo+0.5W）從F91鋼的1%提高到約1.5%，該鋼還加入了微量的硼元素。與其他鉻鉬耐熱鋼相比，F(xiàn)92鋼的耐高溫腐蝕和氧化性能與9%Cr鋼相似，但材料的高溫強(qiáng)度和蠕變性能得到了進(jìn)一步提高，同時F92鋼還具有優(yōu)于奧氏體不銹鋼的抗低周熱疲勞性能。不同于一般的熔煉方法，閥體鍛件采用電渣鋼錠，電渣重熔把精煉和鑄錠合二為一，在同一個水冷銅模中進(jìn)行，不接觸耐火材料。電渣重熔時熔渣的覆蓋避免了一般冶煉方法在鋼液澆注過程中產(chǎn)生的二次氧化，消除了夾雜物的外部來源。同時有效減少了因合金元素多而產(chǎn)生的偏析。電渣重熔過程中，金屬是以薄膜形式熔化，以細(xì)小熔滴下落穿過渣池，渣鋼反應(yīng)接觸界面大，加之渣池過熱度大，電磁力及熱對流的強(qiáng)烈攪拌，電制度、渣制度、溫度制度、脫氧制度和速度制度等工藝自由度大，可對重熔金屬的不同雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)有選擇性的可控精煉。這些都為金屬的充分精煉及獲得高的純凈度提供了可靠保證。電渣錠在頂部大功率高溫電渣加熱、底部強(qiáng)制水冷具有很陡的溫度梯度的條件下，邊精煉邊凝固，即以微量液態(tài)金屬漸進(jìn)定向結(jié)晶的方式進(jìn)行可控快速凝固，不但凝固收縮可以*地得到電極金屬的補(bǔ)充，而且枝晶間距小，因此，組織致密，成分均勻。為閥體鍛件電渣重熔后的成品分析值，符合ASTMA182/A182M的規(guī)定，滿足閥體制造工藝要求。表2 F92實(shí)測化學(xué)成分(wt%)

3 鍛造

為了滿足閥體鍛件機(jī)械性能和無損探傷的要求，必須對其鍛造比、始鍛溫度、終鍛溫度及鍛后熱處理等工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。鍛造時，隨著始鍛溫度的升高，金屬內(nèi)原子的熱振動也隨之加強(qiáng)，晶界、相界、亞晶界及位錯的能量也相應(yīng)增加，同時原子的擴(kuò)散速度也增大，為晶粒粗化提供了驅(qū)動力，奧氏體晶粒會發(fā)生互吞并使晶粒長大。因此始鍛溫度過高會使晶粒更粗大，并有缺陷，所以為避免缺陷并獲得較細(xì)的晶粒度，選擇始鍛溫度為1180℃±20℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)該材料終鍛溫度低于800℃時，塑性差，鍛壓時容易產(chǎn)生裂紋，因此該材料終鍛溫度應(yīng)控制在不低于850℃。鍛造時為使閥體鍛件變形充分，細(xì)化晶粒，去除方向異性，坯料需經(jīng)過二次鐓拔成型。加熱保溫曲線如圖1。F92為鐵素體耐熱鋼，但其低溫組織為回火馬氏體，裂紋敏感性較強(qiáng)，鍛后需及時熱送。鍛后熱處理工藝見圖2。

4 熱處理

從不同正火溫度及相同回火溫度下的金相組織可以看出，各正火溫度下組織均為典型板條馬氏體。隨著正火溫度升高，原奧氏體晶粒明顯粗化，馬氏體的板條長度和寬度也隨正火溫度升高而增大。

圖3 不同正火溫度下的金相組織

可以看出各溫度下組織均為典型板條馬氏體結(jié)構(gòu)。晶粒度為4級，總體晶粒差別較小，馬氏體板條界面較寬，再結(jié)晶困難，預(yù)期會有較好的高溫持久性能。圖4 不同回火溫度下的金相組ASTMA182/A182M中要求F92熱處理類型為正火+回火。奧氏體固溶化處理低溫度為1040℃。低回火溫度為730℃。綜合試驗(yàn)結(jié)果分析制定F92熱處理工藝為1060℃正火+750℃回火，實(shí)測的力學(xué)性能值滿足ASTMA182/A182M中F92的力學(xué)性能規(guī)定和技術(shù)要求。表3 F92力學(xué)性能F92力學(xué)性能

5、結(jié)語

通過試驗(yàn)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制定了一套切實(shí)可行的滿足ASTM 要求制造工藝，即選擇電渣重熔方法冶煉。鍛造時選用二次鐓拔工藝，減少各向異性，始鍛溫度為1180℃±20℃、終鍛溫度為850℃及鍛后進(jìn)行熱處理并選擇1060℃正火+750℃回火的熱處理工藝。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求