安全閥是壓力容器、壓力管道上使用最為廣泛的一種安全裝置。在船舶動力裝置海水系統(tǒng)中, 為了防止系統(tǒng)壓力超過允許的極限值, 確保系統(tǒng)的安全運行, 設置了彈簧直接作用式安全閥。在使用過程中, 這類安全閥出現(xiàn)了泄漏、腐蝕和可靠性等問題, 不能滿足使用要求, 因此對其進行了改進。
船用海水安全閥主體材料一般采用ZCu16Si14 Ⅰ或ZCuAl10Fe3 , 這些材料在實際使用環(huán)境條件下抗腐蝕的能力比較差。當閥門外表面接觸艙底水和污水等有雜質的介質時, 容易受到腐蝕。而彈簧直接作用式安全閥的整定值和回座壓力調整不方便, 在回座壓力低于系統(tǒng)正常工作壓力時, 對系統(tǒng)工作的可靠性、安全性造成不利影響。
根據(jù)閥門存在的問題, 確定從閥門的材料和結構上進行改進:
(1) 閥體材料 由于安全閥閥體選用的鑄造銅合金抗腐蝕能力較差, 造成介質沿密封邊界泄漏。因此將安全閥的所有零部件(除了墊片、緊固件和彈簧外) 材料都更換為HDR (一種雙相不銹鋼) 。HDR 抗氯離子腐蝕性能和抗應力腐蝕性能優(yōu)良, 具有較好的耐海水沖刷腐蝕(管子流速可達7m/ s 以上) 和較強的耐砂侵蝕性能, 其良好的焊接、冷彎等綜合加工性能是艦船海水管路系統(tǒng)的首選材料。
(2) 密封面材料 為了提高閥門的密封性能, 閥門的閥瓣和閥座密封面均采用堆焊鈷基硬質合金的方式。使密封面有足夠的剛度和強度, 當系統(tǒng)中沒有介質壓力時, 能承受彈簧產(chǎn)生的巨大比壓力。而且鈷基硬質合金具有良好的機械性能及磨削和研磨性能。且彈性變形能力也較好, 能承受閥瓣回座時的沖擊。
(3) 彈簧材料 海水安全閥用彈簧需要滿足穩(wěn)定性、強度及耐海水腐蝕的要求, 因此在改進設計時, 選用In2 conel 作為適用海水介質的微啟式安全閥的彈簧材料。在制作彈簧時, 通過時效處理和強壓處理, 使其具有穩(wěn)定的彈性和強度, 保證了安全閥動作的重復性。
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