高压截止阀烧蚀的原因及解决方案

烧蚀是指气体被压缩至高压时所放出的热量对密封面的破坏过程。对于硬密封结构形式的高压气体截止阀，因阀瓣与阀座均为金属材料，其导热性好，耐温高，进口阀门在使用过程中不曾出现烧蚀问题。对于非金属密封材料的阀瓣或阀座，由于其耐温不高，导热性差，高压气体阀门的防烧蚀问题，将是不可忽视的。

1.截止阀使用与烧蚀情况的介绍

几年前，我们研制了一种进口高压截止阀，工作压力35MPa，阀瓣为软密封结构。该阀经过45℃典型试验，完全符合技术使用要求。经过几年的使用，至今性能良好。但是这个进口截止阀被选用在别处配气板上，阀瓣密封面产生了严重的烧蚀。

当J1,J2阀处于关闭，阀间管道通径10mm，长度800mm，压力表指示零值，此时快速打开J1阀，则J2阀的阀瓣密封面就立刻被烧蚀而漏气。被烧蚀的阀瓣密封部位凹凸不平，呈黑色，似碳状物。

2.烧蚀问题分析

从图1可看出，J1阀快速打开时，高压气体象“气体式活塞”一样，立即将管道中的常压气体压缩至35MPa,近似于绝热压缩，气体温升很高。经分析，阀瓣密封面产生烧蚀的根本原因就是气体的压缩热所致。当管道内气体受到压缩后，热能增加，温度升高，所放出的热量通过热传递若能够使阀瓣密封面吸收并升温至烧蚀点的温度，则将产生烧蚀问题；否则，烧蚀问题不会发生。该阀在配气板上的使用工况，正属于前一种情况。而该进口截止阀原在其他工况下使用，未产生烧蚀问题主要是阀之间管道尺寸选择大或小了的缘故。大则管内气体被压缩时间长，同外界热交换多，温度虽有升高，但还达不到烧蚀阀瓣密封面的温度。相反，小则管内的气体从常压虽会很快被压缩到35MPa，但因被压缩气量太少，温度即使超过密封面烧蚀点温度，可是能放出的热量却很少，密封面也将不可能产生烧蚀问题。因此该阀在使用过程中工况不同，将产生不同的结果。

3.避免产生烧蚀的方法

对于这种阀门，避免产生烧蚀的关键是解决产生烧蚀的根本原因——压缩热。一方面是使管内气体被压缩过程的时间增长，降低被压缩气体的温升，减少压缩热；另一方面是使压缩气体直接冲击的阀瓣密封面的面积减小，加大高压高温气体在到达密封面之前的热。