陈   群

（浙江省泵阀产品质量检验中心，浙江 永嘉325100）

摘 要 ：随着科学技术的进步，中国的各行各业都得到了广泛的发展，而阀门在工业生产、生活的中都有非常广泛的运用，是生活用水管道、工业流体管道必不可少的装置。而社会的不断发展，对阀门质量的要求越来越高，但是受到各种条件的限制，阀门逐渐落后于工业的发展要求，为改善这一现状，相关人士利用锆元素的特点，制作了一种新型的锆合金阀门。文章通过对锆合金阀门的相关分析，探讨其设计关键技术，以期为锆合金阀门设计提供一些借鉴和指导。

关键词 ：锆合金 ；阀门设计 ；关键技术 ；探讨

阀门是控制流动的流体介质的流量、流向、压力、温度等的机械装置，阀门是管道系统中基本的部件。阀门在许多领域都起到非常重要的作用，小到家庭自来水管道，大到三峡大坝、秦山核电站，甚至太空的神舟系列宇宙飞船、国际空间站都有阀门在中间起在至关重要的作用。而影响阀门质量的因素有制作材料、制作方法以及制作工艺等。现在，为满足人们生产、生活的需要，一种新型的锆合金阀门出现在人们的视野中，锆合金具备其它金属材料所没有的优点 ：耐腐蚀、力学性能强、相容性高、抗强酸、抗强碱等。但锆合金也不是完美无缺的，在特定条件下，锆合金阀门设计会出现不同的特点，会对锆合金阀门的质量产生不同程度的影响。因此本文通过对锆合金阀门设计关键技术进行探讨，以期为锆合金阀门设计提供一些借鉴和指导，为各行各业的发展提供更多的便利。

1 锆合金阀门设计中的几个关键技术

1.1 材料的机械性能

温度是影响设备质量的关键因素，阀门也不例外。由于传统的阀门制作材料在耐高温的性能方面都不是很强，因此许多阀门在高温的影也会随之下，其力学性发生明显的变化，而锆合金阀门也不例外，这种材料在高温下的表现为 ：一是锆合金硬度会发生变化 ；二是锆合金的形态会发生变化。而硬度是衡量一个阀门质量好坏的重要标准之一，因为它关系着阀门的密封性。锆合金阀门如果遇到500℃的高温，还要注意它是否有蠕变和断裂的可能性。如果应力值大于物理蠕变极限，则必然会发生形变，还会发生不可回复的蠕变。即使应力低于相应温度条件下材料的屈服极限，也会发生这样的变形。蠕变与温度和应力的关系曲线如图1所示。从图1中可知，温度相同时，应力大者蠕变速度大。而当应力相同时，温度高者蠕变速度高。由此可知，锆合金阀门蠕变的速度受温度和应力的影响。但是锆合金阀门所要遭受的温度是不确定的，主要受管路系统的控制，因此锆合金阀门关键技术之一就是如何快速适应管道内外温度的变化情况。

图1  蠕变与应力及温度的关系曲线

1.2  热胀量的差别

热胀量存在的差别是锆合金阀门设计过程中需要处理的另一关键技术。这种差别存在的原因有 ：锆合金的热胀系数、锆合金所能承受的最高温度以及周围环境的影响。

受这些条件的影响，锆合金阀门设计的过程中要谨慎处理这些造成差别的因素，以防出现质量问题。当处在温度较低环境中的锆合金阀门遭遇温度较高的液态流体时，锆合金阀门的内部构造就会被高温流体所包围，导致阀内温度过高，为防止其发生形变，必须对其进行散热，但散热只能依靠锆合金阀门内与外界相同的阀杆，散热速度慢，阀芯也会发生热膨胀现象。因此在设计锆合金材质阀门时，应考虑好在高温流体的填充下，锆合金膨胀的参数范围，并以此加大阀门内部结构之间的空隙，这样为锆合金的膨胀留有余地，避免了擦伤和卡死。

但是这种留有较大空间余地的做法，使得锆合金阀门内部正常使用温域就减小了，当周围环境的温度一旦回归正常或者低于正常，锆合金阀门有可能发生泄漏现象，影响生产、生活的正常进行。

1.3  热交变的影响

热交变会对锆合金阀门的密封性造成影响，因为在热胀冷缩作用，组织结构会发生分散和聚集循环往复的现象，导致阀座和导向套嵌套变松，从而失去密封作用。因此，在锆合金阀门设计的过程中，要对阀门与管道的连接口进行封死处理，以防出现脱离现象。而对于口径较大锆合金阀门则采用本体堆焊阀座。此外，受热交变作用的影响，会加快耗尽锆合金阀门的使用寿命，因此在设计锆合金阀门时要明确它的使用时长，以防因锆合金阀门老化，而更换又不及时，降低工作效率。

1.4  擦伤问题

解决擦声伤问题是锆合金阀门设计过程中又一个需要解觉的关键技术之一。锆合金阀门的擦伤问题一般与制作材料材质的搭配、光洁度、温度、硬度、载荷等因素有关。

因此为解决常见的擦伤问题，就需要关键性技术的介入。此外，锆合金阀门设计中还要注意锆元素的含量和硬度。

2  结语

综上所述，随着社会的发展，阀门的应用范围越来越广泛，而也正是因为这点，导致传统材质的阀门很难满足人们生产、生活的需要。

因此锆合金阀门应运而生，锆合金阀门的设计需要考虑几项关键处理技术 ：材料的机械性能、热胀量、热交变、擦伤等。这是锆合金阀门设计中亟待解决的。但是需要注意的是在锆合金阀门设计中要注意周围环境的变化，温度过高或过低都需要及时对锆合金阀门进行相应的调整，以保证正常生产、生活的进行。