电动闸阀热粘连现象及分析

电动闸阀热粘连是指在温度变化时，金属表面膜被破坏，导致直接接触的新鲜金属面处于回火状态，降低了表面硬度。随着材料温升过高，摩擦副对偶表面可能发生熔化，促使粘着现象产生或加重，影响机械正常的使用功能，可能导致设备系统运行事故。

大口径气动闸阀是CAP1400核电站项目管路系统的关键设备，设计参数为350℃的设计温度、17.2MPa的设计压力，工作介质包括蒸汽和含硼水。该闸阀主要作用在于接通和切断介质，确保其性能安全可靠至关重要。铁岭阀门厂建议，基于电动闸阀的结构特点，进行必要的可靠性分析，以评估可能出现的热粘连问题。

热粘连的原因分析

1. 基本条件

    

   根据相关规范，当电动闸阀具有弹性结构闸板且配对件温差△T≥55.56℃或系统限制温度T≥93.33℃时，需考虑热粘连因素。由于设计选用的电动闸阀结构为弹性闸板，最高使用温度可达177℃，设计温度为350℃，因此存在发生热粘连的可能性。

2. 其他因素

   • 载荷及滑动速度：研究表明，在一定速度条件下，当表面压力达到临界值时，经过一段时间的运行可能会发生粘连。一般情况下，低载荷、低温以及平稳的低速运动（大约υ<0.5m/min）会降低摩擦副发生磨损粘连的风险。

   • 润滑条件：有液态介质的工作条件下，如含硼水或蒸汽，相比干摩擦情况，可大大减少运动件之间的粘连可能性。

   • 材料性能：材料性质显著影响粘连的发生。例如，金属材料相近的晶格类型及电化学性能会导致较高的互溶性，从而增加粘连倾向。脆性材料通常比塑性材料更抗粘连。闸阀密封面采用STL钴基硬质合金，具有优异的高温强度、耐磨及抗氧化性能，适用于高温高压工况。

3. 具体分析

   • 温度场分析：通过模拟实验观察不同温度下的位移变化，发现即使在极端温度条件下，弹性闸板配对件也不容易发生热粘连。

   • 材料选择：为了减少和避免因温度升高导致的磨损粘连问题，选择了高温耐磨性能优良的钴基合金材料，保证了在≤350℃设计温度下的安全性和可靠性。