目前超高压技术已被广泛应用于超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压、粉末冶金、金属成形以及地球物理、地质力学研究等领域。由于高压技术的广泛使用, 超高压系统中的超高压阀门性能直接影响整个系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。在那些须频繁增压卸压的系统中显得尤为重要。超高压阀门的主要失效原因为气蚀和冲蚀磨损, 而影响气蚀和冲蚀的因素很多, 主要有材料的力学性能、流体力学因素和环境影响。要提高阀门抗气蚀和冲蚀磨损的能力可以采用许多方法。
为了提高超高压阀门抗冲蚀磨损的能力, 通常选择抗蚀材料。①硬度高的材料。②有耐酸蚀保护膜的材料。③屈服点高、稳定性好的材料。④疲劳强度高的材料。要提高材料的各种性能, 一是采用合金化, 二是采用适当的热处理。合金化法是通过改变钢的化学成分, 研制各种特殊性能的新材料。热处理法是不改变钢的化学成分, 而是对钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却, 以改变钢的组织结构, 提高材料的性能。
选择超高压阀门过流部件材质时, 应考虑流速 (最高使用压力) 的不同, 失重也不同。在较高压力下(400MPa 以上) , 选用硬度高和红硬性好的材料, 如工具钢或硬质合金。在较低压力下(100 - 400MPa) , 要求材料既具有良好的塑性和韧性, 又要有较高的硬度。如美国HIP 公司的超高压针阀, 工作压力为690MPa 的采用奥氏体316 不锈钢, 工作压力为1 034MPa 的采用马氏体型沉淀硬化不锈钢17 - 4PH。在国外, 用于承受气蚀的部件材料、阀瓣和阀座等多用马氏体不锈钢和工具钢, 阀座基体则用铬铝钢和不锈钢。随着工业用陶瓷技术的开发成功, 也出现了陶瓷材料阀门。陶瓷材料在低冲角下具有高的抗冲蚀性能〔11〕, 但由于阀针锥度减小, 其端部强度也随之减小, 阀针与阀座的支反力也减小, 影响密封的可靠性。因此, 在选用陶瓷材料制作阀针时, 不仅要考虑其锥度的大小同时要考虑其强度。
采用新结构:(1) 采用自紧式密封一般超高压卸荷阀工作时, 阀瓣在介质压力作用下受到一个向上的推力, 系统中压力越高所受向上的推力越大, 密封面的比压就越低。并且阀门在关闭的瞬间受到控制压力的作用, 对阀座产生很大的冲击力, 易损坏密封面而降低阀门的使用寿命。自紧式可换阀座超高压卸压阀, 该阀阀瓣不直接