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ZCu16Si14Ⅰ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In2conel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。