雙金屬片蒸汽疏水閥的熱雙金屬片材料的選擇

熱雙金屬元件作為雙金屬片蒸汽疏水閥的主要控制元件，其材料的性能優劣，各項參數的選擇是否合理，直接決定了該疏水閥的使用性能。

熱雙金屬材料的主要性能參數有：熱敏感性、電阻率、彈性模量、使用溫度范圍等。對于該產品來說，除電阻率以外其余各項性能都很重要。

1、熱敏感性

所謂熱敏感性是指熱雙金屬因溫度變化而彎曲的特性，它是衡量熱雙金屬對溫度敏感程度的一項重要指標，也是熱雙金屬最主要的性能之一。熱敏感性通常用比彎曲K來表示，也可用溫曲率F和敏感系數M來表示。目前在我國現行的雙金屬標準中采用比彎曲K來表示熱敏感性。國外有些先進國家現已逐步采用溫曲率F來考核熱敏感性，如美國、德國。根據有關理論推導可知三者有以下關系：F=2K=1.5M，此處不再詳細論述。

2、彈性模量

彈性模量是表示熱雙金屬力學性能的個重要參數，是計算熱敏雙金屬元件推力力矩和內應力時不可缺少的參數。

3、使用溫度范圍

使用溫度范圍是選擇熱雙金屬時首先要考慮的問題，它可劃分為線性溫度范圍和允許使用溫度范圍。

線性溫度范圍是熱雙金屬的位移量與溫度變化基本上呈線性關系的溫度范圍。在這個范圍內比彎曲值將不超過其標稱值的±5%。

允許使用溫度范圍是指在此溫度范圍內熱雙金屬不發生殘余變形，其上限指熱應力達到熱雙金屬彈性極限時的溫度，下限由材料的相變點決定。

允許使用溫度范圍大于線性溫度范圍，在線性溫度范圍以外，允許使用溫度范圍以內，材料的熱敏感性已有所降低。

以上幾個指標是該設計選材時的主要依據，但在選材時可能找不到同時滿足全部使用條件的材料牌號，此時只能根據主要的使用條件選材，其他不能滿足的則可通過元件的形狀和尺寸以及工藝措施來彌補。

針對該疏水閥的性能要求來考慮，首先要考慮選擇適當的“允許使用溫度范圍”，這是一項最重要的指標。被選用的熱雙金屬的允許使用溫度范圍的上、下限必須超過該閥的最高允許溫度和最低允許溫度。

除了允許使用溫度范圍外，與此同時還應當考慮材料的線性溫度范圍，在這個溫度范圍內熱雙金屬具有最商的熱敏感性，其比彎曲值與溫度之間的關系基本上呈直線關系。因此設計中所選用的材料的線性溫度范圍必須超過產品的最高和最低工作溫度。

對于該閥，其允許使用溫度范圍定為500℃線性溫度范圍定為425℃。

以上兩項參數確定之后，進一步考慮材料的熱敏感性和力學性能,即比彎曲K和彈性模量E，這兩項參數直接影響到產品的工作性能。根據材料力學原理可知熱雙金屬元件在工作過程中所產生的熱推力Ft與其比彎曲K和彈性模量E成正比，見下式：

Ft=K·E·△t·α

式中：Ft——熱雙金屬元件產生的熱推力(N)；

            K——比彎曲(℃-1)；

            E——彈性模量(MPa)；

            △t——溫度差(℃)；

            α——元件的體積系數( mm2)。

由此可見，比彎曲K值和彈性模量E值越大則元件的熱推力Ft越大。因此可根據產品的需要選擇適當的K值和E值。經過實驗證明對該產品來說，比彎曲K應選擇10×105℃-1左右，彈性模量E應選在15000~20000MPa左右。

根據該蒸汽疏水閥的特殊工作條件還有一項不容忽視的性能，也就是材料的耐腐蝕性，它直接決定了產品的使用壽命。因此在該設計中選用耐蝕型雙金屬材料。

綜合以上分析，對于該高溫高壓雙金屬片式蒸汽疏水閥其關鍵元件熱雙金屬應具有以下特性：

①使用溫度范圍：500℃；

②線性溫度范圍：425℃；

③比彎曲K：10×106℃-1左右；

④彈性模量E：15000~2000MPa左右；

⑤熱雙金屬元件材料耐腐蝕，因此應采用不銹熱雙金屬。