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彈簧是安全閥的關(guān)鍵零件之一，其質(zhì)量直接影響到安全閥性能的好壞和穩(wěn)定性，因而安全閥用彈簧與一般設(shè)備中使用的彈簧相比，具有一些特殊的高要求。安全閥的整定壓力是通過調(diào)整彈簧的壓縮量獲得的，在安全閥的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定的情況下，彈簧的剛度決定了安全閥的排放壓力、回座壓力、開啟高度和力學(xué)性能是否能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
安全閥的彈簧一般采用圓柱螺旋壓縮彈簧，有些國內(nèi)外安全閥制造廠在高壓安全閥中采用了碟形彈簧，顯得總體結(jié)構(gòu)緊湊，但是碟形彈簧的性能較難控制，因而可能造成安全閥性能不穩(wěn)定。安全閥的結(jié)構(gòu)要求能夠防止排出的介質(zhì)直接沖蝕彈簧，尤其是熱的腐蝕性流體。彈簧設(shè)計能夠保證在安全閥全啟時彈簧的變形量等于彈簧zui大變形量的20%?80%，彈簧設(shè)計的zui大切應(yīng)力不大于許用切應(yīng)力的80%，同時為了保證彈簧長期工作的穩(wěn)定，彈簧應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強壓處理。
安全閥動作性能是否穩(wěn)定（尤其在高溫下使用）， 彈簧設(shè)計的匹配和制造質(zhì)量起著極其重要的作用。安全閥制造廠將每一公稱壓力范圍內(nèi)使用的彈簧，分成若干個壓力等級（即配有若干根彈簧），顯而易見， 分得越細(xì)，彈簧根數(shù)越多，每根彈簧的實際使用剛度 就越準(zhǔn)確，安全閥的動作也越易保證。一般國內(nèi)安全閥彈簧壓力級分級見表14-10。
彈簧材料的選擇，應(yīng)根據(jù)彈簧承受載荷的性質(zhì)、 應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、使用壽命，對導(dǎo)電導(dǎo)磁的要求、工藝性能、材料來源和價格等因素確定，常用的彈簧材料見表14-11。
標(biāo)準(zhǔn)號 | 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 牌號 | 直徑規(guī)格 /mm | 切變模量 /（GN/mm2） | 推薦硬度 范圍/HRC | 推薦溫度 范圍/°c | 性 能 |
GB/T 4357 | 冷拉碳素彈簧鋼絲 | 25 ?80 40Mn ?70Mn | B級：0. 08?13.0 C級:0. 08?13.0 D級：0. 08?6.0 | 79X102 | 45 ?50 | —40?130 | 強度高、性能好； B級用于低應(yīng)力彈 簧;C級用于中等應(yīng)力彈簧；D級用 于高應(yīng)力彈簧 |
GB/T 4358 | 重要用途碳 素彈簧鋼絲 | 60 ?80 T8MnA?T9A 60Mn ?70Mn | G1 組：0. 08?6.0 G2 組:0. 08?6.0 F組:2. 0?5.0 |
| 47 ?50 |
| 強度好、韌性好， 用于重要的小彈 簧，G2組較G1組強度高，F(xiàn)組主要 用于閥彈簧 |
GB 4359 | 閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲 | 65Mn 70 | 2. 0?6.0 | 79X103 | 45 ?50 | —40?150 | 強度高、性能好， 用于內(nèi)燃機閥門彈簧或類似用途彈簧 |
GB 4360 | 油淬火回火碳素彈簧鋼絲 | 55、60、60Mn、 65、65Mn、70、 70Mn、75、80 | A類、B類 2. 0?12.0 | 79X103 | 45 ?50 |
| 強度高、性能好， 適用于普通機械用彈簧，B類較A類強度高 |
公稱壓力 （PN） | 彈簧壓力級/MPa | ||||||||||||||||
16 | 0. 1? 0. 13 | 0. 13 ? 0. 16 | 0. 16 ? 0.2 | 0. 2? 0. 25 | 0. 25? 0.3 | 0. 3? 0.4 | 0. 4? 0. 5 | 0. 5? 0. 6 | 0. 6? 0.7 | 0. 7? 0. 8 | 0. 8? 1.0 | 1.0? 1.3 | 1.3? 1.6 | ||||
25 | >1.3 ?1.6 | >1.6 ?2 | >2?2. 5 |
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40① |
| >1.6?2 | >2?2. 5 | >2. 5?3. 2 | >3. 2?4 |
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40② | >1.3 ?1.6 | >1.6 ?2 | >2?2. 5 | >2. 5?3. 2 | >3. 2?4 |
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64 |
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| >2. 5?3. 2 | >3. 2?4 | >4?5 | >5?6. 4 |
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100 |
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| >4?5 | >5?6. 4 | >6. 4?8 | >8 ?10 | ||||||||
160 | >10 ?13 | >13 ?16 |
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320 |
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| >16 ?19 | >19 ?22 | >22 ?25 | >25 ?29 | >29 ?32 |
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續(xù)表 | |||||||
標(biāo)準(zhǔn)號 | 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 牌號 | 直徑規(guī)格 /mm | 切變模量 /（GN/mm2） | 推薦硬度 范圍/HRC | 推薦溫度 范圍/°c | 性 能 |
GB 4361 | 油淬火回火桂猛合金彈簧鋼絲 | 60Si2MnA | A類、B類、C類 2.0?14. 0 |
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| 一40?200 | 強度高、彈性好， 易脫碳，用于較高負(fù)荷的彈簧。A類 用于一般用途彈簧，B類用于一般用途和汽車懸掛彈簧，C類用于汽車懸掛彈簧 |
GB 4362 | 閥門用油淬火回火鉻硅合金彈簧 鋼絲 | 55CrSi | 1.6 ?8.0 | 79X103 |
| 一40?250 | 有較高的疲勞強 度，用于較高工作溫度的高應(yīng)力內(nèi)燃機閥門彈簧或其他類似彈簧 |
GB 2271 | 閥門用油淬火回火鉻銀合金彈簧鋼絲 | SOCrVA | 1.0?10. 0 |
| 一40?210 | ||
GB 5218 | 硅錳彈簧鋼絲 | 60Si2MnA 65Si2MnWA 70Si2MnA | 1.0?12. 0 | 79X103 | 45 ?50 | 一40?200 | 強度高，有較好的彈性，易脫碳，用于普通機械的較大彈簧 |
GB 5219 | 鉻釩彈簧鋼絲 | 50CrVA | 0.8 ?12.0 |
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| —40?210 | 高溫時強度性能穩(wěn)定，用于較高工作溫度下的彈簧， 如內(nèi)燃機閥門彈簧等 |
GB 5220 | 閥門用鉻釩 彈簧鋼絲 | 50CrVA | 0.5 ?12.0 | 79X103 | 45 ?50 | ||
GB 5221 | 鉻硅彈簧鋼絲 | 55CrSiA | 0.8 ?6.0 |
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| —40?250 | 高溫時強度性能穩(wěn)定，用于較高工作溫度卜的高應(yīng)力彈簧 |
| 彈簧用不銹鋼絲 | A組 lCrl8Ni9 OCrl9NilO 0Crl7Nil2Mo2 | 0.8?12. 0 （通常<6） | 71.5X103 | 45 ?50 | —240?300 | 耐腐蝕、耐高溫、 |
YB（T） 11 | B組 lCrl8Ni9 0Crl8Nil0 | 0.8 ?12.0 （通常<6） | 71.5X103 |
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| 低溫，用于腐蝕或高低溫工作條件下的小彈簧 | |
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| C組 0Crl7Ni7AL | 0.8?12. 0 | 73.5X103 | 45 ?50 | -240 ?300 |
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| 65Mn |
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| 45 ?50 | —40?120 | 彈性好，用于普通機械用彈簧 |
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| 55Si2Mn 55Si2Mn8 60Si2Mn 60Si2MnA |
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| 一40?120 | 較高的疲勞強 度，彈性好，廣泛用于各種機械交通工具等用彈簧 |
GB 1222 | 熱軋彈簧鋼 | 55CrMnA 60CrMnA | 5?80 | 78X103 | 47 ?52 | 一40?250 | 強度高，抗高溫， 用于承受較重負(fù)荷的較大彈簧 |
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| 50CrVA |
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| 45 ?50 | 一40?210 | 高的抗疲勞性能，抗高溫，用于較高工作溫度下的較大彈簧 |
安全閥的材料，國內(nèi)制造廠通常都用50CrVA， 對有腐蝕的介質(zhì)，一般都采用50CrVA表面噴涂聚四氟乙烯，但只能用于溫度小于等于200°C的工況，高于200°C又有腐蝕或低溫的工況，一般使用304、316不銹鋼或因科鎳材料。對用于高溫高壓的安全閥（如電站過熱蒸汽的汽包），如用50CrVA材料，就需加隔熱器將彈簧腔隔離，或?qū)㈤y蓋設(shè)計成敞開式，也可采用30W4Cr2VA、W1804V等高溫彈簧鋼。
14. 8. 4調(diào)節(jié)圈
調(diào)節(jié)圈是全啟式安全閥的重要部件之一，調(diào)節(jié)圈分上調(diào)節(jié)圈和下調(diào)節(jié)圈，有的制造廠商生產(chǎn)的安全閥甚至有三個以上的調(diào)節(jié)圈。通常下調(diào)節(jié)圈安裝在閥座的上部，上調(diào)節(jié)圈安裝在導(dǎo)套上。利用調(diào)整調(diào)節(jié)圈的不同位置，改變安全閥的升力曲線從而對排放壓力、 回座壓力等進(jìn)行調(diào)整，以獲得合適的性能參數(shù)。安全閥調(diào)節(jié)圈的具體位置，不同的制造廠商都會依據(jù)各自安全閥的結(jié)構(gòu)特點在出廠時就已確定，用戶在使用過程中不得隨意調(diào)整調(diào)節(jié)圈的位置，它決定著安全閥的動作性能，特別是在安全閥進(jìn)行分解、維修重新裝配后，要將調(diào)節(jié)圈的位置恢復(fù)至出廠時的狀態(tài)，因為目前用戶或校驗站的安全閥試驗?zāi)芰茈y檢測出安全閥的真正的動作性能（利用系統(tǒng)壓力在線校驗除外）， 只是進(jìn)行安全閥的整定壓力校驗和密封性的檢測。
多調(diào)節(jié)圈結(jié)構(gòu)的安全閥雖然調(diào)整的余度和范圍大，但是調(diào)試過程比較復(fù)雜，同時也要求調(diào)試人員經(jīng)驗豐富，因此，除高性能的安全閥外，一般均采用單調(diào)節(jié)圈的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便。
14.8.5波紋管和活塞
背壓對安全閥造成的影響可能包括整定壓力的變化、排量的下降、動作不穩(wěn)定等。如果排放背壓對于常規(guī)式泄壓閥來說太高，或是附加背壓變化范圍相對于整定壓力較大的工況下，應(yīng)該使用背壓平衡式安全閥。
平衡背壓的機構(gòu)常用的有波紋管式和活塞式兩種，但由于活塞存在一定的摩擦阻力，對安全閥的排放和回座過程特別是在低整定壓力狀態(tài)下有影響，故波紋管式被廣泛使用。同時背壓平衡機構(gòu)具有將腐蝕性介質(zhì)與彈簧、導(dǎo)向機構(gòu)和閥蓋等隔離的作用，從而防止這些重要零件因受介質(zhì)腐蝕而失效或可降低不與介質(zhì)接觸的零部件材料檔次而降低成本。平衡機構(gòu)中的波紋管有液壓成形和膜片焊接式，波紋管是薄壁彈性元件，容易變形和腐蝕，因而在設(shè)計中一定要充分考慮到它所需承受的zui大出口背壓力、工作介質(zhì)和溫度等情況。依據(jù)介質(zhì)的腐蝕性、溫度和材料的來源， 波紋管的主要使用材料有316、316、321, monel、 Inconel、哈氏合金、鈦材等。
對于有背壓平衡機構(gòu)的安全閥，閥蓋應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個泄出孔，以保證平衡機構(gòu)內(nèi)腔與大氣相通，對于可燃的或者腐蝕性介質(zhì)，泄出孔應(yīng)當(dāng)用管子連接到安全場地，以防波紋管破損或活塞密封圈失效后介質(zhì)外泄造成危險。
14.8.6提升裝置
提升裝置（扳手）可以使閥桿連同閥瓣一起提起，使安全閥開啟排放。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對有些安全閥需做不定期的手動排放，以防止可能發(fā)生的閥瓣同閥座的焦結(jié)、凍結(jié)和黏著。當(dāng)安全閥的進(jìn)口壓力大于75%整定壓力時，提升裝置應(yīng)當(dāng)能夠?qū)㈤y瓣 從閥座上提起，而除去外力后提升裝置不應(yīng)當(dāng)卡住， 閥瓣能夠順利回座。
14.8.7導(dǎo)套和反沖盤
為了確保安全閥動作可靠和密封性，安全閥應(yīng)當(dāng)設(shè)有運動零件的導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)要考慮熱脹冷縮等溫度因素。導(dǎo)套和反沖盤是對導(dǎo)向件，其導(dǎo)向表面的材質(zhì)、硬度和表面粗糙度影響著安全閥的導(dǎo)向質(zhì)量，進(jìn)而可能造成安全閥的卡阻，而反沖盤的內(nèi)部尺 寸更影響到安全閥的流道，從而影響到安全閥的性能是否符合設(shè)計要求。因此，安全閥導(dǎo)向表面材料應(yīng)當(dāng)采用耐腐蝕材料，而且表面應(yīng)當(dāng)能夠耐磨，并且具有一定的硬度防止卡阻。
14.8.8 閥桿
安全閥彈簧的作用力是通過閥桿傳遞給閥瓣的， 閥桿傳遞給閥瓣的力zui大可達(dá)到數(shù)萬牛，因而閥桿的端部是通過鋼球傳遞力或者端部做成球面，同時閥桿端部需要有足夠的硬度以承受高的載荷力。閥桿有一定的直線度和同軸度要求，以保證安全閥受力的對中性，閥桿的材料一般為馬氏體和奧氏體不銹鋼。
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