安全阀是压力容器、压力管道上使用最为广泛的一种安全装置。在船舶动力装置海水系统中,为了防止系统压力超过允许的极限值,确保系统的安全运行,设置了弹簧直接作用式安全阀。在使用过程中,这类安全阀出现了泄漏、腐蚀和可靠性等问题,不能满足使用要求,因此对其进行了改进。

船用海水安全阀主体材料一般采用ZCu16Si14Ⅰ或ZCuAl10Fe3,这些材料在实际使用环境条件下抗腐蚀的能力比较差。当阀门外表面接触舱底水和污水等有杂质的介质时,容易受到腐蚀。而弹簧直接作用式安全阀的整定值和回座压力调整不方便,在回座压力低于系统正常工作压力时,对系统工作的可靠性、安全性造成不利影响。

根据阀门存在的问题,确定从阀门的材料和结构上进行改进：

(1)阀体材料

由于安全阀阀体选用的铸造铜合金抗腐蚀能力较差,造成介质沿密封边界泄漏。因此将安全阀的所有零部件(除了垫片、紧固件和弹簧外)材料都更换为HDR(一种双相不锈钢)。HDR抗氯离子腐蚀性能和抗应力腐蚀性能优良,具有较好的耐海水冲刷腐蚀(管子流速可达7m/s以上)和较强的耐砂侵蚀性能,其良好的焊接、冷弯等综合加工性能是舰船海水管路系统的首选材料。

(2)密封面材料

为了提高阀门的密封性能,阀门的阀瓣和阀座密封面均采用堆焊钴基硬质合金的方式。使密封面有足够的刚度和强度,当系统中没有介质压力时,能承受弹簧产生的巨大比压力。而且钴基硬质合金具有良好的机械性能及磨削和研磨性能。且弹性变形能力也较好,能承受阀瓣回座时的冲击。

(3)弹簧材料

海水安全阀用弹簧需要满足稳定性、强度及耐海水腐蚀的要求,因此在改进设计时,选用In2conel作为适用海水介质的微启式安全阀的弹簧材料。在制作弹簧时,通过时效处理和强压处理,使其具有稳定的弹性和强度,保证了安全阀动作的重复性。