Aşağı temperatur klapanının istifadəsi və sızdırmazlığı tələbləri, aşağı temperaturlu klapan materialını necə seçmək olar

Aşağı temperatur klapanının istifadəsi və sızdırmazlığı tələbləri, aşağı temperaturlu klapan materialını necə seçmək olar

2. Aşağı temperaturun klapanın sızdırmazlığına təsiri
2.1 Qeyri-metal sızdırmazlıq cütləri
Otaq temperaturunda işləyən top klapanları və kəpənək klapanları ümumiyyətlə metaldan qeyri-metal materiala möhürləyici cütlərdən istifadə edirlər. Qeyri-metal materialların yüksək elastikliyinə görə, sızdırmazlıq üçün tələb olunan xüsusi təzyiq kiçikdir, buna görə də sızdırmazlıq yaxşıdır. Bununla belə, aşağı temperaturda, qeyri-metal materialların genişlənmə əmsalı metal materiallardan çox böyük olduğundan, aşağı temperaturun büzülməsi və metal möhürlərin, klapan gövdələrinin və digər hissələrin büzülməsi çox fərqlidir, bu da genişlənməyə səbəb olur. sızdırmazlığın xüsusi təzyiqinin ciddi şəkildə azalması və sızdırmazlığın nəticəsi möhürlənə bilməz. Qeyri-metal materialların əksəriyyəti kriogen temperaturda sərtləşir və kövrək olur, möhkəmliyini itirir, nəticədə soyuq axın və gərginliyin azalması baş verir. Şüşə temperaturundan aşağı temperaturda rezin kimi, elastikliyini tamamilə itirəcək, şüşəsi olacaq, sıxlığını itirəcək. Bundan əlavə, rezin LNG klapanları üçün istifadə edilə bilməz, çünki LNG mühitində qabarcıq genişlənməsi var. Buna görə də, hazırda aşağı temperaturlu klapan dizaynında ümumi temperatur -70 ℃-dən aşağıdır, artıq metal olmayan sızdırmazlıq köməkçi materialları və ya metal olmayan materiallardan metal və qeyri-metal kompozit struktur tipinə xüsusi bir proses vasitəsilə istifadə etməyin.
Xarici qeydlərə görə, bəzi qeyri-metal materiallar kriogen vəziyyətdə yaxşı istifadə edilə bilər. 1970-ci illərdə İrlandiya Alloy Co., LTD.-dən yeni bir plastik olan “slip shod”, -269 ° C-də yaxşı möhkəmliyə malik olan, müəyyən zərbə altında qırılmayan bir növ ultra yüksək molekulyar ağırlıqlı polietilen idi. və əhəmiyyətli aşınma müqavimətini qorudu. Fransada hazırlanmış Mylar plastik maye hidrogen temperaturunda (-253 ℃) hələ də kifayət qədər elastikdir. Keçmiş Sovet İttifaqının HT Lomanenko şirkətinin polikarbonat möhür tutacağı maye azotda (-196°C) sınaqdan keçirilib. Məlumatlar göstərir ki, polikarbonat aşağı temperaturda yaxşı sızdırmazlıq təsirinə malikdir.
2.2 Metal möhür cütü
Aşağı temperatur şəraitində metal materialların gücü və sərtliyi artır, plastiklik və sərtlik azalır, aşağı temperaturda soyuq kövrək fenomenin müxtəlif dərəcələrini göstərir, klapanın işinə və təhlükəsizliyinə ciddi təsir göstərir. Aşağı temperaturda materialların aşağı gərginlikli kövrək qırılmasının qarşısını almaq üçün aşağı temperaturlu klapanların layihələndirilməsi zamanı temperatur -100 ℃-dən yüksək olduqda ferritik paslanmayan polad materiallardan, temperatur -100 ℃-dən aşağı olduqda isə klapan istifadə olunur. gövdə, klapan qapağı, klapan kökü və möhürləyici oturacaq əsasən üz mərkəzli kub qəfəsli austenitik paslanmayan polad, mis və mis ilə istifadə olunur. ərintisi, alüminium və alüminium ərintisi və s. Amma alüminium və alüminium ərintisi sərtliyi yüksək olmadığı üçün, sızdırmazlıq səthinin aşınma müqaviməti və aşınma müqaviməti zəifdir, buna görə də aşağı temperaturlu klapanda nadir hallarda istifadə olunur. Ümumiyyətlə austenitik paslanmayan polad materiallardan istifadə edin, tez-tez istifadə olunan 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L) və s.
Bununla birlikdə, aşağı temperaturlu bir klapan metal möhür köməkçi material kimi austenitic paslanmayan polad da bəzi çatışmazlıqlara malikdir. Bu materialların əksəriyyəti otaq temperaturunda metastabil vəziyyətdə olduğundan, temperatur faza keçid nöqtəsindən (MS) aşağı salındıqda materialdakı austenit martensitə çevrilir. Bədən mərkəzli kub qəfəsli martensit sıxlığı austenitin üz mərkəzli kub qəfəsindən daha aşağıdır və bəzi karbon atomları bədən mərkəzli kub qəfəs mövqeyinin tənzimlənməsini təşkil etdiyinə görə şəbəkəni C oxunun böyüməsi boyunca düzəldin, beləliklə həcmin artması dəyişir. daxili stress nəticəsində yaranan, daşlamadan sonra ilkin olaraq sızdırmazlıq səthinin bükülmə deformasiyasının sızdırmazlıq tələblərinə cavab verin, nəticədə möhür çatışmazlığı.
Hər bir hissənin temperatur fərqi və ya müxtəlif materiallar arasında fiziki xassələrin fərqliliyi səbəbindən aşağı temperaturlu faza çevrilməsi nəticəsində sızdırmazlıq səthinin deformasiyasının pozulmasına əlavə olaraq, qeyri-bərabər büzülmə ilə nəticələnən temperatur dəyişkənliyi stressi də baş verəcəkdir. Gərginlik materialın elastik həddi altında olduqda, sızdırmazlıq səthində geri dönən bir elastik təhrif yaranır. Bir hissənin temperatur gərginliyi materialın məhsuldarlıq həddini aşdıqda, hissələr geri dönməz təhrif və deformasiyaya sahib olacaq, bu da sızdırmazlıq səthinin sıradan çıxmasına səbəb olacaq və sızdırmazlıq təsirinə təsir edəcəkdir.
Aşağı temperaturun metal sızdırmazlıq cütlüyünə təsirini nəzərə alaraq, metal sızdırmazlıq səthinin deformasiyasının kiçik olması və ya sızdırmazlıq səthinin deformasiyasının möhürləmə performansına az təsir etməsi üçün müvafiq tədbirlər görülməlidir. Birincisi, materiallar baxımından, metaloqrafik strukturun yüksək dayanıqlılığına (məsələn, 316L, lakin yüksək qiymətə) malik materialları seçməyə çalışmalıyıq. İkincisi, gövdə üçün hissələrdən hazırlanmış qapaq, gövdə, möhür və digər austenit materialları aşağı temperaturda işlənməlidir ki, materialın martensit çevrilməsi və deformasiyası bitirmədən əvvəl tam şəkildə həyata keçirilsin. Aşağı temperatur müalicəsinin temperaturu materialın faza dəyişmə temperaturundan (MS) aşağı və klapanın faktiki işləmə temperaturundan aşağı olmalıdır və müalicə müddəti 2 ~ 4 saat olmalıdır. Lazım gələrsə, birdən çox aşağı temperatur müalicəsi və ya müvafiq yaşlanma müalicəsi aparıla bilər. Yuxarıda göstərilən tədbirlərə əlavə olaraq, möhürləmə səthinin deformasiyasının möhürləmə performansına təsirini azaltmaq üçün struktur dizayn da nəzərə alınmalıdır, məsələn, qapı klapanlarının dizaynında, top klapanları və kəpənək klapanları elastik sızdırmazlıq strukturunun istifadəsini nəzərdən keçirə bilər, buna görə də aşağı temperatur deformasiyasını qismən kompensasiya etmək olar. Qlobus klapan üçün konusvari möhür strukturu olmalıdır, belə ki, kiçik təsirin sızdırmazlıq səthində aşağı temperatur deformasiyası.
3. Aşağı temperaturun klapanın sızdırmazlığına təsiri
3.1 Kök qablaşdırma
Aşağı temperaturda rezin materialın qüsurları və əksər qeyri-metal materialların soyuq kövrək və ciddi soyuq axın fenomeni səbəbindən, aşağı temperaturlu klapanın gövdəsi və klapan gövdəsi arasındakı sızdırmazlıq dizaynı sızdırmazlıq halqasının formasından istifadə edə bilməz. yalnız qablaşdırma qutusunun möhürləyici quruluşundan və körüklərin möhürləyici quruluşundan istifadə edin. Ümumi körük möhürü mühitdə istifadə olunur, iz sızmasına imkan vermir və qablaşdırma halları üçün uyğun deyil, onun bir qatlı strukturunun ömrü çox qısadır, çox qatlı quruluşun dəyəri yüksəkdir, emal çətindir, buna görə ümumiyyətlə deyil istifadə olunur.
Doldurma qutusunun möhürləyici quruluşu istehsalı və emal edilməsi asandır, saxlanması və dəyişdirilməsi asandır və praktik tətbiqdə olduqca yaygındır. Bununla belə, qablaşdırmanın ümumi işləmə temperaturu -40 ℃-dən aşağı ola bilməz. Qablaşdırmanın sızdırmazlığını təmin etmək üçün aşağı temperaturlu klapanın qablaşdırma qutusu cihazı ətraf mühitin temperaturuna yaxın şəraitdə işlədilməlidir. Aşağı temperaturda, temperaturun azalması ilə doldurucunun elastikliyi tədricən yox olur və sızma qabiliyyəti azalır. Qablaşdırma və klapan kök buzunun səbəb olduğu media sızması səbəbindən klapan sapının normal işləməsinə təsir edəcək, həm də klapan sapının hərəkəti səbəbindən qablaşdırma cızıqları ciddi sızmalara səbəb olacaq. Buna görə, normal şəraitdə, aşağı temperaturlu klapan qablaşdırmasının 0 ℃-dən yuxarı bir temperaturda işləməsi tələb olunur ki, bu da uzun boyunlu klapan qapaq strukturunun dizaynını tələb edir ki, qablaşdırma qutusu aşağı temperatur mühitindən uzaq olsun və qablaşdırma seçimi. aşağı temperatur xüsusiyyətləri ilə. Tez-tez istifadə olunan doldurucular politetrafloroetilen, asbest, hopdurulmuş politetrafloroetilen asbest ipi və çevik qrafitdir, bunlar arasında asbest keçiriciliyin sızmasının qarşısını ala bilmədiyi üçün politetrafloroetilen xətti genişlənmə əmsalı çox böyükdür, soyuq axın fenomeni ümumiyyətlə istifadə edilmir. Çevik qrafit əla bir sızdırmazlıq materialıdır, qaz, maye keçirməz, sıxılma dərəcəsi 40% -dən çox, elastiklik 15% -dən çox, stresin rahatlaşması 5% -dən azdır, aşağı bərkidici təzyiq möhürlənə bilər. O, həmçinin öz-özünə sürtgü qabiliyyətinə malikdir, klapan qablaşdırması kimi istifadə olunan qablaşdırma və klapan kökünün aşınmasını effektiv şəkildə qarşısını ala bilər, onun sızdırmazlıq performansı ənənəvi asbest materialından açıq-aydın daha yaxşıdır, buna görə də ən mükəmməl sızdırmazlıq materiallarından biridir.
Doldurucu ümumiyyətlə qeyri-metal material olduğundan, xətti genişlənmə əmsalı metal doldurucu qutudan və klapan sapından xeyli böyükdür. Buna görə də, otaq temperaturunda yığılan qablaşdırma müəyyən bir temperatura düşdükdə, onun büzülməsi qablaşdırma dəliyi və klapan sapından daha böyük olur və bu, əvvəlcədən yükləmə təzyiqinin azalması səbəbindən sızmaya səbəb ola bilər. Dizaynda qablaşdırma vəzi boltu bir neçə qrup disk yay contaları ilə əvvəlcədən yüklənə bilər ki, qablaşdırmanın sızdırmazlıq təsirini təmin etmək üçün aşağı temperaturda qablaşdırmanın əvvəlcədən yükləmə qüvvəsi davamlı olaraq kompensasiya edilə bilər.
ABŞ-da Garlock şirkəti tərəfindən istehsal olunan aşağı sızma birləşmiş gövdə qablaşdırması, son halqa karbon lifli hörülmüş disk kökündən hazırlanmışdır, sızdırmazlıq halqası kubok və konus quruluşu və radial genişlənmə vasitəsilə yüksək saflıqda almaz teksturalı qrafit zolaq qəlibindən hazırlanmışdır. xüsusiyyətləri, beləliklə, sızdırmazlıq performansı yaxşılaşdırılır.
Kök materialının aşağı temperatur deformasiyası qablaşdırmanın sızdırmazlıq qabiliyyətinə də təsir edəcəkdir. Buna görə də, klapan gövdəsi, qapaq örtüyü, möhürləyici aksesuar materialları kimi, aşağı temperatur deformasiyasının kiçik olması üçün gövdə də bitirdikdən sonra kriogen emal edilməlidir. Bundan əlavə, kriogen gövdə materialında istifadə olunan austenitik paslanmayan polad səth sərtliyini yaxşılaşdırmaq üçün istiliklə müalicə oluna bilmədiyi üçün gövdə və qablaşdırma arasındakı birləşmənin bir-birini əzmək ehtimalı daha yüksəkdir və nəticədə qablaşdırmada sızma baş verir. Buna görə də, səthin sərtliyini yaxşılaşdırmaq üçün gövdə səthi sərt xrom və ya nitridlə örtülməlidir.
3.2 Orta flanş contası
Valfın həm orta flanş möhürü, həm də flanş birləşdirici klapanın xarici əlaqəsi ümumiyyətlə contalar şəklindədir. Conta materialı aşağı temperaturda sərtləşəcək və plastikliyi azaldacağı üçün aşağı temperaturlu klapanlar üçün conta daha yüksək tələblərə malikdir. Normal temperaturda, aşağı temperaturda və temperatur dəyişikliklərində etibarlı sızdırmazlıq və bərpaya malik olmalıdır. Aşağı temperaturun contanın sızdırmazlığına təsiri hərtərəfli nəzərə alınmalıdır.
Tez-tez istifadə olunan conta sızdırmazlıq formalarına görə, temperaturun azalması ilə boltun uzunluğu, conta və flanş qalınlığı daralacaq. Aşağı temperaturda contaların etibarlı sızdırmazlığını təmin etmək üçün ona əməl edilməlidir
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 daxil edin
ΔH1 — Bolt qurğusunun dartılma deformasiyası, mm
Δ H1 = 1 / E1H siqma
ΔHT1 — ΔT temperatur diapazonunda boltun büzülməsi, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — ΔT temperatur zonasında contanın büzülməsi, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — ΔT temperatur zonasında yuxarı və aşağı flanşların büzülməsi, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Boltun əvvəlcədən yüklənməsi, N/mm
E1 — boltun elastik modulu, N/mm
α1, α2, α3 — müvafiq olaraq bolt, conta və flanş materiallarının xətti genişlənmə əmsalıdır, mm/m
H, H - mm
Conta möhürü otaq temperaturundan nəzərdə tutulmuş iş aşağı temperaturuna çatdıqda, yuxarı və aşağı flanşların büzülməsi və contanın büzülməsinin cəmi boltun büzülməsi və boltun dartılma deformasiyasının cəmindən az olmalıdır. montaj, belə ki, conta hələ də iş temperaturunda əvvəlcədən yükləmənin bir hissəsinə malik olmasını və sızdırmazlıq qabiliyyətini qoruyub saxlamasını təmin edir.
Buna görə dizaynda dörd aspekt nəzərə alınmalıdır. ① Bolt aşağı temperaturda daha böyük büzülməyə malik daha böyük xətti genişlənmə əmsalı olan materialdan hazırlanmışdır. ② Flanş ΔHT3-ü azaltmaq üçün daha kiçik xətti genişlənmə əmsalı olan materialdan hazırlanır. ③ Contanın qalınlığını azaldın və conta kimi kiçik xətti genişlənmə əmsalı olan materialdan istifadə edin. (4) Boltların dartılma deformasiyasını artırın.
-100 ℃-dən aşağı temperaturlu klapanlar üçün gövdə materialı və bolt materialı ümumiyyətlə austenit paslanmayan poladdan hazırlanır, xətti genişlənmə əmsalı eynidir, buna görə də uyğun conta materialını seçmək və boltların dartılma deformasiyasını artırmaq daha vacibdir. İdeal aşağı temperaturlu conta materialı, otaq temperaturunda onun sərtliyi aşağıdır, aşağı temperaturda elastiklik yaxşı ola bilər, xətti genişlənmə əmsalı kiçikdir və müəyyən mexaniki gücə malikdir. Praktik tətbiqlərdə, ümumiyyətlə asbest və ya politetrafluoretilen və ya çevik qrafitlə doldurulmuş paslanmayan polad lentdən hazırlanmış dolama contaları istifadə olunur və çevik qrafit və paslanmayan poladdan hazırlanmış dolama contalarının sızdırmazlıq effekti idealdır. Boltun artan dartılma deformasiyasına gəldikdə, bolt quraşdırmanın əvvəlcədən yüklənməsinin həddi ilə əlaqədar olaraq, artan marja çox deyil, buna görə də disk yay contasını kompensasiya etmək üçün təyin etmək olar.