Οι απαιτήσεις χρήσης και στεγανοποίησης της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας πώς να επιλέξετε το υλικό της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας

Οι απαιτήσεις χρήσης και στεγανοποίησης της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας πώς να επιλέξετε το υλικό της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας

2. Η επίδραση της χαμηλής θερμοκρασίας στην απόδοση στεγανοποίησης της βαλβίδας
2.1 Μη μεταλλικά ζεύγη στεγανοποίησης
Οι σφαιρικές βαλβίδες και οι βαλβίδες πεταλούδας που λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιούν γενικά ζεύγη σφράγισης από μέταλλο προς μη μεταλλικό υλικό. Λόγω της υψηλής ελαστικότητας των μη μεταλλικών υλικών, η ειδική πίεση που απαιτείται για τη σφράγιση είναι μικρή, επομένως η σφράγιση είναι καλή. Ωστόσο, σε χαμηλή θερμοκρασία, επειδή ο συντελεστής διαστολής των μη μεταλλικών υλικών είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν των μεταλλικών υλικών, η συρρίκνωση της χαμηλής θερμοκρασίας και η συρρίκνωση των μεταλλικών σφραγίδων, των σωμάτων βαλβίδων και άλλων εξαρτημάτων είναι πολύ διαφορετικές, γεγονός που οδηγεί σε σοβαρή μείωση της ειδικής πίεσης στεγανοποίησης και το αποτέλεσμα της σφράγισης δεν μπορεί να σφραγιστεί. Τα περισσότερα μη μεταλλικά υλικά σκληραίνουν και γίνονται εύθραυστα σε κρυογονικές θερμοκρασίες, χάνοντας σκληρότητα, με αποτέλεσμα την ψυχρή ροή και τη χαλάρωση του στρες. Όπως το καουτσούκ σε θερμοκρασία χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του γυαλιού του, θα χάσει εντελώς την ελαστικότητα, θα γίνει υαλώδες, θα χάσει τη στεγανότητά του. Επιπλέον, το καουτσούκ δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βαλβίδες LNG επειδή έχει διαστολή φυσαλίδων σε μέσο LNG. Ως εκ τούτου, επί του παρόντος, στο σχεδιασμό της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας, η γενική θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από -70℃ δεν χρησιμοποιείτε πλέον μη μεταλλικά βοηθητικά υλικά σφράγισης ή μη μεταλλικά υλικά μέσω ειδικής διαδικασίας σε μεταλλικό και μη μεταλλικό σύνθετο τύπο δομής.
Σύμφωνα με ξένα αρχεία, ορισμένα μη μεταλλικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν καλά σε κρυογονική κατάσταση. Στη δεκαετία του 1970, το «slip shod», ένα νέο πλαστικό από την Irish Alloy Co., LTD., ήταν ένα είδος πολυαιθυλενίου εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους, το οποίο είχε καλή σκληρότητα στους -269 ° C, δεν έσπασε υπό κάποια πίεση πρόσκρουσης. και διατήρησε σημαντική αντοχή στη φθορά. Το πλαστικό Mylar που αναπτύχθηκε στη Γαλλία εξακολουθεί να είναι αρκετά ελαστικό σε θερμοκρασία υγρού υδρογόνου (-253℃). Το πολυανθρακικό σφραγιστικό στήριγμα του HT Lomanenko της πρώην Σοβιετικής Ένωσης δοκιμάστηκε σε υγρό άζωτο (-196℃). Τα δεδομένα δείχνουν ότι το πολυανθρακικό έχει καλό στεγανοποιητικό αποτέλεσμα σε χαμηλή θερμοκρασία.
2.2 Ζεύγος μεταλλικών σφραγίδων
Υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, η αντοχή και η σκληρότητα των μεταλλικών υλικών αυξάνεται, η πλαστικότητα και η σκληρότητα μειώνονται, παρουσιάζοντας διαφορετικούς βαθμούς ψυχρού εύθραυστου φαινομένου χαμηλής θερμοκρασίας, επηρεάζουν σοβαρά την απόδοση και την ασφάλεια της βαλβίδας. Προκειμένου να αποφευχθεί η εύθραυστη θραύση υλικών σε χαμηλή θερμοκρασία, κατά το σχεδιασμό βαλβίδων χαμηλής θερμοκρασίας, τα υλικά από φερριτικό ανοξείδωτο χάλυβα χρησιμοποιούνται γενικά όταν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από -100℃, ενώ όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από -100℃, η βαλβίδα σώμα, κάλυμμα βαλβίδας, στέλεχος βαλβίδας και έδρα στεγανοποίησης χρησιμοποιούνται κυρίως με ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα με επίκεντρο κυβικό πλέγμα, χαλκό και κράμα χαλκού, αλουμίνιο και κράμα αλουμινίου κ.λπ. Επειδή όμως η σκληρότητα του αλουμινίου και του κράματος αλουμινίου δεν είναι υψηλή, η αντοχή στην τριβή και η αντοχή στην τριβή της επιφάνειας στεγανοποίησης είναι κακή, επομένως χρησιμοποιείται σπάνια στη βαλβίδα χαμηλής θερμοκρασίας. Χρησιμοποιήστε γενικά υλικά από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, που χρησιμοποιούνται συνήθως 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L) κ.λπ., αυτά τα υλικά δεν έχουν χαμηλή θερμοκρασία κρύα εύθραυστη κρίσιμη θερμοκρασία, κάτω από συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, μπορούν ακόμα να διατηρήσουν υψηλή σκληρότητα.
Ωστόσο, ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας ως βοηθητικό υλικό μεταλλικής στεγανοποίησης βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας έχει επίσης ορισμένες ελλείψεις. Επειδή τα περισσότερα από αυτά τα υλικά βρίσκονται σε μετασταθερή κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου, ο ωστενίτης στο υλικό μετατρέπεται σε μαρτενσίτη όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το σημείο μετάβασης φάσης (MS). Για σωματοκεντρικό κυβικό πλέγμα μαρτενσίτη, η πυκνότητα είναι χαμηλότερη από εκείνη του ωστενίτη με επίκεντρο κυβικό πλέγμα, και επειδή ορισμένα άτομα άνθρακα ρυθμίζουν τη ρύθμιση θέσης κυβικού πλέγματος στο κέντρο του σώματος, κάνουν το πλέγμα κατά μήκος της ανάπτυξης του άξονα C, επομένως η αύξηση του όγκου αλλάζει που προκαλείται από εσωτερική καταπόνηση, αρχικά μετά την λείανση πληροί τις απαιτήσεις στεγανοποίησης της παραμόρφωσης λυγισμού της επιφάνειας στεγανοποίησης, με αποτέλεσμα αστοχία σφράγισης.
Εκτός από την αστοχία παραμόρφωσης της επιφάνειας στεγανοποίησης που προκαλείται από μετασχηματισμό φάσης χαμηλής θερμοκρασίας, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας κάθε τμήματος ή της διαφοράς φυσικών ιδιοτήτων μεταξύ διαφορετικών υλικών, με αποτέλεσμα την ανομοιόμορφη συρρίκνωση, θα εμφανιστεί επίσης τάση μεταβολής της θερμοκρασίας. Όταν η τάση είναι κάτω από το όριο ελαστικότητας του υλικού, δημιουργείται μια αναστρέψιμη ελαστική παραμόρφωση στην επιφάνεια στεγανοποίησης. Όταν η τάση θερμοκρασίας ενός εξαρτήματος υπερβαίνει το όριο διαρροής του υλικού, τα μέρη θα έχουν μη αναστρέψιμη παραμόρφωση και παραμόρφωση, η οποία θα προκαλέσει επίσης αστοχία της επιφάνειας στεγανοποίησης και θα επηρεάσει το αποτέλεσμα στεγανοποίησης.
Λόγω της επίδρασης της χαμηλής θερμοκρασίας στο μεταλλικό ζεύγος στεγανοποίησης, πρέπει να ληφθούν αντίστοιχα μέτρα για να γίνει μικρή η παραμόρφωση της μεταλλικής επιφάνειας σφράγισης ή η παραμόρφωση της επιφάνειας σφράγισης έχει μικρή επίδραση στην απόδοση στεγανοποίησης. Πρώτον, όσον αφορά τα υλικά, θα πρέπει να προσπαθήσουμε να επιλέξουμε υλικά με υψηλή σταθερότητα μεταλλογραφικής δομής (όπως 316L αλλά με υψηλό κόστος). Δεύτερον, για το σώμα, το κάλυμμα, το στέλεχος, η σφράγιση και άλλα ωστενιτικά υλικά κατασκευασμένα από μέρη πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία σε χαμηλή θερμοκρασία, έτσι ώστε ο μετασχηματισμός μαρτενσίτη και η παραμόρφωση του υλικού να πραγματοποιηθεί πλήρως πριν από το φινίρισμα. Η θερμοκρασία της επεξεργασίας χαμηλής θερμοκρασίας πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία αλλαγής φάσης υλικού (MS) και χαμηλότερη από την πραγματική θερμοκρασία λειτουργίας της βαλβίδας και ο χρόνος επεξεργασίας πρέπει να είναι 2 ~ 4 ώρες. Εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να πραγματοποιηθεί πολλαπλή επεξεργασία χαμηλής θερμοκρασίας ή κατάλληλη θεραπεία γήρανσης. Εκτός από τα παραπάνω μέτρα, ο δομικός σχεδιασμός θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη για τη μείωση της επίδρασης της παραμόρφωσης της επιφάνειας στεγανοποίησης στην απόδοση στεγανοποίησης, όπως στο σχεδιασμό των βαλβίδων πύλης, οι σφαιρικές βαλβίδες και οι βαλβίδες πεταλούδας μπορούν να εξετάσουν τη χρήση ελαστικής δομής στεγανοποίησης, έτσι ότι η παραμόρφωση χαμηλής θερμοκρασίας μπορεί να αντισταθμιστεί μερικώς. Για τη βαλβίδα υδρόγειο θα πρέπει να είναι κωνική δομή σφράγισης, έτσι ώστε η χαμηλή θερμοκρασία παραμόρφωση στην επιφάνεια στεγανοποίησης της μικρής πρόσκρουσης.
3. Επίδραση της χαμηλής θερμοκρασίας στην απόδοση στεγανοποίησης της βαλβίδας
3.1 Συσκευασία στελέχους
Λόγω των ελαττωμάτων του ελαστικού υλικού σε χαμηλή θερμοκρασία και του ψυχρού εύθραυστου και σοβαρού φαινομένου ψυχρής ροής των περισσότερων μη μεταλλικών υλικών, ο σχεδιασμός στεγανοποίησης μεταξύ του στελέχους και του σώματος της βαλβίδας της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει τη μορφή δακτυλίου στεγανοποίησης. χρησιμοποιήστε μόνο τη δομή σφράγισης του κουτιού συσκευασίας και τη δομή σφράγισης φυσητήρων. Η γενική στεγανοποίηση φυσητήρων χρησιμοποιείται στο μέσο δεν επιτρέπει διαρροή ίχνους και δεν είναι κατάλληλη για περιπτώσεις συσκευασίας, η διάρκεια ζωής της δομής ενός στρώματος είναι πολύ μικρή, το κόστος της δομής πολλαπλών στρωμάτων είναι υψηλό, η επεξεργασία είναι δύσκολη, επομένως γενικά δεν μεταχειρισμένος.
Η δομή στεγανοποίησης του κουτιού γέμισης είναι εύκολη στην κατασκευή και επεξεργασία, εύκολη στη συντήρηση και αντικατάσταση και είναι αρκετά συνηθισμένη στην πρακτική εφαρμογή. Ωστόσο, η γενική θερμοκρασία εργασίας της συσκευασίας δεν μπορεί να είναι χαμηλότερη από -40℃. Προκειμένου να διασφαλιστεί η απόδοση στεγανοποίησης της συσκευασίας, η συσκευή κουτιού συσκευασίας της βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας θα πρέπει να λειτουργεί υπό συνθήκες κοντά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε χαμηλή θερμοκρασία, με τη μείωση της θερμοκρασίας, η ελαστικότητα του πληρωτικού σταδιακά εξαφανίζεται και η στεγανή απόδοση μειώνεται. Λόγω της διαρροής μέσων που προκαλείται από τη συσκευασία και τον πάγο του στελέχους βαλβίδας, θα επηρεάσει την κανονική λειτουργία του στελέχους της βαλβίδας, αλλά και λόγω της κίνησης του στελέχους της βαλβίδας θα στοιχίσει γρατσουνιές, προκαλώντας σοβαρή διαρροή. Επομένως, υπό κανονικές συνθήκες, η συσκευασία βαλβίδας χαμηλής θερμοκρασίας απαιτείται να λειτουργεί σε θερμοκρασία πάνω από 0 ℃, η οποία απαιτεί το σχεδιασμό της δομής του καλύμματος βαλβίδας με μακρύ λαιμό, έτσι ώστε το κιβώτιο στεγανοποίησης να απέχει από το μέσο χαμηλής θερμοκρασίας και την επιλογή συσκευασίας με χαρακτηριστικά χαμηλής θερμοκρασίας. Συχνά χρησιμοποιούμενα πληρωτικά είναι πολυτετραφθοροαιθυλένιο, αμίαντος, εμποτισμένο σχοινί αμιάντου από πολυτετραφθοροαιθυλένιο και εύκαμπτος γραφίτης, μεταξύ των οποίων, επειδή ο αμίαντος δεν μπορεί να αποφύγει τη διαρροή διαπερατότητας, ο γραμμικός συντελεστής διαστολής πολυτετραφθοροαιθυλενίου είναι πολύ μεγάλος, το φαινόμενο ψυχρής ροής είναι σοβαρό, οπότε γενικά δεν χρησιμοποιείται. Ο εύκαμπτος γραφίτης είναι ένα εξαιρετικό υλικό στεγανοποίησης, το αέριο, το υγρό είναι αδιαπέραστα, ο ρυθμός συμπίεσης είναι μεγαλύτερος από 40%, η ελαστικότητα είναι μεγαλύτερη από 15%, η χαλάρωση τάσης είναι μικρότερη από 5%, η χαμηλότερη πίεση στερέωσης μπορεί να σφραγιστεί. Έχει επίσης αυτο-λιπαντικότητα, που χρησιμοποιείται ως συσκευασία βαλβίδας μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τη συσσώρευση και τη φθορά του στελέχους βαλβίδας, η απόδοση σφράγισης είναι προφανώς καλύτερη από το παραδοσιακό υλικό αμιάντου, επομένως είναι ένα από τα πιο εξαιρετικά υλικά στεγανοποίησης.
Επειδή το πληρωτικό είναι γενικά μη μεταλλικό υλικό, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής είναι πολύ μεγαλύτερος από το μεταλλικό κουτί πλήρωσης και το στέλεχος της βαλβίδας. Επομένως, όταν το παρέμβυσμα που συναρμολογείται σε θερμοκρασία δωματίου πέσει σε μια ορισμένη θερμοκρασία, η συρρίκνωσή του είναι μεγαλύτερη από αυτή της οπής πλήρωσης και του στελέχους της βαλβίδας, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει διαρροή λόγω της μείωσης της πίεσης προφόρτισης. Στο σχέδιο, ο κοχλίας του στυπιοθλίπτη στεγανοποίησης μπορεί να προφορτωθεί με πολλαπλές ομάδες φλάντζες δισκοειδούς ελατηρίου, έτσι ώστε η δύναμη προφόρτισης του παρεμβύσματος σε χαμηλή θερμοκρασία να μπορεί να αντισταθμίζεται συνεχώς για να διασφαλιστεί η στεγανοποίηση του παρεμβύσματος.
Η συσκευασία συνδυασμένου στελέχους χαμηλής διαρροής που παράγεται από την Garlock Company στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο ακραίος δακτύλιος είναι κατασκευασμένος από πλεγμένη ρίζα δίσκου από ανθρακονήματα, ο δακτύλιος στεγανοποίησης είναι κατασκευασμένος από χύτευση λωρίδων γραφίτη με υφή διαμαντιού υψηλής καθαρότητας, μέσω της δομής κυπέλλου και κώνου και ακτινικής διαστολής χαρακτηριστικά, έτσι ώστε να βελτιώνεται η απόδοση σφράγισης.
Η παραμόρφωση χαμηλής θερμοκρασίας του υλικού στελέχους θα επηρεάσει επίσης την απόδοση στεγανοποίησης της συσκευασίας. Ως εκ τούτου, το ίδιο με το σώμα της βαλβίδας, το κάλυμμα της βαλβίδας, τα βοηθητικά υλικά σφράγισης, το στέλεχος πρέπει επίσης να είναι κρυογονική επεξεργασία μετά το φινίρισμα, προκειμένου να γίνει η παραμόρφωση χαμηλής θερμοκρασίας είναι μικρή. Επιπλέον, επειδή ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας που χρησιμοποιείται στο κρυογονικό υλικό στελέχους δεν μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία για να βελτιωθεί η σκληρότητα της επιφάνειας, η άρθρωση μεταξύ του στελέχους και της συσκευασίας είναι πιο πιθανό να μωλωπίσει η μία την άλλη, με αποτέλεσμα τη διαρροή στη συσκευασία. Επομένως, η επιφάνεια του στελέχους πρέπει να επιστρωθεί με σκληρό χρώμιο ή νιτρίδιο για να βελτιωθεί η σκληρότητα της επιφάνειας.
3.2 Φλάντζα μεσαίας φλάντζας
Τόσο η στεγανοποίηση της μεσαίας φλάντζας της βαλβίδας όσο και η εξωτερική σύνδεση της βαλβίδας σύνδεσης φλάντζας έχουν γενικά τη μορφή παρεμβυσμάτων. Δεδομένου ότι το υλικό φλάντζας θα σκληρύνει και θα μειώσει την πλαστικότητα σε χαμηλή θερμοκρασία, η φλάντζα για βαλβίδες χαμηλής θερμοκρασίας έχει υψηλότερες απαιτήσεις. Πρέπει να έχει αξιόπιστη σφράγιση και ανάκτηση σε κανονική θερμοκρασία, χαμηλή θερμοκρασία και αλλαγές θερμοκρασίας. Η επίδραση της χαμηλής θερμοκρασίας στην απόδοση στεγανοποίησης της φλάντζας θα πρέπει να εξεταστεί διεξοδικά.
Σύμφωνα με τις κοινώς χρησιμοποιούμενες μορφές στεγανοποίησης φλάντζας, το μήκος του μπουλονιού, το πάχος της φλάντζας και της φλάντζας θα συρρικνωθούν καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Για να εξασφαλιστεί η αξιόπιστη στεγανοποίηση της φλάντζας σε χαμηλή θερμοκρασία, πρέπει να τηρείται
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Πληκτρολογήστε το
ΔH1 — Παραμόρφωση εφελκυσμού του συγκροτήματος μπουλονιών, mm
Δ Η1 = 1 / Ε1Η σίγμα
ΔHT1 — Συρρίκνωση μπουλονιών σε εύρος θερμοκρασίας ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alpha 1
ΔHT — συρρίκνωση της φλάντζας στη ζώνη θερμοκρασίας ΔT, mm
Δ HT = alpha 2 Δ h T
ΔHT3 — Συρρίκνωση άνω και κάτω φλάντζας στη ζώνη θερμοκρασίας ΔT, mm
Δ HT3 = alpha 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Προφόρτιση μπουλονιού, N/mm
E1 — μέτρο ελαστικότητας μπουλονιού, N/mm
α1, α2, α3 — είναι ο γραμμικός συντελεστής διαστολής των υλικών μπουλονιού, φλάντζας και φλάντζας, αντίστοιχα, mm/m
H, H – mm
Όταν το στεγανοποιητικό παρέμβυσμα φτάσει στη σχεδιασμένη χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας από τη θερμοκρασία δωματίου, το άθροισμα της συρρίκνωσης της άνω και κάτω φλάντζας και της συρρίκνωσης της φλάντζας πρέπει να είναι μικρότερο από το άθροισμα της συρρίκνωσης του μπουλονιού και της παραμόρφωσης εφελκυσμού του μπουλονιού συναρμολόγηση, έτσι ώστε να διασφαλίζεται ότι η φλάντζα εξακολουθεί να έχει μέρος της προφόρτισης στη θερμοκρασία εργασίας και να διατηρεί την ικανότητα στεγανοποίησης.
Κατά συνέπεια, τέσσερις πτυχές θα πρέπει να ληφθούν υπόψη στο σχεδιασμό. ① Το μπουλόνι είναι κατασκευασμένο από υλικό με μεγαλύτερο γραμμικό συντελεστή διαστολής, το οποίο έχει μεγαλύτερη συρρίκνωση σε χαμηλή θερμοκρασία. ② Η φλάντζα είναι κατασκευασμένη από υλικό με μικρότερο γραμμικό συντελεστή διαστολής για μείωση του ΔHT3. ③ Μειώστε το πάχος της φλάντζας και χρησιμοποιήστε το υλικό με μικρό γραμμικό συντελεστή διαστολής ως φλάντζα. (4) Αυξήστε την παραμόρφωση εφελκυσμού των μπουλονιών.
Για βαλβίδες χαμηλής θερμοκρασίας κάτω από -100℃, το υλικό σώματος και το υλικό μπουλονιών είναι γενικά κατασκευασμένα από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, ο γραμμικός συντελεστής διαστολής είναι ο ίδιος, επομένως είναι πιο σημαντικό να επιλέξετε το κατάλληλο υλικό φλάντζας και να αυξήσετε την παραμόρφωση εφελκυσμού των μπουλονιών. Ιδανικό υλικό φλάντζας χαμηλής θερμοκρασίας, σε θερμοκρασία δωματίου η σκληρότητά του είναι χαμηλή, σε χαμηλή θερμοκρασία η ελαστικότητα μπορεί να είναι καλή, ο γραμμικός συντελεστής διαστολής είναι μικρός και έχει μια ορισμένη μηχανική αντοχή. Σε πρακτικές εφαρμογές, χρησιμοποιούνται γενικά παρεμβύσματα περιέλιξης από ανοξείδωτη ταινία γεμάτη με αμίαντο ή πολυτετραφθοροαιθυλένιο ή εύκαμπτο γραφίτη και το αποτέλεσμα στεγανοποίησης των παρεμβυσμάτων περιέλιξης από εύκαμπτο γραφίτη και ανοξείδωτο χάλυβα είναι ιδανικό. Όσον αφορά την αυξημένη παραμόρφωση εφελκυσμού του μπουλονιού, λόγω του ορίου της προφόρτισης της εγκατάστασης του μπουλονιού, το αυξημένο περιθώριο δεν είναι πολύ, επομένως μπορεί να θεωρηθεί ότι ρυθμίζεται η φλάντζα του δίσκου ελατηρίου για αντιστάθμιση.