Tenperatura baxuko balbularen erabilera eta zigilatzeko baldintzak nola aukeratu tenperatura baxuko balbularen materiala

Tenperatura baxuko balbularen erabilera eta zigilatzeko baldintzak nola aukeratu tenperatura baxuko balbularen materiala

2. Tenperatura baxuaren eragina balbularen zigilatzeko errendimenduan
2.1 Metalezkoak ez diren zigilatzeko bikoteak
Giro-tenperaturan lan egiten duten bola-balbulek eta tximeleta-balbulek, oro har, metalezko material ez-metalikoko zigiluen bikoteak erabiltzen dituzte. Material ez-metalikoen elastikotasun handia dela eta, zigilatzeko behar den presio espezifikoa txikia da, beraz, zigilatzea ona da. Hala ere, tenperatura baxuan, metalezko ez diren materialen hedapen-koefizientea metalezko materialena baino askoz handiagoa denez, tenperatura baxuaren uzkurdura eta metalezko zigiluak, balbula-gorputzak eta beste piezen uzkurtzea oso desberdinak dira, eta horrek eragiten du. zigilatzeko presio espezifikoaren murrizketa larria eta zigilatzeko emaitza ezin da zigilatu. Metalezkoak ez diren material gehienak zurrundu egiten dira eta hauskor bihurtzen dira tenperatura kriogenikoan, gogortasuna galduz, fluxu hotza eta estresa erlaxatuz. Esaterako, kautxua bere beira-tenperatura baino tenperatura baxuagoan, elastikotasuna erabat galduko du, beira bihurtuko da, estutasuna galduko du. Horrez gain, kautxua ezin da GNL balbuletarako erabili, burbuilen hedapena duelako GNL medioan. Hori dela eta, gaur egun tenperatura baxuko balbularen diseinuan, tenperatura orokorra -70 ℃ baino baxuagoa da, jada ez metalezko zigilatzeko material osagarriak erabili, edo metalezkoak ez diren materialak prozesu berezi baten bidez metal eta ez-metalezko egitura konposatu mota batean sartu.
Atzerriko erregistroen arabera, metalezkoak ez diren material batzuk ondo erabil daitezke egoera kriogenikoan. 1970eko hamarkadan, "slip shod", Irish Alloy Co., LTD.-en plastiko berri bat, pisu molekular ultra altuko polietileno moduko bat zen, -269 °C-tan gogortasun ona zuena, ez zen apurtzen inpaktu tentsio jakin batean, eta higadura erresistentzia handia mantendu zuen. Frantzian garatutako Mylar plastikoa nahiko elastikoa da oraindik hidrogeno likidoaren tenperaturan (-253 ℃). Sobietar Batasun ohiko HT Lomanenkoren polikarbonatozko zigiluaren euskarria nitrogeno likidoan (-196 ℃) probatu zen. Datuek erakusten dute polikarbonatoak zigilatzeko efektu ona duela tenperatura baxuan.
2.2 Metalezko zigilu bikotea
Tenperatura baxuaren egoeran, metalezko materialen indarra eta gogortasuna handitu egiten da, plastikotasuna eta gogortasuna gutxitzen dira, tenperatura baxuko fenomeno hauskor hotzaren gradu desberdinak erakutsiz, balbularen errendimendua eta segurtasuna larriki eragiten dute. Tenperatura baxuko materialen haustura baxuko tentsioa saihesteko, tenperatura baxuko balbulak diseinatzean, altzairu herdoilgaitzezko material ferritikoak erabiltzen dira orokorrean tenperatura -100 ℃ baino handiagoa denean, eta tenperatura -100 ℃ baino txikiagoa denean, balbula. gorputza, balbulen estalkia, balbula-zurtoina eta zigilatzeko eserlekua aurpegi-zentratutako sare kubikoarekin erabiltzen dira gehienbat altzairu herdoilgaitz austenitikoarekin, kobrearekin eta kobrezko aleazioarekin, aluminioarekin eta aluminio-aleazioa, etab. Baina aluminioaren eta aluminio-aleazioaren gogortasuna handia ez denez, zigilatzeko gainazalaren urradura-erresistentzia eta urradura-erresistentzia eskasa da, beraz, oso gutxitan erabiltzen da tenperatura baxuko balbulan. Oro har, altzairu herdoilgaitzezko material austenitikoak erabili ohi dira, 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L), etab., material hauek ez dute tenperatura baxuko hotz hauskorraren tenperatura kritikorik, tenperatura baxuko baldintzetan, oraindik gogortasun handia mantentzen dute.
Hala ere, altzairu herdoilgaitz austenitikoak tenperatura baxuko balbula metalezko zigiluen material osagarri gisa gabezia batzuk ere baditu. Material horietako gehienak giro-tenperaturan egoera metaegonkor batean daudenez, materialaren austenita martensita bihurtzen da tenperatura fase-trantsizio-puntutik (MS) azpitik jaisten denean. Martensita-dentsitatearen gorputz-zentratutako sare kubikoa austenitaren aurpegi-zentratutako sare kubikoa baino txikiagoa da, eta karbono-atomo batzuek gorputz-zentratutako sare kubikoaren posizioaren erregulazioa antolatzen dutenez, sareak C ardatzaren hazkuntzan zehar egin, bolumenaren hazkundea aldatzen da. barne tentsioak eragindakoa, jatorriz artezketa egin ondoren zigilatzeko gainazalaren zigilatzeko deformazioaren zigilatzeko baldintzak betetzen ditu, zigiluaren hutsegitearen ondorioz.
Tenperatura baxuko fase-eraldaketak eragindako zigilatzeko gainazalaren deformazio-porrotaz gain, zati bakoitzaren tenperatura-diferentziagatik edo material desberdinen arteko propietate fisikoen desberdintasunaren ondorioz, uzkurtze irregularra eraginez, tenperatura-aldakuntzako estresa ere gertatuko da. Esfortzua materialaren muga elastikotik behera dagoenean, zigilatzeko gainazalean distortsio elastiko itzulgarria sortzen da. Pieza baten tenperatura-tentsioak materialaren etekin-muga gainditzen duenean, piezek distortsio eta deformazio itzulezinak izango dituzte, eta horrek zigilatzeko gainazalaren porrota ere eragingo du eta zigilatzeko efektuari eragingo dio.
Tenperatura baxuak metal zigilatzeko bikotean duen eragina kontuan hartuta, dagozkion neurriak hartu behar dira metal zigilatzeko gainazalaren deformazioa txikia izan dadin edo zigilatzeko gainazalaren deformazioak eragin txikia du zigilatzeko errendimenduan. Lehenik eta behin, materialei dagokienez, egitura metalografikoaren egonkortasun handia duten materialak aukeratzen saiatu behar dugu (316L adibidez baina kostu handikoa). Bigarrenik, gorputzerako, estalkia, zurtoina, zigilua eta piezaz egindako beste material austenitiko batzuk tenperatura baxuan prozesatu behar dira, materialaren martensita eraldaketa eta deformazioa guztiz burutu aurretik amaitu aurretik. Tenperatura baxuko tratamenduaren tenperatura materialaren fase-aldaketaren tenperatura (MS) baino txikiagoa izan behar da eta balbularen benetako lan-tenperatura baino txikiagoa izan behar du, eta tratamendu-denbora 2 ~ 4h izan behar da. Beharrezkoa bada, tenperatura baxuko tratamendu anitz egin daiteke edo zahartze tratamendu egokia. Goiko neurriez gain, egitura-diseinua ere kontuan hartu behar da zigilatzeko gainazaleko deformazioak zigilatzeko errendimenduan duen eragina murrizteko, esate baterako, ate-balbulen diseinuan, bola-balbulen eta tximeleta-balbulen zigilatzeko egitura elastikoen erabilera kontuan hartu dezakete, beraz. tenperatura baxuko deformazioa partzialki konpentsatu daitekeela. Globo balbula zigilatzeko egitura konikoa izan behar du, beraz, tenperatura baxuko deformazioa inpaktu txikiaren zigilatzeko gainazalean.
3. Tenperatura baxuaren eragina balbularen zigilatzeko errendimenduan
3.1 Zurtoinen bilketa
Tenperatura baxuan gomazko materialaren akatsen ondorioz eta material ez-metaliko gehienen fluxu hotz hauskor eta larriaren fenomenoa dela eta, zurtoinaren eta tenperatura baxuko balbularen gorputzaren arteko zigilatzeko diseinuak ezin du zigilatzeko eraztunaren forma erabili. bakarrik erabili ontziratzeko kutxa zigilatzeko egitura eta hauspoa zigilatzeko egitura. Hauspoen zigilu orokorrak ertainetan ez du aztarnarik isurtzen uzten eta ez da egokia ontziratzeko, geruza bakarreko egituraren bizitza oso laburra da, geruza anitzeko egituraren kostua handia da, prozesatzea zaila da, beraz, oro har, ez da. erabiltzen.
Betegarri-kutxaren zigilatzeko egitura fabrikatzeko eta prozesatzeko erraza da, mantentzen eta ordezkatzen erraza da eta nahiko ohikoa da aplikazio praktikoan. Hala ere, ontziaren lan-tenperatura orokorra ezin da -40 ℃ baino txikiagoa izan. Enbalatzeko zigilatzeko errendimendua ziurtatzeko, tenperatura baxuko balbularen paketatze-kutxa gailua giro-tenperaturatik hurbil dagoen baldintzapean funtzionatu behar da. Tenperatura baxuan, tenperatura jaitsi ahala, betegarriaren elastikotasuna pixkanaka desagertzen da eta ihesaren aurkako errendimendua gutxitzen da. Enbalajeak eta balbula zurtoin izotzak eragindako komunikabideen isurketak direla eta, balbula zurtoinaren funtzionamendu normalari eragingo dio, baina baita balbula zurtoinaren mugimenduaren ondorioz ontziratzeak marratu egingo dira, isurketa larriak eraginez. Hori dela eta, egoera normalean, tenperatura baxuko balbularen ontziratzeak 0 ℃-tik gorako tenperaturan lan egin behar du, eta horrek lepo luzeko balbulen estalkiaren egituraren diseinua eskatzen du, paketatze-kutxa tenperatura baxuko ertainetik urrun egon dadin eta paketatzearen aukeraketa. tenperatura baxuko ezaugarriekin. Gehien erabiltzen diren betegarriak politetrafluoroetilenoa, amiantoa, inpregnatutako politetrafluoroetileno amianto soka eta grafito malgua dira, horien artean, amiantoak ezin duelako iragazkortasun-ihesak saihestu, politetrafluoroetilenoaren hedapen koefiziente lineala oso handia da, hotz-fluxuaren fenomenoa larria da, beraz, oro har, ez da erabiltzen. Grafito malgua zigilatzeko material bikaina da, gasa, likidoa iragazgaitza da, konpresio-tasa % 40 baino handiagoa da, erresilientzia % 15 baino handiagoa da, estresaren erlaxazioa % 5 baino txikiagoa da, finkatzeko presioa txikiagoa zigilatu daiteke. Gainera, auto-lubrizitatea du, balbula-paketa gisa erabiltzen da ontziratzea eta balbula-zurtoinen higadura eraginkortasunez saihesteko, bere zigilatzeko errendimendua amiantozko material tradizionala baino hobea da, beraz, zigilatzeko material bikainenetako bat da.
Betegarria, oro har, metalezkoa ez den materiala denez, hedapen-koefiziente lineala metalezko betegarri-kutxa eta balbula zurtoina baino askoz handiagoa da. Hori dela eta, giro-tenperaturan muntatutako paketea tenperatura jakin batera jaisten denean, bere uzkurdura handiagoa da ontziratzeko zuloaren eta balbularen zurtoinarena baino, eta horrek ihesak eragin ditzake aurrekarga-presioaren jaitsieraren ondorioz. Diseinuan, paketatze-guruinaren torlojua disko udaberriko junta-talde anitzekin kargatu daiteke, tenperatura baxuan ontziaren aurrekarga-indarra etengabe konpentsatu ahal izateko ontziaren zigilatzeko efektua bermatzeko.
Garlock konpainiak Estatu Batuetan ekoitzitako isurketa baxuko zurtoin konbinatua, amaierako eraztuna karbono-zuntzez txirikordatutako disko-erroaz egina dago, zigilatzeko eraztuna purutasun handiko diamante ehundura grafito-banda molduratuz egina dago, kopa eta konoaren egituraren eta hedapen erradialaren bidez. ezaugarriak, zigilatzeko errendimendua hobetu dadin.
Zurtoinaren materialaren tenperatura baxuko deformazioak ontziaren zigilatzeko errendimenduari ere eragingo dio. Hori dela eta, balbula gorputza, balbula estalkia, material osagarriak zigilatzeko, zurtoina ere prozesatu kriogenikoa izan behar da amaitu ondoren, tenperatura baxuko deformazioa txikia izan dadin. Horrez gain, zurtoin kriogenikoan erabiltzen den altzairu herdoilgaitz austenitikoa gainazaleko gogortasuna hobetzeko bero-tratatu ezin denez, zurtoinaren eta ontziaren arteko juntadurak elkarri ubeltzea litekeena da, eta ondorioz ontzian isurketa sortzen da. Hori dela eta, zurtoinaren gainazala kromo edo nitruro gogor batekin estali behar da gainazaleko gogortasuna hobetzeko.
3.2 Erdiko brida-junta
Balbularen erdiko brida-zigilua eta brida-konexio-balbularen kanpoko konexioa, oro har, juntura formakoak dira. Juntaren materiala tenperatura baxuan gogortu eta plastikotasuna murriztuko denez, tenperatura baxuko balbulen juntagailuak baldintza handiagoak ditu. Tenperatura normaletan, tenperatura baxuetan eta tenperatura aldaketetan zigilatzea eta berreskuratzea fidagarria izan behar du. Tenperatura baxuaren eragina juntak zigilatzeko errendimenduan kontuan hartu behar da.
Normalean erabiltzen diren juntak zigilatzeko formen arabera, torlojuaren luzera, juntagailuaren eta bridaren lodiera txikitu egingo dira tenperatura jaitsi ahala. Tenperatura baxuan zigilatzea fidagarria bermatzeko, bete egin behar da
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Idatzi
ΔH1 — Torloju-multzoaren trakzio-deformazioa, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 — Bolt-en uzkurdura ΔT, mm-ko tenperatura tartean
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — junta uzkurdura ΔT tenperatura eremuan, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — Goiko eta beheko briden uzkurdura ΔT tenperatura eremuan, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Torlojuen aurrekarga, N/mm
E1 - torlojuaren modulu elastikoa, N/mm
α1, α2, α3 — torlojuen, juntagailuen eta briden materialen hedapen-koefiziente lineala dira, hurrenez hurren, mm/m
H, H - mm
Juntaren zigiluak giro-tenperaturatik diseinatutako lan-tenperatura baxura iristen direnean, goiko eta beheko briden uzkurduraren batura eta junturaren uzkurdura torlojuaren uzkurdura eta torlojuaren trakzio-deformazioaren batura baino txikiagoa izan behar da. muntaia, juntagailuak lan-tenperaturan aurrekargaren zati bat duela ziurtatzeko eta zigilatzeko gaitasuna mantentzeko.
Horren arabera, diseinuan lau alderdi kontuan hartu behar dira. ① Torloa hedapen-koefiziente lineal handiagoa duen materialarekin egina dago, tenperatura baxuan uzkurdura handiagoa duena. ② Brida hedapen-koefiziente lineal txikiagoa duen materialaz egina dago, ΔHT3 murrizteko. ③ Murriztu juntagailuaren lodiera eta erabili hedapen-koefiziente lineal txikia duen materiala junta gisa. (4) Torlojuen trakzio-deformazioa handitu.
-100 ℃-tik beherako tenperatura baxuko balbuletarako, gorputzaren materiala eta torlojuaren materiala, oro har, altzairu herdoilgaitzezko austenitikoz eginda daude, hedapen-koefiziente lineala berdina da, beraz, garrantzitsuagoa da junta-material egokia aukeratzea eta torlojuen trakzio-deformazioa areagotzea. Tenperatura baxuko junta-material ideala, giro-tenperaturan bere gogortasuna baxua da, tenperatura baxuan erresilientzia ona izan daiteke, hedapen-koefiziente lineala txikia da eta nolabaiteko erresistentzia mekanikoa du. Aplikazio praktikoetan, amiantoz edo politetrafluoretilenoz edo grafito malguz betetako altzairu herdoilgaitzezko zinta harilkatzeko junturak erabiltzen dira orokorrean, eta grafito malguz eta altzairu herdoilgaitzez egindako juntura zigilatzeko efektua ezin hobea da. Torlojuaren trakzio-deformazioa areagotzeari dagokionez, torlojuaren instalazioaren aurrekargaren muga dela eta, handitu marjina ez da asko, beraz, kontuan hartu daiteke disko udaberriaren junta konpentsatzeko.