Matalan lämpötilan venttiilin käyttö- ja tiivistysvaatimukset kuinka valita matalan lämpötilan venttiilin materiaali
2. Matalan lämpötilan vaikutus venttiilin tiivistyskykyyn
2.1 Ei-metalliset tiivisteparit
Huoneenlämmössä toimivissa pallo- ja läppäventtiileissä käytetään yleensä metallista ei-metalliseen materiaaliin tiivistepareja. Ei-metallisten materiaalien suuren elastisuuden vuoksi tiivistämiseen vaadittava ominaispaine on pieni, joten tiivistys on hyvä. Kuitenkin alhaisessa lämpötilassa, koska ei-metallisten materiaalien laajenemiskerroin on paljon suurempi kuin metallimateriaalien, matalan lämpötilan kutistuminen ja metallitiivisteiden, venttiilirunkojen ja muiden osien kutistuminen ovat paljon erilaisia, mikä johtaa tiivistyksen ominaispaineen vakava aleneminen ja tiivistyksen tulosta ei voida sulkea. Useimmat ei-metalliset materiaalit jäykistyvät ja muuttuvat hauraiksi kryogeenisissa lämpötiloissa, menettäen sitkeyden, mikä johtaa kylmään virtaukseen ja jännityksen rentoutumiseen. Kuten kumi, jonka lämpötila on alhaisempi kuin sen lasin lämpötila, menettää täysin elastisuutensa, muuttuu lasimaiseksi, menettää tiiviytensä. Lisäksi kumia ei voida käyttää LNG-venttiileissä, koska siinä on kuplalaajenemista LNG-väliaineessa. Siksi tällä hetkellä matalan lämpötilan venttiilin suunnittelussa yleinen lämpötila on alle -70 ℃, älä enää käytä ei-metallisia tiivistysapumateriaaleja tai ei-metallisia materiaaleja erikoisprosessin kautta metalliksi ja ei-metallisiksi komposiittirakennetyypeiksi.
Ulkomaisten tietojen mukaan joitain ei-metallisia materiaaleja voidaan käyttää hyvin kryogeenisessä tilassa. 1970-luvulla "slip shod", uusi muovi Irish Alloy Co., LTD:ltä, oli eräänlainen ultrakorkean molekyylipainon omaava polyeteeni, jolla oli hyvä sitkeys -269 °C:ssa, eikä se murtunut tietyssä iskurasituksessa. ja säilytti huomattavan kulutuskestävyyden. Ranskassa kehitetty Mylar-muovi on edelleen melko joustavaa nestemäisen vedyn lämpötilassa (-253 ℃). Entisen Neuvostoliiton HT Lomanenkon polykarbonaattitiivisteen pidike testattiin nestetypessä (-196℃). Tiedot osoittavat, että polykarbonaatilla on hyvä tiivistyskyky matalissa lämpötiloissa.
2.2 Metallitiivistepari
Matalan lämpötilan olosuhteissa metallimateriaalien lujuus ja kovuus kasvavat, plastisuus ja sitkeys vähenevät, mikä osoittaa eriasteista matalan lämpötilan kylmää haurautta, mikä vaikuttaa vakavasti venttiilin suorituskykyyn ja turvallisuuteen. Jotta vältetään materiaalien matalan jännityksen haurasmurtuminen matalassa lämpötilassa, matalan lämpötilan venttiileitä suunniteltaessa käytetään yleensä ferriittisiä ruostumattomia teräsmateriaaleja, kun lämpötila on korkeampi kuin -100 ℃, kun taas lämpötilan ollessa alle -100 ℃, venttiili runkoa, venttiilin kantta, venttiilin vartta ja tiiviste-istukkaa käytetään enimmäkseen kasvokeskeisen kuutiohilan kanssa austeniittista ruostumatonta terästä, kuparia ja kupariseosta, alumiinia ja alumiiniseos jne. Mutta koska alumiinin ja alumiiniseoksen kovuus ei ole korkea, tiivistepinnan kulutuskestävyys ja kulutuskestävyys on huono, joten sitä käytetään harvoin matalan lämpötilan venttiilissä. Yleensä käytetään austeniittisia ruostumattomia teräsmateriaaleja, yleisesti käytettyjä 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L) jne., Näillä materiaaleilla ei ole matalan lämpötilan kylmää hauras kriittinen lämpötila, alhaisissa lämpötiloissa, ne voivat silti säilyttää korkean sitkeyden.
Kuitenkin austeniittisella ruostumattomalla teräksellä matalan lämpötilan venttiilin metallitiivisteen apumateriaalina on myös joitain puutteita. Koska useimmat näistä materiaaleista ovat metastabiilissa tilassa huoneenlämpötilassa, materiaalissa oleva austeniitti muuttuu martensiitiksi, kun lämpötila laskee faasimuutospisteen (MS) alapuolelle. Martensiittisen kappaleen keskitetyn hilan tiheys on pienempi kuin austeniitin pintakeskittyneen kuutiohilan, ja koska jotkin hiiliatomit järjestävät kehon keskitetyn kuutiohilan aseman säädön, tekevät hilan C-akselia pitkin kasvua, jolloin tilavuuden kasvu muuttuu. sisäisen jännityksen aiheuttama, tee alun perin hionnan jälkeen täyttämään tiivistyspinnan nurjahduksen muodonmuutoksen tiivistysvaatimukset, mikä johtaa tiivisteen epäonnistumiseen.
Matalan lämpötilan faasimuutoksen aiheuttaman tiivistyspinnan muodonmuutosvirheen lisäksi, joka johtuu kunkin osan lämpötilaerosta tai eri materiaalien fysikaalisten ominaisuuksien eroista, mikä johtaa epätasaiseen kutistumiseen, esiintyy myös lämpötilan vaihtelurasitusta. Kun jännitys on materiaalin kimmorajan alapuolella, syntyy tiivistyspintaan palautuva elastinen vääntymä. Kun osan lämpötilajännitys ylittää materiaalin myötörajan, osissa esiintyy peruuttamatonta vääntymistä ja muodonmuutosta, mikä aiheuttaa myös tiivistyspinnan rikkoutumisen ja vaikuttaa tiivistysvaikutukseen.
Kun otetaan huomioon matalan lämpötilan vaikutus metallitiivistepariin, on ryhdyttävä vastaaviin toimenpiteisiin, jotta metallin tiivistyspinnan muodonmuutos saadaan pieneksi tai tiivistyspinnan muodonmuutos vaikuttaa tiivistyskykyyn vain vähän. Ensinnäkin materiaalien suhteen meidän pitäisi yrittää valita materiaaleja, joilla on korkea metallografisen rakenteen vakaus (kuten 316 litraa, mutta korkea hinta). Toiseksi runkoa varten kansi, varsi, tiiviste ja muut osista tehdyt austeniittiset materiaalit on käsiteltävä alhaisessa lämpötilassa, jotta materiaalin martensiittimuutos ja muodonmuutos tapahtuvat täysin ennen viimeistelyä. Matalalämpötilakäsittelyn lämpötilan tulee olla alhaisempi kuin materiaalin faasimuutoslämpötila (MS) ja pienempi kuin venttiilin todellinen työlämpötila, ja käsittelyajan tulee olla 2–4 tuntia. Tarvittaessa voidaan suorittaa useita matalalämpötilakäsittelyjä tai asianmukaisia vanhentamiskäsittelyjä. Edellä mainittujen toimenpiteiden lisäksi rakennesuunnittelua tulisi harkita myös tiivistyspinnan muodonmuutoksen vaikutuksen vähentämiseksi tiivistyskykyyn, kuten luistiventtiilien, palloventtiilien ja läppäventtiilien suunnittelussa voidaan harkita elastisen tiivistysrakenteen käyttöä, joten että matalan lämpötilan muodonmuutos voidaan osittain kompensoida. Sillä maapalloventtiilin tulee olla kartiomainen tiivisterakenne, jotta alhaisen lämpötilan muodonmuutos tiivistyspinnalla pieni vaikutus.
3. Matalan lämpötilan vaikutus venttiilin tiivistyskykyyn
3.1 Varren tiiviste
Kumimateriaalin vioista alhaisessa lämpötilassa ja useimpien ei-metallisten materiaalien kylmän hauraan ja vakavan kylmävirtausilmiön vuoksi matalan lämpötilan venttiilin varren ja venttiilin rungon välinen tiivistysrakenne ei voi käyttää tiivisterenkaan muotoa. käytä vain pakkauslaatikon tiivisterakennetta ja paljetiivisterakennetta. Väliaineessa käytetään yleistä palketiivistettä, joka ei salli jälkivuotoja eikä sovellu pakkaustapahtumiin, sen yksikerroksisen rakenteen käyttöikä on hyvin lyhyt, monikerroksisen rakenteen hinta on korkea, käsittely on vaikeaa, joten yleensä ei käytetty.
Tiivisteholkin tiivisterakenne on helppo valmistaa ja käsitellä, helppo huoltaa ja vaihtaa, ja se on melko yleinen käytännön sovelluksissa. Pakkauksen yleinen käyttölämpötila ei kuitenkaan saa olla alle -40 ℃. Pakkauksen tiivistyskyvyn varmistamiseksi matalan lämpötilan venttiilin tiivistelaatikkolaitetta tulee käyttää olosuhteissa, jotka ovat lähellä ympäristön lämpötilaa. Alhaisessa lämpötilassa, lämpötilan alenemisen myötä, täyteaineen elastisuus häviää vähitellen ja vuodonpitävyys heikkenee. Tiivisteen ja venttiilivarren jään aiheuttaman väliainevuodon vuoksi se vaikuttaa venttiilin varren normaaliin toimintaan, mutta myös venttiilivarren liikkeestä johtuen tiiviste naarmuuntuu, mikä aiheuttaa vakavan vuodon. Siksi normaaliolosuhteissa matalan lämpötilan venttiilin tiivisteen on toimittava yli 0 ℃ lämpötilassa, mikä edellyttää pitkän kaulan venttiilin kansirakenteen suunnittelua niin, että tiivistelaatikko on kaukana matalan lämpötilan väliaineesta ja tiivisteen valinta. alhaisen lämpötilan ominaisuudet. Yleisesti käytettyjä täyteaineita ovat polytetrafluorieteeni, asbesti, kyllästetty polytetrafluorieteeni asbestiköysi ja joustava grafiitti, joista koska asbesti ei voi välttää läpäisevuotoa, polytetrafluorietyleenin lineaarinen laajenemiskerroin on erittäin suuri, kylmävirtausilmiö on vakava, joten sitä ei yleensä käytetä. Joustava grafiitti on erinomainen tiivistysmateriaali, kaasu, neste ovat läpäisemättömiä, puristussuhde on suurempi kuin 40%, kimmoisuus on yli 15%, jännityksen rentoutuminen on alle 5%, alempi kiinnityspaine voidaan tiivistää. Sillä on myös itsevoitelukyky, jota käytetään venttiilin tiivisteenä, joka voi tehokkaasti estää tiivisteen ja venttiilivarren kulumisen, sen tiivistyskyky on selvästi parempi kuin perinteinen asbestimateriaali, joten se on yksi parhaista tiivistemateriaaleista.
Koska täyteaine on yleensä ei-metallista materiaalia, lineaarinen laajenemiskerroin on paljon suurempi kuin metallisen täyttörasian ja venttiilin varren. Siksi huoneenlämpötilassa kootun tiivisteen putoaessa tiettyyn lämpötilaan sen kutistuminen on suurempi kuin tiivistereiällä ja venttiilin varrella, mikä voi aiheuttaa vuotoa esikuormituspaineen alenemisen vuoksi. Suunnittelussa tiivisteholkkipultti voidaan esikuormittaa useilla levyjousitiivisteryhmillä, jotta tiivisteen esijännitysvoimaa alhaisessa lämpötilassa voidaan jatkuvasti kompensoida tiivisteen tiivistysvaikutuksen varmistamiseksi.
Vähävuotoinen yhdistetty varsitiiviste, jonka on valmistanut Garlock Company Yhdysvalloissa, päätyrengas on valmistettu hiilikuidusta punottu levyjuuresta, tiivisterengas on valmistettu erittäin puhtaasta timanttitekstuurista grafiittinauhamuovauksesta kupin ja kartiorakenteen läpi sekä säteittäinen laajeneminen ominaisuudet, jotta tiivistyskyky paranee.
Varsimateriaalin muodonmuutos alhaisessa lämpötilassa vaikuttaa myös tiivisteen tiivistyskykyyn. Siksi, kuten venttiilin runko, venttiilin kansi, tiivistystarvikkeet, varren on myös oltava kryogeeninen käsittely viimeistelyn jälkeen, jotta alhaisen lämpötilan muodonmuutos on pieni. Lisäksi, koska kryogeenisessä varsimateriaalissa käytettyä austeniittista ruostumatonta terästä ei voida lämpökäsitellä pinnan kovuuden parantamiseksi, varren ja tiivisteen välinen liitos todennäköisemmin vaurioittaa toisiaan, mikä johtaa vuotoon tiivisteessä. Siksi varren pinta on pinnoitettava kovakromilla tai nitridillä pinnan kovuuden parantamiseksi.
3.2 Keskilaipan tiiviste
Sekä venttiilin keskilaippatiiviste että laippaliitosventtiilin ulkoinen liitäntä ovat yleensä tiivistemuotoisia. Koska tiivistemateriaali kovettuu ja vähentää plastisuutta alhaisessa lämpötilassa, matalan lämpötilan venttiilien tiivisteellä on korkeammat vaatimukset. Sillä on oltava luotettava tiivistys ja palautuminen normaalissa lämpötilassa, alhaisessa lämpötilassa ja lämpötilan vaihteluissa. Matalan lämpötilan vaikutusta tiivisteen tiivistyskykyyn tulee tarkastella kattavasti.
Yleisesti käytettyjen tiivisteiden tiivistysmuotojen mukaan pultin pituus, tiiviste ja laipan paksuus kutistuvat lämpötilan laskiessa. Jotta varmistetaan luotettava tiivisteen tiivistys alhaisessa lämpötilassa, se on täytettävä
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Kirjoita
ΔH1 — Pulttikokoonpanon vetomuodonmuutos, mm
AH1 = 1/E1H sigma
ΔHT1 — Pultin kutistuminen lämpötila-alueella ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — tiivisteen kutistuminen lämpötilavyöhykkeellä ΔT, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — Ylä- ja alalaipan kutistuminen lämpötilavyöhykkeellä ΔT, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Pultin esijännitys, N/mm
E1 — pultin kimmokerroin, N/mm
α1, α2, α3 — ovat pultti-, tiiviste- ja vastaavasti laippamateriaalien lineaarilaajenemiskerroin, mm/m
H, H - mm
Kun tiivistetiiviste saavuttaa suunnitellun käyttölämpötilan huoneenlämpötilasta, ylä- ja alalaipan kutistumisen ja tiivisteen kutistumisen summan on oltava pienempi kuin pultin kutistumisen ja pultin vetomuodonmuutoksen summa. kokoonpano, jotta varmistetaan, että tiivisteessä on edelleen osa esijännitystä työlämpötilassa ja säilytetään tiivistyskyky.
Näin ollen suunnittelussa tulee ottaa huomioon neljä näkökohtaa. ① Pultti on valmistettu materiaalista, jolla on suurempi lineaarinen laajenemiskerroin ja jolla on suurempi kutistuminen alhaisessa lämpötilassa. ② Laippa on valmistettu materiaalista, jolla on pienempi lineaarinen laajenemiskerroin ΔHT3:n vähentämiseksi. ③ Pienennä tiivisteen paksuutta ja käytä tiivisteenä materiaalia, jolla on pieni lineaarinen laajenemiskerroin. (4) Lisää pulttien vetomuodonmuutoksia.
Matalissa lämpötiloissa alle -100 ℃ venttiileissä runkomateriaali ja pulttimateriaali on yleensä valmistettu austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä, lineaarinen laajenemiskerroin on sama, joten on tärkeämpää valita sopiva tiivistemateriaali ja lisätä pulttien vetomuodonmuutosta. Ihanteellinen matalan lämpötilan tiivistemateriaali, huoneenlämmössä sen kovuus on alhainen, alhaisessa lämpötilassa kimmoisuus voi olla hyvä, lineaarinen laajenemiskerroin on pieni ja sillä on tietty mekaaninen lujuus. Käytännön sovelluksissa käytetään yleensä ruostumattomasta teräsnauhasta valmistettuja käämitiivisteitä, jotka on täytetty asbestilla tai polytetrafluoreteenillä tai joustavalla grafiitilla, ja joustavasta grafiitista ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen käämitiivisteiden tiivistysvaikutus on ihanteellinen. Mitä tulee pultin lisääntyneeseen vetomuodonmuutokseen, pultin asennuksen esijännityksen rajan vuoksi lisääntynyt marginaali ei ole paljon, joten voidaan harkita levyjousen tiivisteen asettamista kompensoimaan.
Postitusaika: 19.10.2022
