Os requisitos de uso e selado da chave de baixa temperatura como elixir o material da chave de baixa temperatura

Os requisitos de uso e selado da chave de baixa temperatura como elixir o material da chave de baixa temperatura

2. A influencia da baixa temperatura no rendemento de selado da chave
2.1 Pares de selado non metálicos
As válvulas de bola e as de bolboreta que funcionan a temperatura ambiente normalmente usan pares de selado de metal a material non metálico. Debido á alta elasticidade dos materiais non metálicos, a presión específica necesaria para o selado é pequena, polo que o selado é bo. Non obstante, a baixa temperatura, debido a que o coeficiente de expansión dos materiais non metálicos é moito maior que o dos materiais metálicos, a contracción da baixa temperatura e a contracción dos selos metálicos, corpos de válvulas e outras pezas son moi diferentes, o que leva á grave redución da presión específica de selado e o resultado do selado non pode ser selado. A maioría dos materiais non metálicos enríxise e vólvense fráxiles a temperaturas crioxénicas, perdendo dureza, o que provoca un fluxo frío e unha relaxación do estrés. Como o caucho a unha temperatura inferior á súa temperatura de vidro, perderá completamente elasticidade, volverase vítreo, perderá a súa estanquidade. Ademais, a goma non se pode usar para válvulas de GNL porque ten unha expansión de burbullas no medio GNL. Polo tanto, actualmente no deseño da chave de baixa temperatura, a temperatura xeral é inferior a -70 ℃ xa non usa materiais auxiliares de selado non metálicos ou materiais non metálicos a través dun proceso especial en metal e tipo de estrutura composta non metálica.
Segundo rexistros estranxeiros, algúns materiais non metálicos poden usarse ben en estado crioxénico. Na década de 1970, o "slip shod", un novo plástico de Irish Alloy Co., LTD., era unha especie de polietileno de peso molecular ultra alto, que tiña unha boa tenacidade a -269 ° C, non se rompeu baixo certa tensión de impacto, e mantivo unha considerable resistencia ao desgaste. O plástico Mylar desenvolvido en Francia aínda é bastante elástico á temperatura do hidróxeno líquido (-253 ℃). O soporte de selo de policarbonato de HT Lomanenko da antiga Unión Soviética foi probado en nitróxeno líquido (-196 ℃). Os datos mostran que o policarbonato ten un bo efecto de selado a baixa temperatura.
2.2 Par de selos metálicos
Baixo a condición de baixa temperatura, a resistencia e dureza dos materiais metálicos aumentan, a plasticidade e a dureza diminúen, mostrando diferentes graos de fenómeno fráxil frío a baixa temperatura, afectan seriamente o rendemento e a seguridade da chave. Co fin de evitar a fractura fráxil de materiais por baixo estrés a baixa temperatura, cando se deseñan válvulas de baixa temperatura, adoitan usarse materiais de aceiro inoxidable ferrítico cando a temperatura é superior a -100 ℃, mentres que cando a temperatura é inferior a -100 ℃, a chave. O corpo, a tapa da chave, o vástago da chave e o asento de selado úsanse principalmente con aceiro inoxidable austenítico de celosía cúbica centrada na cara, cobre e aliaxe de cobre, aluminio e aliaxe de aluminio, etc. Pero debido a que a dureza do aluminio e a aliaxe de aluminio non é alta, a resistencia á abrasión e á abrasión da superficie de selado é pobre, polo que raramente se usa na válvula de baixa temperatura. Xeralmente usa materiais de aceiro inoxidable austenítico, comúnmente usados ​​0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L), etc., estes materiais non teñen temperatura crítica fráxil de baixa temperatura, en condicións de baixa temperatura, aínda poden manter unha alta tenacidade.
Non obstante, o aceiro inoxidable austenítico como material auxiliar de selado metálico da chave de baixa temperatura tamén ten algunhas deficiencias. Dado que a maioría destes materiais están nun estado metaestable a temperatura ambiente, a austenita do material transfórmase en martensita cando a temperatura baixa por debaixo do punto de transición de fase (MS). Para a rede cúbica centrada no corpo de martensita a densidade é menor que a da rede cúbica centrada na cara de austenita, e debido a que algúns átomos de carbono organizan a regulación da posición da rede cúbica centrada no corpo, fai que a rede ao longo do crecemento do eixe C, o aumento do volume cambia. causado por estrés interno, facer orixinalmente despois de moenda cumprir os requisitos de selado da deformación do pandeo da superficie de selado, o que provoca un fallo do selado.
Ademais do fallo de deformación da superficie de selado causado pola transformación da fase a baixa temperatura, debido á diferenza de temperatura de cada parte ou á diferenza de propiedades físicas entre os diferentes materiais, o que provoca unha contracción desigual, tamén se producirá estrés pola variación da temperatura. Cando a tensión está por debaixo do límite elástico do material, prodúcese unha distorsión elástica reversible na superficie de selado. Cando a tensión da temperatura dunha peza supera o límite de rendemento do material, as pezas terán unha distorsión e deformación irreversible, o que tamén provocará a falla da superficie de selado e afectará o efecto de selado.
Tendo en conta a influencia da baixa temperatura no par de selado metálico, débense tomar as medidas correspondentes para que a deformación da superficie de selado metálica sexa pequena ou a deformación da superficie de selado teña pouca influencia no rendemento do selado. En primeiro lugar, en termos de materiais, debemos tratar de escoller materiais con alta estabilidade da estrutura metalográfica (como 316L pero con alto custo). En segundo lugar, para o corpo, a cuberta, o talo, o selo e outros materiais austeníticos feitos de pezas deben procesarse a baixa temperatura, para que a transformación e deformación da martensita do material se realicen completamente antes de rematar. A temperatura do tratamento a baixa temperatura debe ser inferior á temperatura de cambio de fase do material (MS) e inferior á temperatura de traballo real da chave, e o tempo de tratamento debe ser de 2 a 4 h. Se é necesario, pódese levar a cabo un tratamento múltiple a baixa temperatura ou un tratamento de envellecemento axeitado. Ademais das medidas anteriores, o deseño estrutural tamén debe considerarse para reducir o impacto da deformación da superficie de selado no rendemento do selado, como no deseño de válvulas de compuerta, válvulas de esfera e válvulas de bolboreta pode considerar o uso de estrutura de selado elástico, polo que que a deformación a baixa temperatura pode compensarse parcialmente. Para a chave de globo debe ser estrutura de selado cónico, de xeito que a deformación de baixa temperatura na superficie de selado do pequeno impacto.
3. Influencia da baixa temperatura no rendemento de selado da chave
3.1 Embalaxe do tronco
Debido aos defectos do material de caucho a baixa temperatura e ao fenómeno de fluxo frío quebradizo e grave da maioría dos materiais non metálicos, o deseño de selado entre o vástago e o corpo da chave de baixa temperatura non pode usar a forma de anel de selado. use só a estrutura de selado da caixa de embalaxe e a estrutura de selado do fol. O selado de fol xeral úsase no medio non permite fugas de rastro e non é adecuado para ocasións de embalaxe, a vida útil da súa estrutura dunha soa capa é moi curta, o custo da estrutura multicapa é alto, o procesamento é difícil, polo que xeralmente non usado.
A estrutura de selado da caixa de recheo é fácil de fabricar e procesar, fácil de manter e substituír e é bastante común na aplicación práctica. Non obstante, a temperatura xeral de traballo da embalaxe non pode ser inferior a -40 ℃. Co fin de garantir o rendemento de selado da embalaxe, o dispositivo de caixa de embalaxe da chave de baixa temperatura debe funcionar baixo a condición de preto da temperatura ambiente. A baixa temperatura, coa diminución da temperatura, a elasticidade do recheo desaparece gradualmente e o rendemento a proba de fugas diminúe. Debido á fuga de medios causada pola embalaxe e o xeo do vástago da chave, afectará o funcionamento normal do vástago da chave, pero tamén debido ao movemento do vástago da chave, a embalaxe provocará unha fuga grave. Polo tanto, en circunstancias normais, a embalaxe da válvula de baixa temperatura debe funcionar a unha temperatura superior a 0 ℃, o que require o deseño da estrutura da tapa da chave de pescozo longo, de xeito que a caixa de embalaxe está lonxe do medio de baixa temperatura e a selección da embalaxe. con características de baixa temperatura. Os recheos comunmente utilizados son politetrafluoroetileno, amianto, corda de amianto politetrafluoroetileno impregnado e grafito flexible, entre os que, porque o amianto non pode evitar a fuga de permeabilidade, o coeficiente de expansión lineal de politetrafluoroetileno é moi grande, o fenómeno de fluxo frío é grave, polo que xeralmente non se usa. O grafito flexible é un excelente material de selado, o gas, o líquido son impermeables, a taxa de compresión é superior ao 40%, a resistencia é superior ao 15%, a relaxación do estrés é inferior ao 5%, a menor presión de fixación pódese selar. Tamén ten autolubricidade, usada como embalaxe de válvulas pode evitar eficazmente o desgaste da embalaxe e do vástago da válvula, o seu rendemento de selado é obviamente mellor que o material de amianto tradicional, polo que é un dos materiais de selado máis excelentes.
Debido a que o recheo é xeralmente material non metálico, o coeficiente de expansión lineal é moito maior que a caixa de recheo metálica e o vástago da chave. Polo tanto, cando a embalaxe montada a temperatura ambiente cae a unha determinada temperatura, a súa contracción é maior que a do orificio de empaque e do vástago da válvula, o que pode provocar fugas debido á diminución da presión de precarga. No deseño, o parafuso da glándula de embalaxe pódese precargar con varios grupos de xuntas de resorte de disco, de xeito que a forza de precarga da embalaxe a baixa temperatura pode compensarse continuamente para garantir o efecto de selado da embalaxe.
A embalaxe combinada de baixa fuga producida por Garlock Company nos Estados Unidos, o anel final está feito de raíz de disco trenzada de fibra de carbono, o anel de selado está feito de moldura de tiras de grafito de textura de diamante de alta pureza, a través da estrutura de copa e cono e expansión radial. características, para mellorar o rendemento de selado.
A deformación a baixa temperatura do material do tronco tamén afectará o rendemento de selado da embalaxe. Polo tanto, o mesmo que o corpo da chave, a tapa da chave, os materiais accesorios de selado, o vástago tamén debe ser procesado crioxénico despois de rematar, para que a deformación a baixa temperatura sexa pequena. Ademais, debido a que o aceiro inoxidable austenítico usado no material crioxénico do tronco non pode ser tratado térmicamente para mellorar a dureza da superficie, é máis probable que a unión entre o vástago e a embalaxe se golpee entre si, o que provoca fugas na embalaxe. Polo tanto, a superficie do tronco debe estar chapada con cromo duro ou nitruro para mellorar a dureza da superficie.
3.2 Xunta da brida media
Tanto o selo da brida media da chave como a conexión externa da chave de conexión da brida son xeralmente en forma de xuntas. Dado que o material da xunta endurecerá e reducirá a plasticidade a baixa temperatura, a xunta para válvulas de baixa temperatura ten requisitos máis altos. Debe ter un selado e recuperación fiables a temperatura normal, baixa temperatura e cambios de temperatura. A influencia da baixa temperatura no rendemento de selado da xunta debe ser considerada de forma exhaustiva.
Segundo as formas de selado de xuntas de uso común, a lonxitude do parafuso, a xunta e o grosor da brida encollerán a medida que diminúe a temperatura. Co fin de garantir o selado fiable da xunta a baixa temperatura, debe cumprirse
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Escriba o
ΔH1 — Deformación por tracción do conxunto do parafuso, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 — Contracción do parafuso no rango de temperatura de ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — contracción da xunta na zona de temperatura ΔT, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — Encollemento das bridas superior e inferior na zona de temperatura ΔT, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Precarga do parafuso, N/mm
E1 - módulo elástico do parafuso, N/mm
α1, α2, α3 — son o coeficiente de expansión lineal dos materiais de parafuso, xunta e brida, respectivamente, mm/m
H, H - mm
Cando o selo da xunta alcanza a baixa temperatura de traballo deseñada desde a temperatura ambiente, a suma da contracción das bridas superior e inferior e a contracción da xunta debe ser inferior á suma da contracción do parafuso e a deformación por tracción do parafuso. montaxe, para garantir que a xunta aínda teña parte da precarga á temperatura de traballo e manter a capacidade de selado.
En consecuencia, deben considerarse catro aspectos no deseño. ① O parafuso está feito de material con maior coeficiente de expansión lineal, que ten unha maior contracción a baixa temperatura. ② A brida está feita de material cun coeficiente de expansión lineal menor para reducir ΔHT3. ③ Reduce o grosor da xunta e utiliza o material con pequeno coeficiente de expansión lineal como xunta. (4) Aumentar a deformación por tracción dos parafusos.
Para válvulas de baixa temperatura por debaixo de -100 ℃, o material do corpo e do parafuso son xeralmente feitos de aceiro inoxidable austenítico, o coeficiente de expansión lineal é o mesmo, polo que é máis importante escoller o material de xunta adecuado e aumentar a deformación por tracción dos parafusos. Material ideal de xunta de baixa temperatura, a temperatura ambiente a súa dureza é baixa, a resistencia a baixa temperatura pode ser boa, o coeficiente de expansión lineal é pequeno e ten unha certa resistencia mecánica. En aplicacións prácticas, úsanse xeralmente xuntas de enrolamento feitas de cinta de aceiro inoxidable cheas de amianto ou politetrafluoretileno ou grafito flexible, e o efecto de selado das xuntas de enrolamento feitas de grafito flexible e aceiro inoxidable é ideal. En canto á maior deformación por tracción do parafuso, debido ao límite da precarga da instalación do parafuso, o aumento da marxe non é moito, polo que se pode considerar establecer a xunta do resorte do disco para compensar.