कम तापमान वाल्व का उपयोग और सीलिंग आवश्यकताएं कम तापमान वाल्व की सामग्री का चयन कैसे करें

कम तापमान वाल्व का उपयोग और सीलिंग आवश्यकताएं कम तापमान वाल्व की सामग्री का चयन कैसे करें

2. वाल्व के सीलिंग प्रदर्शन पर कम तापमान का प्रभाव
2.1 गैर-धात्विक सीलिंग जोड़े
कमरे के तापमान पर काम करने वाले बॉल वाल्व और बटरफ्लाई वाल्व आम तौर पर धातु से गैर-धातु सामग्री सील जोड़े का उपयोग करते हैं। गैर-धातु सामग्री की उच्च लोच के कारण, सीलिंग के लिए आवश्यक विशिष्ट दबाव छोटा होता है, इसलिए सीलिंग अच्छी होती है। हालांकि, कम तापमान पर, क्योंकि गैर-धातु सामग्री का विस्तार गुणांक धातु सामग्री की तुलना में बहुत बड़ा है, कम तापमान का संकोचन और धातु सील, वाल्व निकायों और अन्य भागों का संकोचन बहुत अलग है, जो सीलिंग विशिष्ट दबाव की गंभीर कमी की ओर जाता है और सीलिंग का परिणाम सील नहीं किया जा सकता है। अधिकांश गैर-धातु सामग्री क्रायोजेनिक तापमान पर कठोर और भंगुर हो जाती हैं, कठोरता खो देती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ठंडा प्रवाह और तनाव शिथिलता होती है। जैसे कि अपने कांच के तापमान से कम तापमान पर रबर पूरी तरह से लोच खो देगा, कांच जैसा हो जाएगा, अपनी जकड़न खो देगा। इसके अलावा, रबर का उपयोग एलएनजी वाल्व के लिए नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसमें एलएनजी माध्यम में बुलबुला विस्तार होता है। इसलिए, वर्तमान में कम तापमान वाल्व के डिजाइन में, सामान्य तापमान -70 ℃ से कम है अब गैर-धातु सीलिंग सहायक सामग्री का उपयोग नहीं करते हैं, या गैर-धातु सामग्री को धातु और गैर-धातु समग्र संरचना प्रकार में एक विशेष प्रक्रिया के माध्यम से उपयोग करते हैं।
विदेशी अभिलेखों के अनुसार, कुछ गैर-धात्विक सामग्रियों का क्रायोजेनिक अवस्था में अच्छी तरह से उपयोग किया जा सकता है। 1970 के दशक में, आयरिश अलॉय कंपनी लिमिटेड का एक नया प्लास्टिक "स्लिप शॉड" एक प्रकार का अल्ट्रा-हाई मॉलिक्यूलर वेट पॉलीइथाइलीन था, जिसमें -269 डिग्री सेल्सियस पर अच्छी कठोरता थी, यह कुछ निश्चित प्रभाव तनाव में नहीं टूटता था, और काफी पहनने के प्रतिरोध को बनाए रखता था। फ्रांस में विकसित मायलर प्लास्टिक अभी भी तरल हाइड्रोजन (-253 डिग्री सेल्सियस) के तापमान पर काफी लोचदार है। पूर्व सोवियत संघ के एचटी लोमनेंको के पॉलीकार्बोनेट सील धारक का परीक्षण तरल नाइट्रोजन (-196 डिग्री सेल्सियस) में किया गया था। डेटा से पता चलता है कि पॉलीकार्बोनेट का कम तापमान पर अच्छा सीलिंग प्रभाव होता है।
2.2 धातु सील जोड़ी
कम तापमान की स्थिति में, धातु सामग्री की ताकत और कठोरता बढ़ जाती है, प्लास्टिसिटी और क्रूरता कम हो जाती है, कम तापमान ठंड भंगुर घटना के विभिन्न डिग्री दिखाते हुए, वाल्व के प्रदर्शन और सुरक्षा को गंभीर रूप से प्रभावित करते हैं। कम तापमान पर सामग्रियों के कम तनाव भंगुर फ्रैक्चर को रोकने के लिए, कम तापमान वाल्व डिजाइन करते समय, जब तापमान -100 ℃ से अधिक होता है, तो आमतौर पर फेरिटिक स्टेनलेस स्टील सामग्री का उपयोग किया जाता है, जबकि जब तापमान -100 ℃ से कम होता है, तो वाल्व बॉडी, वाल्व कवर, वाल्व स्टेम और सीलिंग सीट का उपयोग ज्यादातर फेस-केंद्रित क्यूबिक जाली ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील, तांबा और तांबा मिश्र धातु, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु आदि के साथ किया जाता है। लेकिन क्योंकि एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु की कठोरता अधिक नहीं है, सीलिंग सतह का घर्षण प्रतिरोध और घर्षण प्रतिरोध खराब है, इसलिए इसका उपयोग कम तापमान वाले वाल्व में शायद ही कभी किया जाता है। आम तौर पर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील सामग्री का उपयोग करें, आमतौर पर इस्तेमाल किया 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L), आदि, इन सामग्रियों में कोई कम तापमान ठंडा भंगुर महत्वपूर्ण तापमान नहीं है, कम तापमान की स्थिति के तहत, अभी भी उच्च क्रूरता बनाए रख सकते हैं।
हालांकि, कम तापमान वाल्व धातु सील सहायक सामग्री के रूप में ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में कुछ कमियां भी हैं। क्योंकि इनमें से अधिकांश सामग्री कमरे के तापमान पर एक मेटास्टेबल अवस्था में होती हैं, इसलिए जब तापमान चरण संक्रमण बिंदु (MS) से नीचे चला जाता है, तो सामग्री में ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट में बदल जाता है। मार्टेंसाइट के शरीर केंद्रित क्यूबिक जाली के लिए घनत्व ऑस्टेनाइट के चेहरे केंद्रित क्यूबिक जाली की तुलना में कम है, और क्योंकि कुछ कार्बन परमाणु शरीर केंद्रित क्यूबिक जाली स्थिति विनियमन की व्यवस्था करते हैं, जिससे सी अक्ष के साथ जाली बढ़ती है, इस प्रकार आंतरिक तनाव के कारण मात्रा में परिवर्तन होता है, जिससे मूल रूप से पीसने के बाद सीलिंग सतह बकलिंग विरूपण की सीलिंग आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सील विफलता होती है।
कम तापमान चरण परिवर्तन के कारण सीलिंग सतह की विरूपण विफलता के अलावा, प्रत्येक भाग के तापमान अंतर या विभिन्न सामग्रियों के बीच भौतिक गुणों के अंतर के कारण असमान संकोचन के परिणामस्वरूप तापमान परिवर्तन तनाव भी होगा। जब तनाव सामग्री की लोचदार सीमा से नीचे होता है, तो सीलिंग सतह में एक प्रतिवर्ती लोचदार विरूपण उत्पन्न होता है। जब किसी भाग का तापमान तनाव सामग्री की उपज सीमा से अधिक हो जाता है, तो भागों में अपरिवर्तनीय विरूपण और विरूपण होगा, जो सीलिंग सतह की विफलता का कारण भी बनेगा और सीलिंग प्रभाव को प्रभावित करेगा।
धातु सीलिंग जोड़ी पर कम तापमान के प्रभाव को देखते हुए, धातु सीलिंग सतह के विरूपण को छोटा करने के लिए संगत उपाय किए जाने चाहिए या सीलिंग सतह के विरूपण का सीलिंग प्रदर्शन पर कम प्रभाव पड़ता है। सबसे पहले, सामग्री के संदर्भ में, हमें धातु विज्ञान संरचना की उच्च स्थिरता (जैसे 316L लेकिन उच्च लागत के साथ) वाली सामग्री चुनने की कोशिश करनी चाहिए। दूसरे, शरीर, आवरण, स्टेम, सील और अन्य ऑस्टेनिटिक सामग्रियों से बने भागों को कम तापमान पर संसाधित किया जाना चाहिए, ताकि परिष्करण से पहले सामग्री का मार्टेंसाइट परिवर्तन और विरूपण पूरी तरह से हो जाए। कम तापमान उपचार का तापमान सामग्री चरण परिवर्तन तापमान (एमएस) से कम होना चाहिए और वाल्व के वास्तविक कार्य तापमान से कम होना चाहिए, और उपचार का समय 2 ~ 4 घंटे होना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो कई कम तापमान उपचार या उचित उम्र बढ़ने का उपचार किया जा सकता है। उपरोक्त उपायों के अलावा, संरचनात्मक डिजाइन को सीलिंग प्रदर्शन पर सीलिंग सतह विरूपण के प्रभाव को कम करने के लिए भी विचार किया जाना चाहिए, जैसे कि गेट वाल्व, बॉल वाल्व और तितली वाल्व के डिजाइन में लोचदार सीलिंग संरचना के उपयोग पर विचार किया जा सकता है, ताकि कम तापमान विरूपण को आंशिक रूप से मुआवजा दिया जा सके। ग्लोब वाल्व के लिए शंक्वाकार सील संरचना होनी चाहिए, ताकि सीलिंग सतह पर कम तापमान विरूपण का प्रभाव छोटा हो।
3. वाल्व के सीलिंग प्रदर्शन पर कम तापमान का प्रभाव
3.1 स्टेम पैकिंग
कम तापमान पर रबर सामग्री के दोषों और अधिकांश गैर-धातु सामग्री की ठंडी भंगुरता और गंभीर ठंड प्रवाह घटना के कारण, कम तापमान वाल्व के स्टेम और वाल्व शरीर के बीच सीलिंग डिजाइन सीलिंग रिंग के रूप का उपयोग नहीं कर सकता है, केवल पैकिंग बॉक्स सीलिंग संरचना और बेलो सीलिंग संरचना का उपयोग कर सकता है। सामान्य बेलो सील का उपयोग माध्यम में किया जाता है जो ट्रेस रिसाव की अनुमति नहीं देता है और पैकिंग अवसरों के लिए उपयुक्त नहीं है, इसकी एकल-परत संरचना का जीवन बहुत छोटा है, बहु-परत संरचना की लागत अधिक है, प्रसंस्करण मुश्किल है, इसलिए आम तौर पर उपयोग नहीं किया जाता है।
स्टफिंग बॉक्स की सीलिंग संरचना निर्माण और प्रक्रिया के लिए आसान है, रखरखाव और प्रतिस्थापन के लिए आसान है, और व्यावहारिक अनुप्रयोग में काफी आम है। हालांकि, पैकिंग का सामान्य कार्य तापमान -40 डिग्री सेल्सियस से कम नहीं हो सकता है। पैकिंग के सीलिंग प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए, कम तापमान वाल्व के पैकिंग बॉक्स डिवाइस को परिवेश के तापमान के करीब की स्थिति में संचालित किया जाना चाहिए। कम तापमान पर, तापमान में कमी के साथ, भराव की लोच धीरे-धीरे गायब हो जाती है, और रिसाव-प्रूफ प्रदर्शन कम हो जाता है। पैकिंग और वाल्व स्टेम बर्फ के कारण होने वाले मीडिया रिसाव के कारण, वाल्व स्टेम के सामान्य संचालन को प्रभावित करेगा, लेकिन वाल्व स्टेम की गति के कारण पैकिंग खरोंच भी होगी, जिससे गंभीर रिसाव हो सकता है। इसलिए, सामान्य परिस्थितियों में, कम तापमान वाल्व पैकिंग को 0 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर काम करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए लंबी गर्दन वाले वाल्व कवर संरचना के डिजाइन की आवश्यकता होती है, ताकि पैकिंग बॉक्स कम तापमान वाले माध्यम से दूर हो, और कम तापमान विशेषताओं के साथ पैकिंग का चयन हो। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले भराव पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन, एस्बेस्टस, पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन एस्बेस्टस रस्सी और लचीले ग्रेफाइट हैं, जिनमें से, क्योंकि एस्बेस्टस पारगम्यता रिसाव से बच नहीं सकता है, पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन रैखिक विस्तार गुणांक बहुत बड़ा है, ठंडा प्रवाह घटना गंभीर है, इसलिए आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है। लचीला ग्रेफाइट एक उत्कृष्ट सीलिंग सामग्री है, गैस, तरल अभेद्य हैं, संपीड़न दर 40% से अधिक है, लचीलापन 15% से अधिक है, तनाव विश्राम 5% से कम है, कम बन्धन दबाव को सील किया जा सकता है। इसमें स्वयं चिकनाई भी होती है, वाल्व पैकिंग के रूप में उपयोग किया जाता है जो प्रभावी रूप से पैकिंग और वाल्व स्टेम पहनने को रोक सकता है, इसका सीलिंग प्रदर्शन पारंपरिक एस्बेस्टस सामग्री की तुलना में स्पष्ट रूप से बेहतर है, इसलिए यह सबसे उत्कृष्ट सीलिंग सामग्री में से एक है।
क्योंकि भराव आम तौर पर गैर-धातु सामग्री है, रैखिक विस्तार गुणांक धातु भराव बॉक्स और वाल्व स्टेम की तुलना में बहुत बड़ा है। इसलिए, जब कमरे के तापमान पर इकट्ठा की गई पैकिंग एक निश्चित तापमान तक गिर जाती है, तो इसका संकोचन पैकिंग छेद और वाल्व स्टेम की तुलना में अधिक होता है, जो प्रीलोडिंग दबाव में कमी के कारण रिसाव का कारण बन सकता है। डिजाइन में, पैकिंग ग्रंथि बोल्ट को डिस्क स्प्रिंग गैस्केट के कई समूहों के साथ प्रीलोड किया जा सकता है, ताकि कम तापमान पर पैकिंग के प्रीलोडिंग बल को लगातार मुआवजा दिया जा सके ताकि पैकिंग के सीलिंग प्रभाव को सुनिश्चित किया जा सके।
संयुक्त राज्य अमेरिका में गारलॉक कंपनी द्वारा उत्पादित कम रिसाव संयुक्त स्टेम पैकिंग, अंत रिंग कार्बन फाइबर ब्रेडेड डिस्क रूट से बना है, सीलिंग रिंग उच्च शुद्धता हीरा बनावट ग्रेफाइट स्ट्रिप मोल्डिंग से बना है, कप और शंकु संरचना और रेडियल विस्तार विशेषताओं के माध्यम से, ताकि सीलिंग प्रदर्शन में सुधार हुआ हो।
स्टेम सामग्री का कम तापमान विरूपण भी पैकिंग के सीलिंग प्रदर्शन को प्रभावित करेगा। इसलिए, वाल्व बॉडी, वाल्व कवर, सीलिंग सहायक सामग्री के समान, स्टेम को भी परिष्करण के बाद क्रायोजेनिक प्रसंस्करण किया जाना चाहिए, ताकि कम तापमान विरूपण छोटा हो। इसके अलावा, क्योंकि क्रायोजेनिक स्टेम सामग्री में उपयोग किए जाने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को सतह की कठोरता में सुधार करने के लिए गर्मी-उपचार नहीं किया जा सकता है, स्टेम और पैकिंग के बीच के जोड़ एक दूसरे को चोट पहुंचाने की अधिक संभावना रखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पैकिंग में रिसाव होता है। इसलिए, सतह की कठोरता में सुधार करने के लिए स्टेम सतह को कठोर क्रोमियम या नाइट्राइड के साथ चढ़ाया जाना चाहिए।
3.2 मध्य फ्लैंज गैस्केट
वाल्व के मध्य निकला हुआ किनारा सील और निकला हुआ किनारा कनेक्शन वाल्व के बाहरी कनेक्शन दोनों आम तौर पर गैसकेट के रूप में होते हैं। चूंकि गैसकेट सामग्री कम तापमान पर कठोर हो जाएगी और प्लास्टिसिटी कम हो जाएगी, इसलिए कम तापमान वाले वाल्व के लिए गैसकेट की आवश्यकताएं अधिक होती हैं। इसमें सामान्य तापमान, कम तापमान और तापमान में बदलाव पर विश्वसनीय सीलिंग और रिकवरी होनी चाहिए। गैसकेट सीलिंग प्रदर्शन पर कम तापमान के प्रभाव पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए।
आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले गैस्केट सीलिंग फॉर्म के अनुसार, बोल्ट की लंबाई, गैस्केट और फ्लैंज की मोटाई तापमान कम होने पर सिकुड़ जाएगी। कम तापमान पर विश्वसनीय गैस्केट सीलिंग सुनिश्चित करने के लिए, इसे पूरा किया जाना चाहिए
Δ HT3 Δ HT - Δ HT1 - Δ H1 टाइप करें
ΔH1 — बोल्ट असेंबली का तन्य विरूपण, मिमी
Δ H1 = 1 / E1H सिग्मा
ΔHT1 — ΔT, मिमी के तापमान रेंज में बोल्ट सिकुड़न
Δ HT1 Δ T = H अल्फा 1
ΔHT — ΔT तापमान क्षेत्र में गैसकेट का सिकुड़ना, मिमी
Δ एचटी = अल्फा 2 Δ एच टी
ΔHT3 — ΔT तापमान क्षेत्र में ऊपरी और निचले फ्लैंजों का संकोचन, मिमी
Δ HT3 = अल्फा 3 Δ T1 (H - H)
σ1 — बोल्ट प्रीलोड, एन/मिमी
E1 — बोल्ट का प्रत्यास्थता मापांक, N/mm
α1, α2, α3 — बोल्ट, गैसकेट और फ्लैंज सामग्रियों के रैखिक विस्तार गुणांक हैं, क्रमशः, मिमी/मी
एच, एच – मिमी
जब गैसकेट सील कमरे के तापमान से डिजाइन किए गए कार्यशील निम्न तापमान तक पहुंचती है, तो ऊपरी और निचले फ्लैंग्स के संकोचन और गैसकेट के संकोचन का योग बोल्ट के संकोचन और बोल्ट असेंबली के तन्य विरूपण के योग से कम होना चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि गैसकेट में कार्यशील तापमान पर अभी भी प्रीलोड का हिस्सा है और सीलिंग क्षमता को बनाए रखा जा सके।
तदनुसार, डिजाइन में चार पहलुओं पर विचार किया जाना चाहिए। ① बोल्ट बड़े रैखिक विस्तार गुणांक वाली सामग्री से बना है, जिसमें कम तापमान पर बड़ा संकोचन होता है। ② निकला हुआ किनारा ΔHT3 को कम करने के लिए छोटे रैखिक विस्तार गुणांक वाली सामग्री से बना है। ③ गैसकेट की मोटाई कम करें, और गैसकेट के रूप में छोटे रैखिक विस्तार गुणांक वाली सामग्री का उपयोग करें। (4) बोल्ट के तन्य विरूपण को बढ़ाएं।
-100 डिग्री सेल्सियस से नीचे के कम तापमान वाले वाल्वों के लिए, बॉडी मटेरियल और बोल्ट मटेरियल आम तौर पर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं, रैखिक विस्तार गुणांक समान होता है, इसलिए उपयुक्त गैसकेट मटेरियल का चयन करना और बोल्ट के तन्य विरूपण को बढ़ाना अधिक महत्वपूर्ण होता है। आदर्श कम तापमान गैसकेट मटेरियल, कमरे के तापमान पर इसकी कठोरता कम होती है, कम तापमान पर लचीलापन अच्छा हो सकता है, रैखिक विस्तार गुणांक छोटा होता है और इसमें एक निश्चित यांत्रिक शक्ति होती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, एस्बेस्टस या पॉलीटेट्राफ्लुओरेथिलीन या लचीले ग्रेफाइट से भरे स्टेनलेस स्टील टेप से बने वाइंडिंग गैसकेट आम तौर पर उपयोग किए जाते हैं, और लचीले ग्रेफाइट और स्टेनलेस स्टील से बने वाइंडिंग गैसकेट का सीलिंग प्रभाव आदर्श होता है। बोल्ट के बढ़े हुए तन्य विरूपण के लिए, बोल्ट इंस्टॉलेशन प्रीलोड की सीमा के कारण, बढ़ा हुआ मार्जिन ज्यादा नहीं होता है, इसलिए क्षतिपूर्ति के लिए डिस्क स्प्रिंग गैसकेट सेट करने पर विचार किया जा सकता है।