Ցածր ջերմաստիճանի փականի օգտագործման և կնքման պահանջները, թե ինչպես ընտրել ցածր ջերմաստիճանի փականի նյութը

Ցածր ջերմաստիճանի փականի օգտագործման և կնքման պահանջները, թե ինչպես ընտրել ցածր ջերմաստիճանի փականի նյութը

2. Ցածր ջերմաստիճանի ազդեցությունը փականի կնքման աշխատանքի վրա
2.1 Ոչ մետաղական կնքման զույգեր
Սենյակային ջերմաստիճանում աշխատող գնդիկավոր կափույրները և թիթեռային փականները սովորաբար օգտագործում են մետաղից ոչ մետաղական նյութի կնքման զույգեր: Ոչ մետաղական նյութերի բարձր առաձգականության պատճառով կնքման համար պահանջվող հատուկ ճնշումը փոքր է, ուստի կնքումը լավ է: Այնուամենայնիվ, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում, քանի որ ոչ մետաղական նյութերի ընդլայնման գործակիցը շատ ավելի մեծ է, քան մետաղականը, ցածր ջերմաստիճանի և մետաղական կնիքների, փականների մարմինների և այլ մասերի կծկումը շատ տարբեր են, ինչը հանգեցնում է. կնքման հատուկ ճնշման լուրջ նվազում և կնքման արդյունքը չի կարող կնքվել: Ոչ մետաղական նյութերի մեծ մասը կարծրանում և փխրուն է դառնում կրիոգեն ջերմաստիճանում, կորցնելով ամրությունը, ինչը հանգեցնում է սառը հոսքի և սթրեսի թուլացման: Ինչպիսին կաուչուկը իր ապակու ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճանում ամբողջությամբ կկորցնի առաձգականությունը, կդառնա ապակեպատ, կկորցնի իր ամրությունը: Բացի այդ, ռետինը չի կարող օգտագործվել LNG փականների համար, քանի որ այն ունի պղպջակների ընդլայնում LNG միջավայրում: Հետևաբար, ներկայումս ցածր ջերմաստիճանի փականի նախագծման մեջ ընդհանուր ջերմաստիճանը -70℃-ից ցածր է, այլևս չեն օգտագործում ոչ մետաղական կնքման օժանդակ նյութեր կամ ոչ մետաղական նյութեր հատուկ գործընթացի միջոցով մետաղական և ոչ մետաղական կոմպոզիտային կառուցվածքի տիպի մեջ:
Ըստ արտասահմանյան տվյալների՝ որոշ ոչ մետաղական նյութեր կարող են լավ օգտագործվել կրիոգեն վիճակում։ 1970-ական թվականներին «slip shod»-ը, նոր պլաստիկը Irish Alloy Co., LTD.-ից, գերբարձր մոլեկուլային քաշի պոլիէթիլեն էր, որն ուներ լավ ամրություն -269 ° C-ում, չէր կոտրվում որոշակի ազդեցության սթրեսի տակ, և պահպանել է զգալի մաշվածության դիմադրություն: Ֆրանսիայում մշակված Mylar պլաստիկը դեռևս բավականին առաձգական է հեղուկ ջրածնի ջերմաստիճանում (-253℃): Նախկին Խորհրդային Միության ՀՏ Լոմանենկոյի պոլիկարբոնատային կնիքը փորձարկվել է հեղուկ ազոտում (-196℃): Տվյալները ցույց են տալիս, որ պոլիկարբոնատը լավ կնքման ազդեցություն ունի ցածր ջերմաստիճանում:
2.2 Մետաղական կնիքի զույգ
Ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում մետաղական նյութերի ուժն ու կարծրությունը մեծանում են, պլաստիկությունն ու ամրությունը նվազում են՝ ցույց տալով ցածր ջերմաստիճանի տարբեր աստիճանի սառը փխրուն երևույթ, լրջորեն ազդում են փականի աշխատանքի և անվտանգության վրա: Ցածր ջերմաստիճանում նյութերի ցածր լարվածության փխրուն կոտրվածքը կանխելու համար ցածր ջերմաստիճանի փականներ նախագծելիս սովորաբար օգտագործվում են ֆերիտիկ չժանգոտվող պողպատից նյութեր, երբ ջերմաստիճանը բարձր է -100℃-ից, մինչդեռ երբ ջերմաստիճանը ցածր է -100℃-ից, փականը: մարմինը, փականի կափարիչը, փականի ցողունը և կնքման նստատեղը հիմնականում օգտագործվում են դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակավոր ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատից, պղնձից և պղնձի համաձուլվածք, ալյումին և ալյումինի համաձուլվածք և այլն: Բայց քանի որ ալյումինի և ալյումինի համաձուլվածքի կարծրությունը բարձր չէ, կնքման մակերեսի քայքայումի դիմադրությունը և քայքայումի դիմադրությունը վատ են, ուստի այն հազվադեպ է օգտագործվում ցածր ջերմաստիճանի փականի մեջ: Սովորաբար օգտագործեք ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատից նյութեր, որոնք սովորաբար օգտագործվում են 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L) և այլն, այս նյութերը չունեն ցածր ջերմաստիճան սառը փխրուն կրիտիկական ջերմաստիճան, ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, դեռ կարող են պահպանել բարձր ամրություն:
Այնուամենայնիվ, austenitic չժանգոտվող պողպատը, որպես ցածր ջերմաստիճանի փականի մետաղական կնիքի օժանդակ նյութ, նույնպես ունի որոշ թերություններ: Քանի որ այս նյութերի մեծ մասը գտնվում է մետաստաբիլ վիճակում սենյակային ջերմաստիճանում, նյութի ավստենիտը վերածվում է մարտենզիտի, երբ ջերմաստիճանը իջնում ​​է փուլային անցման կետից (MS): Մարտենզիտի մարմնի կենտրոնացված խորանարդ ցանցի համար մարտենզիտի խտությունը ավելի ցածր է, քան ավստենիտի դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակը, և քանի որ ածխածնի որոշ ատոմներ կազմակերպում են մարմնի կենտրոնացված խորանարդ ցանցի դիրքի կարգավորումը, վանդակը դարձնում են C առանցքի աճի երկայնքով, այդպիսով ծավալի աճը փոխվում է: առաջացած ներքին սթրեսի հետևանքով, ի սկզբանե մանրացնելուց հետո բավարարում են կնքման մակերևույթի ճկման դեֆորմացման պահանջները, ինչը հանգեցնում է. կնիքի ձախողում.
Ի լրումն կնքման մակերեսի դեֆորմացիայի ձախողման, որը պայմանավորված է ցածր ջերմաստիճանի փուլային փոխակերպմամբ, յուրաքանչյուր մասի ջերմաստիճանի տարբերության կամ տարբեր նյութերի միջև ֆիզիկական հատկությունների տարբերության պատճառով, ինչը հանգեցնում է անհավասար կծկման, ջերմաստիճանի տատանումների սթրեսը նույնպես տեղի կունենա: Երբ լարվածությունը նյութի առաձգական սահմանից ցածր է, կնքման մակերեսում առաջանում է շրջելի առաձգական աղավաղում: Երբ մասի ջերմաստիճանի լարվածությունը գերազանցում է նյութի թողունակության սահմանը, մասերը կունենան անդառնալի աղավաղում և դեֆորմացիա, ինչը նույնպես կհանգեցնի կնքման մակերեսի խափանումների և կազդի կնքման ազդեցության վրա:
Հաշվի առնելով ցածր ջերմաստիճանի ազդեցությունը մետաղի կնքման զույգի վրա, պետք է համապատասխան միջոցներ ձեռնարկվեն, որպեսզի մետաղի կնքման մակերեսի դեֆորմացիան փոքր լինի, կամ կնքման մակերեսի դեֆորմացիան փոքր ազդեցություն ունենա կնքման աշխատանքի վրա: Նախ, նյութական առումով մենք պետք է փորձենք ընտրել մետաղագրական կառուցվածքի բարձր կայունությամբ նյութեր (օրինակ՝ 316 լ, բայց բարձր գնով): Երկրորդը, մարմնի համար ծածկույթը, ցողունը, կնիքը և մասերից պատրաստված այլ ավստենիտիկ նյութերը պետք է մշակվեն ցածր ջերմաստիճանում, որպեսզի նյութի մարտենզիտի վերափոխումը և դեֆորմացիան ամբողջությամբ իրականացվի մինչև հարդարումը: Ցածր ջերմաստիճանի բուժման ջերմաստիճանը պետք է լինի ավելի ցածր, քան նյութի փուլային փոփոխության ջերմաստիճանը (MS) և ավելի ցածր, քան փականի իրական աշխատանքային ջերմաստիճանը, իսկ բուժման ժամանակը պետք է լինի 2 ~ 4 ժամ: Անհրաժեշտության դեպքում կարող է իրականացվել բազմակի ցածր ջերմաստիճանի բուժում կամ համապատասխան ծերացման բուժում: Բացի վերը նշված միջոցառումներից, կառուցվածքային դիզայնը պետք է դիտարկել նաև կնքման մակերևույթի դեֆորմացիայի ազդեցությունը կնքման աշխատանքի վրա նվազեցնելու համար, ինչպես օրինակ դարպասի փականների, գնդիկավոր փականների և թիթեռային փականների նախագծման մեջ կարելի է դիտարկել առաձգական կնքման կառուցվածքի օգտագործումը, որ ցածր ջերմաստիճանի դեֆորմացիան կարող է մասամբ փոխհատուցվել։ Համար գլոբուս փականը պետք է լինի կոնաձեւ կնիքի կառուցվածքը, այնպես, որ ցածր ջերմաստիճանի դեֆորմացիա է կնքումը մակերեսին փոքր ազդեցության.
3. Ցածր ջերմաստիճանի ազդեցությունը փականի կնքման աշխատանքի վրա
3.1 Ցողունային փաթեթավորում
Ցածր ջերմաստիճանում ռետինե նյութի թերությունների և ոչ մետաղական նյութերի մեծ մասի ցուրտ փխրուն և լուրջ սառը հոսքի երևույթի պատճառով ցածր ջերմաստիճանի փականի ցողունի և փականի մարմնի միջև կնքման ձևավորումը չի կարող օգտագործել կնքման օղակի ձևը. օգտագործեք միայն փաթեթավորման տուփի կնքման կառուցվածքը և փչակների կնքման կառուցվածքը: Ընդհանուր փչակ կնիքը օգտագործվում է միջինում, թույլ չի տալիս հետքի արտահոսք և հարմար չէ փաթեթավորման առիթների համար, դրա միաշերտ կառուցվածքի կյանքը շատ կարճ է, բազմաշերտ կառուցվածքի արժեքը բարձր է, մշակումը դժվար է, ուստի ընդհանուր առմամբ ոչ օգտագործված.
Լցոնման տուփի կնքման կառուցվածքը հեշտ է արտադրել և մշակել, հեշտ է պահպանել և փոխարինել, և բավականին տարածված է գործնական կիրառման մեջ: Այնուամենայնիվ, փաթեթավորման ընդհանուր աշխատանքային ջերմաստիճանը չի կարող ցածր լինել -40℃-ից: Փաթեթավորման կնքման աշխատանքը ապահովելու համար ցածր ջերմաստիճանի փականի փաթեթավորման տուփ սարքը պետք է աշխատի շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին մոտ վիճակում: Ցածր ջերմաստիճանում, ջերմաստիճանի նվազմամբ, լցոնիչի առաձգականությունը աստիճանաբար անհետանում է, իսկ արտահոսքի դիմացկունությունը նվազում է: Փաթեթավորման և փականի ցողունի սառույցի հետևանքով առաջացած լրատվամիջոցների արտահոսքի պատճառով կազդի փականի ցողունի բնականոն աշխատանքի վրա, բայց նաև փականի ցողունի շարժման պատճառով փաթեթավորման քերծվածքը կառաջացնի լուրջ արտահոսք: Հետևաբար, նորմալ պայմաններում, ցածր ջերմաստիճանի փականի փաթեթավորումը պահանջվում է աշխատել 0℃-ից բարձր ջերմաստիճանում, ինչը պահանջում է երկար պարանոցի փականի կափարիչի կառուցվածքի ձևավորում, որպեսզի փաթեթավորման տուփը հեռու լինի ցածր ջերմաստիճանի միջավայրից և փաթեթավորման ընտրություն: ցածր ջերմաստիճանի բնութագրերով. Սովորաբար օգտագործվում են պոլիտետրաֆտորէթիլեն, ասբեստ, ներծծված պոլիտետրաֆտորէթիլեն ասբեստի պարան և ճկուն գրաֆիտ, որոնց թվում, քանի որ ասբեստը չի կարող խուսափել թափանցելիության արտահոսքից, պոլիտետրաֆտորէթիլենի գծային ընդլայնման գործակիցը շատ մեծ է, սառը հոսքի երևույթը լուրջ է, ուստի ընդհանուր առմամբ չի օգտագործվում: Ճկուն գրաֆիտը հիանալի կնքման նյութ է, գազը, հեղուկը անթափանց են, սեղմման արագությունը ավելի քան 40%, առաձգականությունը ավելի քան 15%, սթրեսի թուլացումը 5% -ից պակաս է, ավելի ցածր ամրացման ճնշումը կարող է կնքվել: Այն նաև ունի ինքնուրույն քսում, որն օգտագործվում է որպես փականի փաթեթավորումը կարող է արդյունավետորեն կանխել փաթեթավորումը և փականի ցողունի մաշվածությունը, դրա կնքման կատարումն ակնհայտորեն ավելի լավ է, քան ավանդական ասբեստի նյութը, ուստի այն ամենահիանալի կնքման նյութերից մեկն է:
Քանի որ լցոնիչը հիմնականում ոչ մետաղական նյութ է, գծային ընդլայնման գործակիցը շատ ավելի մեծ է, քան մետաղական լցավորիչի տուփը և փականի ցողունը: Հետևաբար, երբ սենյակային ջերմաստիճանում հավաքված փաթեթավորումն իջնում ​​է մինչև որոշակի ջերմաստիճան, դրա կծկումն ավելի մեծ է, քան փաթեթավորման անցքի և փականի ցողունը, ինչը կարող է առաջացնել արտահոսք՝ նախաբեռնման ճնշման նվազման պատճառով: Դիզայնում փաթեթավորման գեղձի պտուտակը կարող է նախապես բեռնվել սկավառակի զսպանակային միջադիրների մի քանի խմբերով, որպեսզի ցածր ջերմաստիճանում փաթեթավորման նախաբեռնման ուժը կարողանա շարունակաբար փոխհատուցվել՝ ապահովելու փաթեթավորման կնքման ազդեցությունը:
ԱՄՆ-ում Garlock ընկերության կողմից արտադրված ցածր արտահոսքի համակցված ցողունային փաթեթավորումը, վերջի օղակը պատրաստված է ածխածնի մանրաթելից հյուսված սկավառակի արմատից, կնքման օղակը պատրաստված է բարձր մաքրության ադամանդի հյուսվածքի գրաֆիտի ժապավենի ձուլվածքից, բաժակի և կոնի կառուցվածքի և ճառագայթային ընդլայնման միջոցով: բնութագրերը, որպեսզի բարելավվի կնքման աշխատանքը:
Ցողունային նյութի ցածր ջերմաստիճանի դեֆորմացիան նույնպես կազդի փաթեթավորման կնքման աշխատանքի վրա: Հետևաբար, ինչպես փականի մարմինը, փականի կափարիչը, կնքման օժանդակ նյութերը, ցողունը նույնպես պետք է լինի կրիոգեն մշակման ավարտից հետո, որպեսզի ցածր ջերմաստիճանի դեֆորմացիան փոքր լինի: Ի հավելումն, քանի որ կրիոգեն ցողունային նյութում օգտագործվող ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատը չի կարող ջերմամշակվել՝ մակերևույթի կարծրությունը բարելավելու համար, ցողունի և փաթեթավորման միջև կապն ավելի հավանական է, որ կապտուկներ ունենան, ինչը հանգեցնում է փաթեթավորման արտահոսքի: Հետևաբար, ցողունի մակերեսը պետք է պատված լինի կոշտ քրոմով կամ նիտրիդով, որպեսզի բարելավվի մակերեսի կարծրությունը:
3.2 Միջին եզրային միջադիր
Փականի և՛ միջին եզրային կնիքը, և՛ եզրային միացման փականի արտաքին կապը հիմնականում միջադիրների տեսքով են: Քանի որ միջադիրի նյութը կկարծրանա և կնվազեցնի պլաստիկությունը ցածր ջերմաստիճանում, ցածր ջերմաստիճանի փականների միջադիրն ավելի բարձր պահանջներ ունի: Այն պետք է ունենա հուսալի կնքում և վերականգնում նորմալ ջերմաստիճանի, ցածր ջերմաստիճանի և ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում: Ցածր ջերմաստիճանի ազդեցությունը միջադիրի կնքման աշխատանքի վրա պետք է համակողմանիորեն դիտարկել:
Ըստ սովորաբար օգտագործվող միջադիրի կնքման ձևերի, պտուտակի երկարությունը, միջադիրի և եզրի հաստությունը կնվազեն, քանի որ ջերմաստիճանը նվազում է: Ցածր ջերմաստիճանում միջադիրի հուսալի կնքումը ապահովելու համար այն պետք է պահպանվի
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Մուտքագրեք
ΔH1 - Հեղույսի հավաքման առաձգական դեֆորմացիա, մմ
Δ H1 = 1 / E1H սիգմա
ΔHT1 - Հեղույսի կծկում ΔT, մմ ջերմաստիճանի միջակայքում
Δ HT1 Δ T = H ալֆա 1
ΔHT - միջադիրի նեղացում ΔT ջերմաստիճանի գոտում, մմ
Δ HT = ալֆա 2 Δ h T
ΔHT3 - վերին և ստորին եզրերի նեղացում ΔT ջերմաստիճանի գոտում, մմ
Δ HT3 = ալֆա 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Հեղույսի նախաբեռնում, N/mm
E1 - պտուտակի առաձգական մոդուլ, N/mm
α1, α2, α3 - պտուտակների, միջադիրների և եզրային նյութերի գծային ընդլայնման գործակիցն են, համապատասխանաբար, մմ/մ
H, H – մմ
Երբ միջադիրի կնիքը հասնում է նախագծված աշխատանքային ցածր ջերմաստիճանին սենյակային ջերմաստիճանից, վերին և ստորին եզրերի կծկման և միջադիրի կծկման գումարը պետք է պակաս լինի պտուտակի կծկման և պտուտակի առաձգական դեֆորմացիայի գումարից: հավաքում, որպեսզի ապահովվի, որ միջադիրը դեռևս ունի նախաբեռնվածության մի մասը աշխատանքային ջերմաստիճանում և պահպանում է կնքման ունակությունը:
Ըստ այդմ, նախագծում պետք է հաշվի առնել չորս ասպեկտ. ① Հեղույսը պատրաստված է ավելի մեծ գծային ընդլայնման գործակից ունեցող նյութից, որը ցածր ջերմաստիճանում ավելի մեծ կծկվում է: ② Կցաշուրթը պատրաստված է նյութից, որն ունի ավելի փոքր գծային ընդլայնման գործակից՝ ΔHT3-ը նվազեցնելու համար: ③ Նվազեցրեք միջադիրի հաստությունը և որպես միջադիր օգտագործեք փոքր գծային ընդլայնման գործակից ունեցող նյութը: (4) Բարձրացնել պտուտակների առաձգական դեֆորմացիան:
-100℃-ից ցածր ջերմաստիճանի փականների համար մարմնի նյութը և պտուտակային նյութը հիմնականում պատրաստված են ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատից, գծային ընդլայնման գործակիցը նույնն է, ուստի ավելի կարևոր է ընտրել համապատասխան միջադիր նյութը և մեծացնել պտուտակների առաձգական դեֆորմացիան: Իդեալական ցածր ջերմաստիճանի միջադիր նյութ, սենյակային ջերմաստիճանում դրա կարծրությունը ցածր է, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ճկունությունը կարող է լավ լինել, գծային ընդարձակման գործակիցը փոքր է և ունի որոշակի մեխանիկական ուժ: Գործնական կիրառություններում սովորաբար օգտագործվում են չժանգոտվող պողպատից պատրաստված ժապավենից պատրաստված ոլորուն միջադիրներ, որոնք լցված են ասբեստով կամ պոլիտետրաֆտորէթիլենով կամ ճկուն գրաֆիտով, և ճկուն գրաֆիտից և չժանգոտվող պողպատից պատրաստված ոլորուն միջադիրների կնքման ազդեցությունը իդեալական է: Ինչ վերաբերում է պտուտակի աճող առաձգական դեֆորմացիային, ապա պտուտակի տեղադրման նախաբեռնվածության սահմանի պատճառով ավելացված լուսանցքը շատ չէ, ուստի կարելի է համարել սկավառակի զսպանակի միջադիրը փոխհատուցելու համար: