დაბალი ტემპერატურის სარქვლის გამოყენებისა და დალუქვის მოთხოვნები როგორ ავირჩიოთ დაბალი ტემპერატურის სარქვლის მასალა

დაბალი ტემპერატურის სარქვლის გამოყენებისა და დალუქვის მოთხოვნები როგორ ავირჩიოთ დაბალი ტემპერატურის სარქვლის მასალა

2. დაბალი ტემპერატურის გავლენა სარქვლის დალუქვის მუშაობაზე
2.1 არალითონური დალუქვის წყვილი
ოთახის ტემპერატურაზე მომუშავე ბურთიანი სარქველები და პეპლის სარქველები, როგორც წესი, იყენებენ ლითონისა და არამეტალის მასალის დალუქვის წყვილებს. არალითონური მასალების მაღალი ელასტიურობის გამო, დალუქვისთვის საჭირო სპეციფიკური წნევა მცირეა, ამიტომ დალუქვა კარგია. თუმცა, დაბალ ტემპერატურაზე, რადგან არალითონური მასალების გაფართოების კოეფიციენტი გაცილებით დიდია, ვიდრე ლითონის მასალების, დაბალი ტემპერატურის შეკუმშვა და ლითონის ბეჭდების, სარქვლის სხეულების და სხვა ნაწილების შეკუმშვა ბევრად განსხვავებულია, რაც იწვევს დალუქვის სპეციფიკური წნევის სერიოზული შემცირება და დალუქვის შედეგის დალუქვა შეუძლებელია. არალითონური მასალების უმეტესობა კრიოგენულ ტემპერატურაზე მკვრივდება და მტვრევადი ხდება, კარგავს სიმტკიცეს, რის შედეგადაც ხდება ცივი ნაკადი და სტრესის მოდუნება. როგორიც არის რეზინი მისი მინის ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე, მთლიანად დაკარგავს ელასტიურობას, გახდება მინის, დაკარგავს შებოჭილობას. გარდა ამისა, რეზინის გამოყენება არ შეიძლება LNG სარქველებისთვის, რადგან მას აქვს ბუშტის გაფართოება LNG გარემოში. ამიტომ, ამჟამად დაბალი ტემპერატურის სარქვლის დიზაინში, ზოგადი ტემპერატურა -70℃-ზე დაბალია, აღარ გამოიყენება არამეტალური დალუქვის დამხმარე მასალები, ან არალითონური მასალები სპეციალური პროცესის საშუალებით ლითონის და არამეტალური კომპოზიციური სტრუქტურის ტიპში.
უცხოური ჩანაწერების მიხედვით, ზოგიერთი არამეტალური მასალის კარგად გამოყენება შესაძლებელია კრიოგენურ მდგომარეობაში. 1970-იან წლებში, შპს Irish Alloy Co.-ს ახალი პლასტმასი იყო ერთგვარი ულტრამაღალმოლეკულური წონის პოლიეთილენი, რომელსაც ჰქონდა კარგი გამძლეობა -269 ° C ტემპერატურაზე, არ იშლებოდა გარკვეული ზემოქმედების ქვეშ. და შეინარჩუნა მნიშვნელოვანი აცვიათ წინააღმდეგობა. საფრანგეთში შემუშავებული Mylar პლასტმასი ჯერ კიდევ საკმაოდ ელასტიურია თხევადი წყალბადის ტემპერატურაზე (-253℃). ყოფილი საბჭოთა კავშირის HT Lomanenko-ს პოლიკარბონატის ლუქის დამჭერი გამოსცადეს თხევად აზოტში (-196℃). მონაცემები აჩვენებს, რომ პოლიკარბონატს აქვს კარგი დალუქვის ეფექტი დაბალ ტემპერატურაზე.
2.2 ლითონის ლუქის წყვილი
დაბალი ტემპერატურის პირობებში, ლითონის მასალების სიმტკიცე და სიმტკიცე იზრდება, პლასტიურობა და სიმტკიცე მცირდება, დაბალი ტემპერატურის ცივი მყიფე ფენომენის სხვადასხვა ხარისხით ჩვენება, სერიოზულად მოქმედებს სარქვლის მუშაობასა და უსაფრთხოებაზე. დაბალ ტემპერატურაზე მასალების დაბალი სტრესის მტვრევადი მოტეხილობის თავიდან ასაცილებლად, დაბალი ტემპერატურის სარქველების დაპროექტებისას, ჩვეულებრივ გამოიყენება ფერიტული უჟანგავი ფოლადის მასალები, როდესაც ტემპერატურა -100℃-ზე მაღალია, ხოლო როცა ტემპერატურა დაბალია -100℃-ზე, სარქველი. კორპუსი, სარქვლის საფარი, სარქვლის ღერო და დალუქვის სავარძელი ძირითადად გამოიყენება სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსებით ავსტენიტური უჟანგავი ფოლადით, სპილენძით და სპილენძის შენადნობი, ალუმინის და ალუმინის შენადნობი და ა.შ. მაგრამ იმის გამო, რომ ალუმინის და ალუმინის შენადნობის სიმტკიცე არ არის მაღალი, დალუქვის ზედაპირის აბრაზიული წინააღმდეგობა და აბრაზიული წინააღმდეგობა დაბალია, ამიტომ იშვიათად გამოიყენება დაბალი ტემპერატურის სარქველში. ზოგადად გამოიყენეთ ავსტენიტური უჟანგავი ფოლადის მასალები, ჩვეულებრივ გამოყენებული 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L) და ა.
თუმცა, ავსტენიტური უჟანგავი ფოლადი, როგორც დაბალი ტემპერატურის სარქველის ლითონის ბეჭდის დამხმარე მასალა, ასევე აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები. იმის გამო, რომ ამ მასალების უმეტესობა მეტასტაბილურ მდგომარეობაშია ოთახის ტემპერატურაზე, მასალაში არსებული აუსტენიტი გარდაიქმნება მარტენზიტად, როდესაც ტემპერატურა დაეცემა ფაზის გარდამავალი წერტილის ქვემოთ (MS). სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსებისთვის მარტენზიტის სიმკვრივე უფრო დაბალია, ვიდრე ასტენიტის სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსები, და იმის გამო, რომ ნახშირბადის ზოგიერთი ატომ აწყობს სხეულზე ორიენტირებულ კუბურ გისოსის პოზიციის რეგულირებას, ქმნის გისოსს C ღერძის ზრდის გასწვრივ, რითაც იცვლება მოცულობის ზრდა. გამოწვეული შიდა სტრესით, თავდაპირველად დაფქვის შემდეგ აკმაყოფილებდეს დალუქვის მოთხოვნებს დალუქვის ზედაპირის დაჭიმვის დეფორმაცია, რის შედეგადაც ბეჭდის უკმარისობა.
გარდა დალუქვის ზედაპირის დეფორმაციის უკმარისობისა, რომელიც გამოწვეულია დაბალი ტემპერატურის ფაზის ტრანსფორმაციით, თითოეული ნაწილის ტემპერატურული სხვაობის ან სხვადასხვა მასალას შორის ფიზიკური თვისებების განსხვავების გამო, რაც იწვევს არათანაბარი შეკუმშვას, ასევე მოხდება ტემპერატურის ცვალებადობის სტრესი. როდესაც სტრესი არის მასალის დრეკადობის ზღვარზე ქვემოთ, შექცევადი ელასტიური დამახინჯება წარმოიქმნება დალუქვის ზედაპირზე. როდესაც ნაწილის ტემპერატურული დაძაბულობა აღემატება მასალის მოსავლიანობის ზღვარს, ნაწილებს ექნებათ შეუქცევადი დამახინჯება და დეფორმაცია, რაც ასევე გამოიწვევს დალუქვის ზედაპირის გაფუჭებას და გავლენას მოახდენს დალუქვის ეფექტზე.
ლითონის დალუქვის წყვილზე დაბალი ტემპერატურის გავლენის გათვალისწინებით, უნდა იქნას მიღებული შესაბამისი ზომები, რათა მოხდეს ლითონის დალუქვის ზედაპირის დეფორმაცია მცირე, ან დალუქვის ზედაპირის დეფორმაციას მცირე გავლენა ჰქონდეს დალუქვის შესრულებაზე. უპირველეს ყოვლისა, მასალების მხრივ, უნდა შევეცადოთ ავირჩიოთ მასალები მეტალოგრაფიული სტრუქტურის მაღალი სტაბილურობით (როგორიცაა 316 ლ, მაგრამ მაღალი ღირებულებით). მეორეც, კორპუსისთვის, ნაწილებისგან დამზადებული საფარი, ღერო, ბეჭედი და სხვა ავსტენიტური მასალები უნდა დამუშავდეს დაბალ ტემპერატურაზე, რათა მასალის მარტენზიტის ტრანსფორმაცია და დეფორმაცია სრულად განხორციელდეს დასრულებამდე. დაბალი ტემპერატურის დამუშავების ტემპერატურა უნდა იყოს დაბალი, ვიდრე მატერიალური ფაზის ცვლილების ტემპერატურა (MS) და დაბალი ვიდრე სარქვლის ფაქტობრივი სამუშაო ტემპერატურა, ხოლო დამუშავების დრო უნდა იყოს 2 ~ 4 სთ. საჭიროების შემთხვევაში შეიძლება ჩატარდეს მრავალჯერადი დაბალ ტემპერატურაზე მკურნალობა ან შესაბამისი დაბერების მკურნალობა. ზემოაღნიშნული ზომების გარდა, სტრუქტურული დიზაინი ასევე უნდა იყოს გათვალისწინებული, რათა შემცირდეს დალუქვის ზედაპირის დეფორმაციის გავლენა დალუქვის შესრულებაზე, მაგალითად, კარიბჭის სარქველების დიზაინში, ბურთიანი სარქველები და პეპლის სარქველები შეიძლება განიხილონ ელასტიური დალუქვის სტრუქტურის გამოყენება. რომ დაბალი ტემპერატურის დეფორმაცია შეიძლება ნაწილობრივ ანაზღაურდეს. გლობუსის სარქველი უნდა იყოს კონუსური ბეჭდის სტრუქტურა, ისე, რომ დაბალი ტემპერატურის დეფორმაცია დალუქვის ზედაპირზე მცირე ზემოქმედებით მოხდეს.
3. დაბალი ტემპერატურის გავლენა სარქვლის დალუქვის მუშაობაზე
3.1 ღეროს შეფუთვა
დაბალ ტემპერატურაზე რეზინის მასალის დეფექტების და არამეტალური მასალების უმეტესობის ცივი მყიფე და სერიოზული ცივი ნაკადის ფენომენის გამო, დაბალი ტემპერატურის სარქვლის ღეროსა და სარქვლის სხეულს შორის დალუქვის დიზაინი არ შეიძლება გამოიყენოს დალუქვის რგოლი. გამოიყენეთ მხოლოდ შესაფუთი ყუთის დალუქვის სტრუქტურა და ბუხრის დალუქვის სტრუქტურა. ზოგადი ბერკეტი გამოიყენება საშუალოდ, რომელიც არ იძლევა კვალი გაჟონვის საშუალებას და არ არის შესაფერისი შეფუთვის შემთხვევებისთვის, მისი ერთფენიანი სტრუქტურის სიცოცხლე ძალიან მოკლეა, მრავალშრიანი სტრუქტურის ღირებულება მაღალია, დამუშავება რთულია, ასე რომ, ზოგადად, არა გამოყენებულია.
ჩაყრის ყუთის დალუქვის სტრუქტურა მარტივია დამზადება და დამუშავება, მარტივი შენარჩუნება და შეცვლა და საკმაოდ გავრცელებულია პრაქტიკულ გამოყენებაში. ამასთან, შეფუთვის ზოგადი სამუშაო ტემპერატურა არ შეიძლება იყოს -40℃-ზე დაბალი. შეფუთვის დალუქვის მუშაობის უზრუნველსაყოფად, დაბალი ტემპერატურის სარქველის შესაფუთი ყუთის მოწყობილობა უნდა მუშაობდეს გარემოს ტემპერატურასთან ახლოს. დაბალ ტემპერატურაზე, ტემპერატურის კლებასთან ერთად, შემავსებლის ელასტიურობა თანდათან ქრება და მცირდება გაჟონვის საწინააღმდეგო მოქმედება. მედიის გაჟონვის გამო, რომელიც გამოწვეულია შეფუთვით და სარქვლის ღეროს ყინულით, გავლენას მოახდენს სარქვლის ღეროს ნორმალურ მუშაობაზე, მაგრამ ასევე სარქვლის ღეროს მოძრაობის გამო იქნება შეფუთვის ნაკაწრი, რაც იწვევს სერიოზულ გაჟონვას. ამიტომ, ნორმალურ პირობებში, დაბალი ტემპერატურის სარქვლის შეფუთვა საჭიროა 0℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობისთვის, რაც მოითხოვს გრძელი კისრის სარქველის საფარის სტრუქტურის დიზაინს, ისე, რომ შეფუთვის ყუთი დაშორდეს დაბალი ტემპერატურის საშუალებებს და შეფუთვის შერჩევას. დაბალი ტემპერატურის მახასიათებლებით. ხშირად გამოყენებული შემავსებლებია პოლიტეტრაფტორეთილენი, აზბესტი, გაჟღენთილი პოლიტეტრაფტორეთილენის აზბესტის თოკი და მოქნილი გრაფიტი, რომელთა შორის, რადგან აზბესტი ვერ აიცილებს გამტარიანობის გაჟონვას, პოლიტეტრაფტორეთილენის ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან დიდია, ცივი ნაკადის ფენომენი სერიოზულია, ამიტომ ზოგადად არ გამოიყენება. მოქნილი გრაფიტი არის შესანიშნავი დალუქვის მასალა, გაზი, სითხე გაუვალია, შეკუმშვის სიჩქარე 40-ზე მეტია, ელასტიურობა 15-ზე მეტია, სტრესის რელაქსაცია 5-ზე ნაკლებია, დაბალი დამაგრების წნევა შეიძლება დალუქული იყოს. მას ასევე აქვს თვითშეზეთვა, გამოიყენება როგორც სარქვლის შეფუთვა, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად თავიდან აიცილოს შეფუთვა და სარქვლის ღეროს ცვეთა.
იმის გამო, რომ შემავსებელი ძირითადად არალითონური მასალაა, ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი გაცილებით დიდია, ვიდრე ლითონის შემავსებლის ყუთი და სარქვლის ღერო. ამიტომ, როდესაც ოთახის ტემპერატურაზე აწყობილი შეფუთვა გარკვეულ ტემპერატურამდე ეცემა, მისი შეკუმშვა უფრო დიდია, ვიდრე შესაფუთი ხვრელისა და სარქვლის ღეროს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გაჟონვა წინასწარი დატვირთვის წნევის შემცირების გამო. დიზაინში, შესაფუთი ჯირკვლის ჭანჭიკი შეიძლება წინასწარ დაიტვირთოს დისკის ზამბარის შუასადებების რამდენიმე ჯგუფით, ისე, რომ დაბალ ტემპერატურაზე შეფუთვის წინასწარი დატვირთვის ძალა შეიძლება მუდმივად ანაზღაურდეს შეფუთვის დალუქვის ეფექტის უზრუნველსაყოფად.
დაბალი გაჟონვის კომბინირებული ღეროს შეფუთვა, რომელიც წარმოებულია Garlock Company-ის მიერ შეერთებულ შტატებში, ბოლო რგოლი დამზადებულია ნახშირბადის ბოჭკოვანი დისკის ფესვისგან, დალუქვის რგოლი დამზადებულია მაღალი სისუფთავის ალმასის ტექსტურის გრაფიტის ზოლის ჩამოსხმისგან, თასის და კონუსის სტრუქტურისა და რადიალური გაფართოების საშუალებით. მახასიათებლები, რათა გაუმჯობესდეს დალუქვის მოქმედება.
ღეროვანი მასალის დაბალი ტემპერატურის დეფორმაცია ასევე იმოქმედებს შეფუთვის დალუქვაზე. ამიტომ, ისევე როგორც სარქვლის სხეული, სარქვლის საფარი, დალუქვის დამხმარე მასალები, ღერო ასევე უნდა იყოს კრიოგენული დამუშავების დასრულების შემდეგ, რათა დაბალი ტემპერატურის დეფორმაცია იყოს მცირე. გარდა ამისა, იმის გამო, რომ კრიოგენული ღეროს მასალაში გამოყენებული ავსტენიტური უჟანგავი ფოლადი არ შეიძლება თერმულად დამუშავდეს ზედაპირის სიხისტის გასაუმჯობესებლად, ღეროსა და შეფუთვას შორის სახსარი უფრო მეტად დალურჯდება, რაც გამოიწვევს შეფუთვაში გაჟონვას. ამიტომ, ღეროს ზედაპირი უნდა იყოს მოოქროვილი მყარი ქრომით ან ნიტრიდით, რათა გაუმჯობესდეს ზედაპირის სიმტკიცე.
3.2 შუა ფლანგის შუასადებები
სარქვლის შუა ფლანგის დალუქვა და ფლანგური შეერთების სარქვლის გარე კავშირი ძირითადად შუასადებების სახითაა. ვინაიდან შუასადებები გამკვრივდება და შეამცირებს პლასტიურობას დაბალ ტემპერატურაზე, დაბალი ტემპერატურის სარქველების შუასადებები უფრო მაღალი მოთხოვნებია. მას უნდა ჰქონდეს საიმედო დალუქვა და აღდგენა ნორმალურ ტემპერატურაზე, დაბალ ტემპერატურაზე და ტემპერატურის ცვლილებებზე. სრულყოფილად უნდა იქნას გათვალისწინებული დაბალი ტემპერატურის გავლენა შუასადებების დალუქვის მუშაობაზე.
ჩვეულებრივ გამოყენებული შუასადებების დალუქვის ფორმების მიხედვით, ჭანჭიკის სიგრძე, შუასადებები და ფლანგების სისქე შემცირდება ტემპერატურის შემცირებით. იმისათვის, რომ უზრუნველყოს შუასადებების საიმედო დალუქვა დაბალ ტემპერატურაზე, ის უნდა დაკმაყოფილდეს
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 ჩაწერეთ
ΔH1 — ჭანჭიკის შეკრების დაჭიმვის დეფორმაცია, მმ
Δ H1 = 1 / E1H სიგმა
ΔHT1 - ჭანჭიკის შეკუმშვა ტემპერატურის დიაპაზონში ΔT, მმ
Δ HT1 Δ T = H ალფა 1
ΔHT - შუასადებების შეკუმშვა ΔT ტემპერატურის ზონაში, მმ
Δ HT = ალფა 2 Δ სთ T
ΔHT3 - ზედა და ქვედა ფარნების შეკუმშვა ΔT ტემპერატურის ზონაში, მმ
Δ HT3 = ალფა 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — ჭანჭიკის წინასწარ ჩატვირთვა, N/მმ
E1 - ჭანჭიკის ელასტიური მოდული, N/მმ
α1, α2, α3 — არის ჭანჭიკების, შუასადებებისა და ფლანგების მასალების წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი, შესაბამისად, მმ/მ.
H, H – მმ
როდესაც შუასადებები მიაღწევს სამუშაო დაბალ ტემპერატურას ოთახის ტემპერატურიდან, ზედა და ქვედა ფლანგების შეკუმშვის ჯამი და შუასადებების შეკუმშვა უნდა იყოს ჭანჭიკის შეკუმშვისა და ჭანჭიკის დაჭიმვის დეფორმაციის ჯამზე ნაკლები. აწყობა, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ შუასადას კვლავ ჰქონდეს წინასწარი დატვირთვის ნაწილი სამუშაო ტემპერატურაზე და შეინარჩუნოს დალუქვის უნარი.
შესაბამისად, დიზაინში ოთხი ასპექტი უნდა იყოს გათვალისწინებული. ① ჭანჭიკი დამზადებულია მასალისგან უფრო დიდი ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტით, რომელსაც აქვს უფრო დიდი შეკუმშვა დაბალ ტემპერატურაზე. ② ფლანგა დამზადებულია მასალისგან უფრო მცირე ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტით ΔHT3-ის შესამცირებლად. ③ შეამცირეთ შუასადებების სისქე და გამოიყენეთ მასალა მცირე ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტით, როგორც შუასადებები. (4) ჭანჭიკების დაჭიმვის დეფორმაციის გაზრდა.
დაბალი ტემპერატურის სარქველებისთვის -100℃-ზე დაბალი, სხეულის მასალა და ჭანჭიკის მასალა ძირითადად დამზადებულია ავსტენიტური უჟანგავი ფოლადისგან, ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი იგივეა, ამიტომ უფრო მნიშვნელოვანია აირჩიოს შესაბამისი შუასადებები და გაზარდოს ჭანჭიკების დაძაბულობის დეფორმაცია. იდეალური დაბალი ტემპერატურის შუასადებები, ოთახის ტემპერატურაზე მისი სიმტკიცე დაბალია, დაბალ ტემპერატურაზე ელასტიურობა შეიძლება იყოს კარგი, ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი მცირეა და აქვს გარკვეული მექანიკური სიმტკიცე. პრაქტიკულ გამოყენებაში, ჩვეულებრივ გამოიყენება უჟანგავი ფოლადის ლენტით დამზადებული აზბესტის ან პოლიტეტრაფტორეთილენით ან მოქნილი გრაფიტით დამაგრებული შუასადებები და იდეალურია მოქნილი გრაფიტისა და უჟანგავი ფოლადისგან დამზადებული გრაგნილი შუასადებების დალუქვის ეფექტი. რაც შეეხება ჭანჭიკის გაზრდილ დაჭიმულ დეფორმაციას, ჭანჭიკის დამონტაჟების წინასწარი დატვირთვის ლიმიტის გამო, გაზრდილი ზღვარი არ არის დიდი, ამიტომ შეიძლება ჩაითვალოს დისკის ზამბარის შუასადების დაყენება კომპენსაციისთვის.