Төмен температуралық клапанның қолданылуы және тығыздалу талаптары, төмен температуралық клапанның материалын қалай таңдауға болады

Төмен температуралық клапанның қолданылуы және тығыздалу талаптары, төмен температуралық клапанның материалын қалай таңдауға болады

2. Төменгі температураның клапанның тығыздалу өнімділігіне әсері
2.1 Металл емес тығыздағыш жұптар
Бөлме температурасында жұмыс істейтін шарикті клапандар мен көбелек клапандар әдетте металдан металл емес материалды тығыздау жұптарын пайдаланады. Металл емес материалдардың икемділігі жоғары болғандықтан, тығыздау үшін қажетті меншікті қысым аз, сондықтан тығыздау жақсы. Алайда, төмен температурада, металл емес материалдардың кеңею коэффициенті металл материалдарға қарағанда әлдеқайда үлкен болғандықтан, төмен температураның шөгуі және металл тығыздағыштардың, клапан корпустарының және басқа бөлшектердің жиырылуы айтарлықтай ерекшеленеді, бұл тығыздағыштың меншікті қысымының айтарлықтай төмендеуі және тығыздаудың нәтижесі пломбалау мүмкін емес. Металл емес материалдардың көпшілігі криогендік температурада қатайып, сынғыш болып, қаттылығын жоғалтады, нәтижесінде суық ағын мен кернеуді босаңсытады. Мысалы, резеңке шыны температурасынан төмен температурада икемділігін толығымен жоғалтады, шыны тәрізді болады, тығыздығын жоғалтады. Сонымен қатар, резеңке СТГ клапандары үшін қолданыла алмайды, өйткені оның СТГ ортасында көпіршікті кеңеюі бар. Сондықтан, қазіргі уақытта төмен температуралы клапанның дизайнында жалпы температура -70 ℃-ден төмен, енді металл емес тығыздағыш көмекші материалдарды немесе металл емес материалдарды металл және металл емес композиттік құрылым түріне арнайы процесс арқылы қолданбаңыз.
Шетелдік жазбаларға сәйкес, кейбір металл емес материалдарды криогендік күйде жақсы қолдануға болады. 1970-ші жылдары Irish Alloy Co., LTD жаңа пластикасы -269 ° C температурада жақсы беріктікке ие, белгілі бір соққы кезінде сынбайтын, ультра жоғары молекулалық полиэтиленнің бір түрі болды. және айтарлықтай тозуға төзімділігін сақтады. Францияда жасалған Mylar пластикасы сұйық сутегі температурасында (-253℃) әлі де серпімді. Бұрынғы Кеңес Одағының Х.Т.Ломаненконың поликарбонатты тығыздағыш ұстағышы сұйық азотта (-196℃) сыналған. Деректер поликарбонат төмен температурада жақсы тығыздау әсерін көрсетеді.
2.2 Металл тығыздағыш жұбы
Төмен температура жағдайында металл материалдарының беріктігі мен қаттылығы артады, пластикалық пен қаттылық төмендейді, төмен температурадағы суық сынғыш құбылыстың әртүрлі дәрежесін көрсетеді, клапанның өнімділігі мен қауіпсіздігіне айтарлықтай әсер етеді. Төмен температурада материалдардың төмен кернеулі сынғыш сынуын болдырмау үшін, төмен температуралы клапандарды жобалау кезінде, әдетте, температура -100 ℃ жоғары болған кезде ферритті баспайтын болаттан жасалған материалдар қолданылады, ал температура -100 ℃ төмен болғанда, клапан корпус, клапан қақпағы, клапан бағанасы және тығыздағыш орны негізінен бетке орталықтандырылған текше торлы аустениттік баспайтын болаттан, мыс пен мыспен қолданылады. қорытпа, алюминий және алюминий қорытпасы және т.б. Бірақ алюминий және алюминий қорытпасының қаттылығы жоғары емес болғандықтан, тығыздағыш бетінің тозуға төзімділігі және тозуға төзімділігі нашар, сондықтан ол төмен температуралы клапанда сирек қолданылады. Әдетте аустениттік тот баспайтын болаттан жасалған материалдарды пайдаланыңыз, әдетте 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2 (304, 316L) және т.
Дегенмен, төменгі температурадағы клапанның металл тығыздағышының қосалқы материалы ретінде аустенитті баспайтын болаттың да кейбір кемшіліктері бар. Бұл материалдардың көпшілігі бөлме температурасында метатұрақты күйде болғандықтан, температура фазалық ауысу нүктесінен (MS) төмен түсірілген кезде материалдағы аустенит мартенситке айналады. Дене центрленген текше торы үшін мартенситтің тығыздығы аустениттің бетке бағытталған текше торына қарағанда төмен және кейбір көміртек атомдары дененің центрленген текше торының орналасуын реттейтіндіктен торды С осінің өсу бойымен жасайды, осылайша көлемнің ұлғаюы өзгереді. ішкі кернеуден туындаған, ұнтақтаудан кейін бастапқыда герметизациялау бетінің иілу деформациясының герметизациялық талаптарын қанағаттандырыңыз, нәтижесінде тығыздағыштың бұзылуы.
Төмен температураның фазалық түрленуінен туындаған тығыздау бетінің деформациясының бұзылуынан басқа, әр бөліктің температура айырмашылығы немесе әртүрлі материалдар арасындағы физикалық қасиеттердің айырмашылығы, нәтижесінде біркелкі емес шөгу, температураның өзгеру кернеуі де пайда болады. Кернеу материалдың серпімділік шегінен төмен болған кезде тығыздау бетінде қайтымды серпімді бұрмалану пайда болады. Бөлшектің температуралық кернеуі материалдың аққыштық шегінен асқанда, бөлшектерде қайтымсыз бұрмалану және деформация болады, бұл сонымен қатар тығыздау бетінің бұзылуына әкеледі және тығыздау әсеріне әсер етеді.
Төмен температураның металды тығыздағыш жұбына әсерін ескере отырып, металл тығыздағыш бетінің деформациясы аз болуы үшін тиісті шараларды қабылдау қажет немесе тығыздауыш бетінің деформациясы тығыздау өнімділігіне аз әсер етеді. Біріншіден, материалдар тұрғысынан металлографиялық құрылымының тұрақтылығы жоғары материалдарды таңдауға тырысу керек (мысалы, 316L, бірақ құны жоғары). Екіншіден, корпус үшін бөліктерден жасалған қақпақ, өзек, тығыздауыш және басқа аустениттік материалдар төменгі температурада өңделуі керек, осылайша материалдың мартенситтік түрленуі және деформациясы әрлеуге дейін толығымен жүзеге асырылады. Төмен температурада өңдеу температурасы материалдың фазасының өзгеру температурасынан (MS) төмен және клапанның нақты жұмыс температурасынан төмен болуы керек, ал өңдеу уақыты 2 ~ 4 сағат болуы керек. Қажет болса, бірнеше рет төмен температуралық өңдеу немесе тиісті қартаю өңдеуі жүргізілуі мүмкін. Жоғарыда аталған шаралардан басқа, тығыздауыш бетінің деформациясының тығыздау өнімділігіне әсерін азайту үшін құрылымдық дизайнды да ескеру керек, мысалы, қақпа клапандарын, шар клапандарын және көбелек клапандарын жобалау кезінде серпімді тығыздау құрылымын пайдалануды қарастыруы мүмкін, сондықтан төмен температуралық деформацияны ішінара өтеуге болатынын. Глобус клапаны үшін конустық тығыздағыш құрылымы болуы керек, сондықтан тығыздауыш бетіндегі төмен температура деформациясы шағын әсер етеді.
3. Төменгі температураның клапанның герметизациялық өнімділігіне әсері
3.1 Бағананы орау
Төмен температурадағы резеңке материалдың ақауларына және көптеген металл емес материалдардың суық сынғыш және ауыр суық ағыны құбылысына байланысты, төменгі температурадағы клапанның өзегі мен клапан корпусы арасындағы тығыздағыш конструкциясы тығыздағыш сақина пішінін пайдалана алмайды, тек орауыш қорапты тығыздау құрылымын және сильфонды тығыздау құрылымын пайдаланыңыз. Жалпы сильфонды тығыздағыш ортада қолданылады, іздердің ағып кетуіне жол бермейді және орау үшін жарамсыз, оның бір қабатты құрылымының қызмет ету мерзімі өте қысқа, көп қабатты құрылымның құны жоғары, өңдеу қиын, сондықтан әдетте жоқ. пайдаланылады.
Салғыштың тығыздағыш құрылымы оңай дайындалады және өңделеді, техникалық қызмет көрсету және ауыстыру оңай және практикалық қолдануда жиі кездеседі. Дегенмен, қаптаманың жалпы жұмыс температурасы -40 ℃ төмен болмауы керек. Қаптаманың тығыздалу өнімділігін қамтамасыз ету үшін төмен температуралық клапанның орауыш қорапшасы құрылғысы қоршаған орта температурасына жақын жағдайда жұмыс істеуі керек. Төмен температурада температураның төмендеуімен толтырғыштың серпімділігі бірте-бірте жоғалады, ал ағып кетпейтін өнімділік төмендейді. Қаптаманың және клапан бағанының мұзынан туындаған тасымалдағыштың ағуы клапан діңінің қалыпты жұмысына әсер етеді, сонымен қатар клапан діңінің қозғалысына байланысты орауыш сызаттар пайда болады, бұл елеулі ағып кетуді тудырады. Сондықтан, қалыпты жағдайларда, төмен температуралы клапанның орамасы 0 ℃ жоғары температурада жұмыс істеуі үшін қажет, бұл ұзын мойын клапанының қақпақ құрылымын жобалауды талап етеді, осылайша орауыш қорап төмен температуралы ортадан алыс және орауыш таңдау керек. төмен температуралық сипаттамалары бар. Жиі қолданылатын толтырғыштар политетрафторэтилен, асбест, сіңдірілген политетрафторэтилен асбест арқан және икемді графит болып табылады, олардың арасында асбест өткізгіштігінің ағып кетуін болдырмайтындықтан, политетрафторэтиленнің сызықтық кеңею коэффициенті өте үлкен, суық ағынның құбылысы әдетте қолданылмайды. Икемді графит тамаша тығыздағыш материал болып табылады, газ, сұйықтық өткізбейді, қысу жылдамдығы 40% -дан жоғары, серпімділік 15% -дан жоғары, кернеуді босаңсыту 5% -дан аз, төменгі бекіту қысымын тығыздауға болады. Ол сондай-ақ өздігінен майлау қабілетіне ие, клапан орауыш ретінде пайдаланылатын орауыш пен клапан бағанының тозуын тиімді болдырмайды, оның тығыздау өнімділігі дәстүрлі асбест материалынан жақсырақ, сондықтан ол ең жақсы тығыздағыш материалдардың бірі болып табылады.
Толтырғыш әдетте металл емес материал болғандықтан, сызықтық кеңею коэффициенті металл толтырғыш қорапшасы мен клапан өзегінен әлдеқайда үлкен. Сондықтан, бөлме температурасында жиналған қаптама белгілі бір температураға дейін төмендегенде, оның шөгуі орау тесігі мен клапан бағанасына қарағанда көбірек болады, бұл алдын ала тиеу қысымының төмендеуіне байланысты ағып кетуді тудыруы мүмкін. Конструкцияда орауыш бекіткіш болт дискі серіппелі тығыздағыштардың бірнеше топтарымен алдын ала жүктелуі мүмкін, осылайша ораманың тығыздау әсерін қамтамасыз ету үшін төмен температурада орамның алдын ала жүктеу күші үздіксіз өтелуі мүмкін.
Америка Құрама Штаттарындағы Garlock компаниясы шығарған төмен ағып кетуі бар біріктірілген орам орамы, соңғы сақина көміртекті талшықпен өрілген диск түбірінен жасалған, тығыздағыш сақина шыныаяқ пен конус құрылымы және радиалды кеңейту арқылы жоғары таза гауһар тасты графит жолағын қалыптаудан жасалған. сипаттамалары, осылайша тығыздау өнімділігі жақсарады.
Түтік материалының төмен температуралық деформациясы қаптаманың тығыздалу өнімділігіне де әсер етеді. Сондықтан, клапанның корпусы, клапан қақпағы, герметикалық қосымша материалдар сияқты, төменгі температура деформациясы аз болуы үшін өзек әрлеуден кейін криогенді өңдеуден өтуі керек. Сонымен қатар, криогенді дің материалында қолданылатын аустенитті баспайтын болатты термиялық өңдеуге болмайтындықтан, оның бетінің қаттылығын жақсарту үшін, өзек пен орау арасындағы қосылыс бір-бірін көгеріп, орауыштың ағып кетуіне әкеледі. Сондықтан, беттің қаттылығын жақсарту үшін сабақтың беті қатты хром немесе нитридпен қапталуы керек.
3.2 Ортаңғы фланецті тығыздағыш
Клапанның ортаңғы фланецті тығыздағышы да, фланецті қосу клапанының сыртқы қосылымы да әдетте тығыздағыш түрінде болады. Тығыздағыш материал төмен температурада икемділікті қатайтатындықтан және төмендететіндіктен, төмен температуралы клапандарға арналған тығыздағыш жоғары талаптарға ие. Ол қалыпты температурада, төмен температурада және температураның өзгеруінде сенімді тығыздауға және қалпына келтіруге ие болуы керек. Төменгі температураның тығыздағышты тығыздау өнімділігіне әсерін жан-жақты қарастырған жөн.
Жиі қолданылатын тығыздағыштарды тығыздау формаларына сәйкес болт ұзындығы, тығыздағыш және фланец қалыңдығы температура төмендеген сайын қысқарады. Төмен температурада тығыздағыштың сенімді тығыздалуын қамтамасыз ету үшін оны орындау керек
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 теріңіз
ΔH1 — Болт жинағының созылу деформациясы, мм
Δ H1 = 1 / E1H сигмасы
ΔHT1 — ΔT температура диапазонында болттың жиырылуы, мм
Δ HT1 Δ T = H альфа 1
ΔHT — ΔT температура аймағында тығыздағыштың жиырылуы, мм
Δ HT = альфа 2 Δ h T
ΔHT3 — ΔT температура аймағында жоғарғы және төменгі фланецтердің жиырылуы, мм
Δ HT3 = альфа 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Болттың алдын ала жүктелуі, Н/мм
E1 — болттың серпімділік модулі, Н/мм
α1, α2, α3 — сәйкесінше болт, тығыздауыш және фланец материалдарының сызықтық кеңею коэффициенті, мм/м
H, H – мм
Тығыздағыш тығыздағыш бөлме температурасынан жобаланған жұмыс істейтін төмен температураға жеткенде, жоғарғы және төменгі фланецтердің шөгуінің және тығыздағыштың жиырылуының қосындысы болттың жиырылуы мен болттың созылу деформациясының қосындысынан аз болуы керек. құрастыру, тығыздағыштың жұмыс температурасында әлі де алдын ала жүктеменің бір бөлігі болуын қамтамасыз ету және тығыздау қабілетін сақтау.
Сәйкесінше дизайнда төрт аспектіні ескеру қажет. ① Болт үлкенірек сызықтық кеңею коэффициенті бар материалдан жасалған, оның төмен температурада жиырылу мүмкіндігі жоғары. ② Фланец ΔHT3 азайту үшін сызықтық кеңею коэффициенті кішірек материалдан жасалған. ③ Тығыздауыштың қалыңдығын азайтып, тығыздауыш ретінде шағын сызықтық кеңею коэффициенті бар материалды пайдаланыңыз. (4) Болттардың созылу деформациясын арттырыңыз.
-100℃ төмен температуралық клапандар үшін корпус материалы мен болт материалы әдетте аустениттік баспайтын болаттан жасалған, сызықтық кеңею коэффициенті бірдей, сондықтан сәйкес тығыздағыш материалын таңдау және болттардың созылу деформациясын арттыру маңыздырақ. Идеал төмен температуралы тығыздағыш материал, бөлме температурасында оның қаттылығы төмен, төмен температурада серпімділік жақсы болуы мүмкін, сызықтық кеңею коэффициенті аз және белгілі бір механикалық беріктікке ие. Практикалық қолданбаларда асбестпен немесе политетрафторэтиленмен немесе икемді графитпен толтырылған тот баспайтын болаттан жасалған таспадан жасалған орама тығыздағыштар пайдаланылады және икемді графит пен тот баспайтын болаттан жасалған орама тығыздағыштардың тығыздау әсері өте қолайлы. Болттың созылу деформациясының жоғарылауына келетін болсақ, болтты орнатудың алдын ала жүктелу шегіне байланысты өсті маржа көп емес, сондықтан оны өтеу үшін дискінің серіппелі тығыздағышын орнатуды қарастыруға болады.