Žemos temperatūros vožtuvo naudojimo ir sandarinimo reikalavimai, kaip pasirinkti žemos temperatūros vožtuvo medžiagą
2. Žemos temperatūros įtaka vožtuvo sandarinimui
2.1 Nemetalinės sandarinimo poros
Kambario temperatūroje veikiančiuose rutuliniuose vožtuvuose ir peteliškuose vožtuvuose paprastai naudojamos metalinės ir nemetalinės medžiagos sandariklių poros. Dėl didelio nemetalinių medžiagų elastingumo sandarinimui reikalingas specifinis slėgis yra mažas, todėl sandarumas geras. Tačiau esant žemai temperatūrai, kadangi nemetalinių medžiagų plėtimosi koeficientas yra daug didesnis nei metalinių, žemos temperatūros susitraukimas ir metalinių sandariklių, vožtuvų korpusų ir kitų dalių susitraukimas labai skiriasi, o tai lemia Didelis sandarinimo specifinio slėgio sumažėjimas ir sandarinimo rezultatas negali būti užsandarinamas. Dauguma nemetalinių medžiagų sustingsta ir tampa trapios kriogeninėje temperatūroje, praranda kietumą, todėl atsiranda šaltas srautas ir atsipalaidavimas. Tokios kaip guma, esant žemesnei nei stiklo temperatūrai, visiškai praras elastingumą, taps stiklinė, praras sandarumą. Be to, guma negali būti naudojama SGD vožtuvams, nes SGD terpėje plečiasi burbuliukai. Todėl šiuo metu projektuojant žemos temperatūros vožtuvą, bendra temperatūra yra žemesnė nei -70 ℃, nebenaudojamos nemetalinės sandarinimo pagalbinės medžiagos arba nemetalinės medžiagos specialiu būdu į metalines ir nemetalines kompozicines konstrukcijas.
Remiantis užsienio įrašais, kai kurios nemetalinės medžiagos gali būti gerai naudojamos kriogeninėje būsenoje. Aštuntajame dešimtmetyje „slip shod“ – naujas plastikas iš Irish Alloy Co., LTD., buvo tam tikras itin didelės molekulinės masės polietilenas, pasižymintis geru kietumu -269 °C temperatūroje, nesulūžęs veikiant tam tikram smūgio įtempiui. ir išlaikė didelį atsparumą dilimui. Prancūzijoje sukurtas Mylar plastikas skysto vandenilio temperatūroje (-253 ℃) vis dar gana elastingas. Buvusios Sovietų Sąjungos HT Lomanenko polikarbonatinis sandariklio laikiklis buvo išbandytas skystame azote (-196 ℃). Duomenys rodo, kad polikarbonatas turi gerą sandarinimo efektą esant žemai temperatūrai.
2.2 Metalinių sandariklių pora
Esant žemai temperatūrai, padidėja metalinių medžiagų stiprumas ir kietumas, mažėja plastiškumas ir kietumas, o tai rodo skirtingą žemos temperatūros šalto trapumo reiškinį, o tai daro didelę įtaką vožtuvo veikimui ir saugai. Siekiant išvengti trapių medžiagų lūžimo žemoje temperatūroje, projektuojant žemos temperatūros vožtuvus, feritinės nerūdijančio plieno medžiagos paprastai naudojamos, kai temperatūra yra aukštesnė nei -100 ℃, o kai temperatūra žemesnė nei -100 ℃, vožtuvas korpusas, vožtuvo dangtis, vožtuvo stiebas ir sandarinimo lizdas dažniausiai naudojami su į veidą orientuotomis kubinėmis grotelėmis austenitiniu nerūdijančiu plienu, variu ir vario lydiniu, aliuminiu ir aliuminio lydinio ir tt Tačiau kadangi aliuminio ir aliuminio lydinio kietumas nėra didelis, sandarinimo paviršiaus atsparumas dilimui ir atsparumas dilimui yra prastas, todėl jis retai naudojamas žemos temperatūros vožtuve. Paprastai naudokite austenitines nerūdijančio plieno medžiagas, dažniausiai naudojamas 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L) ir kt., Šios medžiagos neturi žemos temperatūros šaltos trapios kritinės temperatūros, žemos temperatūros sąlygomis vis tiek gali išlaikyti aukštą kietumą.
Tačiau austenitinis nerūdijantis plienas, kaip žemos temperatūros vožtuvo metalinio sandariklio pagalbinė medžiaga, taip pat turi tam tikrų trūkumų. Kadangi dauguma šių medžiagų kambario temperatūroje yra metastabilios būsenos, medžiagoje esantis austenitas virsta martensitu, kai temperatūra nukrenta žemiau fazinio virsmo taško (MS). Kūno centre esančios martensito kubinės gardelės tankis yra mažesnis nei austenito kubinės gardelės, nukreiptos į veidą, ir kadangi kai kurie anglies atomai reguliuoja kūno centre esančios kubinės gardelės padėties reguliavimą, gardelės auga išilgai C ašies, todėl keičiasi tūris. dėl vidinio įtempio, kad iš pradžių po šlifavimo atitiktų sandarinimo reikalavimus dėl sandarinimo paviršiaus sulinkimo deformacijos, dėl kurios sandariklis sugenda.
Be sandarinimo paviršiaus deformacijos, kurią sukelia žemos temperatūros fazės transformacija, dėl kiekvienos dalies temperatūrų skirtumo arba skirtingų medžiagų fizinių savybių skirtumo, dėl kurio susidaro netolygus susitraukimas, taip pat atsiras temperatūros kitimo įtempis. Kai įtempis yra mažesnis už medžiagos tamprumo ribą, sandarinimo paviršiuje susidaro grįžtamasis elastinis iškraipymas. Kai dalies temperatūros įtempis viršija medžiagos takumo ribą, dalys negrįžtamai iškraipo ir deformuojasi, o tai taip pat sukels sandarinimo paviršiaus gedimą ir turės įtakos sandarinimo efektui.
Atsižvelgiant į žemos temperatūros įtaką metalo sandarinimo porai, reikia imtis atitinkamų priemonių, kad metalinio sandarinimo paviršiaus deformacija būtų maža arba sandarinimo paviršiaus deformacija turėtų mažai įtakos sandarinimo savybėms. Pirma, kalbant apie medžiagas, turėtume stengtis pasirinkti medžiagas, turinčias didelį metalografinės struktūros stabilumą (pvz., 316 l, bet brangiai kainuojančias). Antra, korpusas, dangtis, stiebas, sandariklis ir kitos iš dalių pagamintos austenitinės medžiagos turi būti apdorojamos žemoje temperatūroje, kad martensito transformacija ir medžiagos deformacija būtų visiškai atlikta prieš apdailą. Apdorojimo žemoje temperatūroje temperatūra turi būti žemesnė nei medžiagos fazės kaitos temperatūra (MS) ir žemesnė už tikrąją vožtuvo darbinę temperatūrą, o apdorojimo laikas turi būti 2–4 valandos. Jei reikia, gali būti atliktas daugkartinis apdorojimas žemoje temperatūroje arba tinkamas senėjimo apdorojimas. Be pirmiau minėtų priemonių, taip pat reikėtų atsižvelgti į konstrukcijos dizainą, kad būtų sumažintas sandarinimo paviršiaus deformacijos poveikis sandarinimo veiksmingumui, pvz., projektuojant sklendes, rutulinius vožtuvus ir peteliškinius vožtuvus, galima apsvarstyti galimybę naudoti elastingą sandarinimo konstrukciją, todėl kad žemos temperatūros deformaciją galima iš dalies kompensuoti. Dėl rutulinio vožtuvo sandariklio sandariklio konstrukcija turi būti kūginė, kad žemos temperatūros deformacijos sandarinimo paviršiuje būtų nedidelis smūgis.
3. Žemos temperatūros įtaka vožtuvo sandarinimui
3.1 Stiebo sandarinimas
Dėl guminės medžiagos defektų esant žemai temperatūrai ir daugumos nemetalinių medžiagų šalto trapumo ir rimto šalto srauto reiškinio, sandarinimo konstrukcija tarp koto ir žemos temperatūros vožtuvo vožtuvo korpuso negali naudoti sandarinimo žiedo. naudokite tik įpakavimo dėžutės sandarinimo konstrukciją ir silfono sandarinimo konstrukciją. Bendras silfoninis sandariklis naudojamas terpėje, neleidžiantis nutekėti pėdsakų ir netinka pakuoti, jo vieno sluoksnio struktūros tarnavimo laikas yra labai trumpas, daugiasluoksnės struktūros kaina didelė, apdorojimas sudėtingas, todėl paprastai ne naudojamas.
Sandarinimo sandarinimo konstrukciją lengva gaminti ir apdoroti, lengva prižiūrėti ir pakeisti, ji yra gana įprasta praktikoje. Tačiau bendra pakuotės darbo temperatūra negali būti žemesnė nei -40 ℃. Siekiant užtikrinti sandarinimo efektyvumą, žemos temperatūros vožtuvo sandarinimo dėžutės įtaisas turi būti naudojamas esant artimai aplinkos temperatūrai. Esant žemai temperatūrai, mažėjant temperatūrai, užpildo elastingumas palaipsniui nyksta, o sandarumas mažėja. Dėl terpės nuotėkio, kurį sukelia sandariklis ir vožtuvo koto ledas, jis turės įtakos normaliam vožtuvo koto veikimui, bet taip pat dėl vožtuvo koto judėjimo bus tarpiklio įbrėžimas, sukeldamas rimtą nuotėkį. Todėl įprastomis aplinkybėmis žemos temperatūros vožtuvo sandariklis turi veikti aukštesnėje nei 0 ℃ temperatūroje, todėl reikia suprojektuoti ilgo kaklo vožtuvo dangtelio konstrukciją, kad sandarinimo dėžė būtų toliau nuo žemos temperatūros terpės, ir pasirinkti sandariklį. su žemos temperatūros charakteristikomis. Dažniausiai naudojami užpildai yra politetrafluoretilenas, asbestas, impregnuota politetrafluoretileno asbesto virvė ir lankstus grafitas, tarp kurių, kadangi asbestas negali išvengti pralaidumo, politetrafluoretileno linijinio plėtimosi koeficientas yra labai didelis, šalto srauto reiškinys yra rimtas, todėl paprastai nenaudojamas. Lankstus grafitas yra puiki sandarinimo medžiaga, dujos, skysčiai yra nepralaidūs, suspaudimo laipsnis didesnis nei 40%, atsparumas didesnis nei 15%, įtempių atsipalaidavimas yra mažesnis nei 5%, mažesnis tvirtinimo slėgis gali būti sandarinamas. Jis taip pat yra savaime suteptas, naudojamas kaip vožtuvo sandariklis, galintis veiksmingai užkirsti kelią sandarinimo ir vožtuvo koto nusidėvėjimui, jo sandarinimo savybės akivaizdžiai geresnės nei tradicinės asbesto medžiagos, todėl tai yra viena iš puikiausių sandarinimo medžiagų.
Kadangi užpildas paprastai yra nemetalinė medžiaga, linijinis plėtimosi koeficientas yra daug didesnis nei metalinės užpildo dėžutės ir vožtuvo koto. Todėl kambario temperatūroje surinktam tarpikliui nukritus iki tam tikros temperatūros, jo susitraukimas yra didesnis nei sandariklio angos ir vožtuvo koto, o tai gali sukelti nuotėkį dėl sumažėjusio išankstinio apkrovimo slėgio. Konstrukcijoje sandarinimo riebokšlio varžtas gali būti iš anksto apkrautas keliomis diskinių spyruoklių tarpiklių grupėmis, kad būtų galima nuolat kompensuoti tarpiklio išankstinio apkrovimo jėgą esant žemai temperatūrai, kad būtų užtikrintas sandarinimo efektas.
Mažo nuotėkio kombinuotojo stiebo sandariklis, pagamintas Garlock Company Jungtinėse Amerikos Valstijose, galinis žiedas pagamintas iš anglies pluošto pintos disko šaknies, sandarinimo žiedas pagamintas iš didelio grynumo deimantinės tekstūros grafito juostelės liejimo, per kaušelio ir kūgio struktūrą bei radialinį išsiplėtimą. charakteristikas, kad būtų pagerintos sandarinimo savybės.
Žemos temperatūros stiebo medžiagos deformacija taip pat turės įtakos pakuotės sandarinimui. Todėl, kaip ir vožtuvo korpusas, vožtuvo dangtis, sandarinimo pagalbinės medžiagos, kotas taip pat turi būti apdorojamas kriogeniniu būdu, kad žemos temperatūros deformacija būtų nedidelė. Be to, kadangi austenitinis nerūdijantis plienas, naudojamas kriogeninėje stiebo medžiagoje, negali būti termiškai apdorotas, kad būtų pagerintas paviršiaus kietumas, koto ir tarpiklio jungtis yra labiau tikėtina, kad vienas kitą subraižys, todėl tarpiklis gali nutekėti. Todėl stiebo paviršius turi būti padengtas kietu chromu arba nitridu, kad būtų pagerintas paviršiaus kietumas.
3.2 Vidurinio flanšo tarpiklis
Tiek vidurinis vožtuvo flanšo sandariklis, tiek išorinė flanšo jungties vožtuvo jungtis paprastai yra tarpiklių pavidalo. Kadangi tarpiklio medžiaga žemoje temperatūroje sukietės ir sumažins plastiškumą, žemos temperatūros vožtuvų tarpinei keliami aukštesni reikalavimai. Jis turi turėti patikimą sandarumą ir atsistatymą esant normaliai temperatūrai, žemai temperatūrai ir temperatūros pokyčiams. Reikėtų visapusiškai įvertinti žemos temperatūros įtaką tarpiklių sandarinimui.
Pagal dažniausiai naudojamas tarpiklių sandarinimo formas, mažėjant temperatūrai varžto ilgis, tarpinės ir flanšo storis susitrauks. Norint užtikrinti patikimą tarpiklio sandarinimą esant žemai temperatūrai, jis turi būti laikomasi
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Įveskite
ΔH1 – varžto mazgo tempimo deformacija, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 — varžto susitraukimas temperatūrų diapazone ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT – tarpiklio susitraukimas ΔT temperatūros zonoje, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 – viršutinių ir apatinių flanšų susitraukimas ΔT temperatūros zonoje, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — varžto išankstinė apkrova, N/mm
E1 — varžto tamprumo modulis, N/mm
α1, α2, α3 – atitinkamai varžtų, tarpiklių ir flanšo medžiagų tiesinis plėtimosi koeficientas, mm/m
H, H – mm
Kai tarpiklio sandariklis pasiekia suprojektuotą žemą darbinę temperatūrą nuo kambario temperatūros, viršutinių ir apatinių flanšų susitraukimo ir tarpiklio susitraukimo suma turi būti mažesnė už varžto susitraukimo ir varžto tempimo deformacijos sumą. surinkimas, kad būtų užtikrinta, jog tarpiklis vis dar turėtų dalį išankstinės apkrovos esant darbinei temperatūrai ir išlaikytų sandarumą.
Atitinkamai projektuojant reikia atsižvelgti į keturis aspektus. ① Varžtas pagamintas iš medžiagos su didesniu linijinio plėtimosi koeficientu, kuri turi didesnį susitraukimą esant žemai temperatūrai. ② Flanšas pagamintas iš medžiagos su mažesniu linijinio plėtimosi koeficientu, siekiant sumažinti ΔHT3. ③ Sumažinkite tarpiklio storį ir kaip tarpiklį naudokite medžiagą su mažu linijinio plėtimosi koeficientu. (4) Padidinkite varžtų tempimo deformaciją.
Žemos temperatūros vožtuvams, žemesnėms nei -100 ℃, korpuso medžiaga ir varžtų medžiaga paprastai yra pagamintos iš austenitinio nerūdijančio plieno, linijinis plėtimosi koeficientas yra toks pat, todėl svarbiau pasirinkti tinkamą tarpiklio medžiagą ir padidinti varžtų tempimo deformaciją. Ideali žemos temperatūros tarpiklio medžiaga, kambario temperatūroje jos kietumas mažas, žemoje temperatūroje atsparumas gali būti geras, linijinio plėtimosi koeficientas mažas ir turi tam tikrą mechaninį stiprumą. Praktikoje dažniausiai naudojamos apvijų tarpinės, pagamintos iš nerūdijančio plieno juostos, užpildytos asbestu arba politetrafluoretilenu arba lanksčiu grafitu, o apvijų tarpiklių, pagamintų iš lankstaus grafito ir nerūdijančio plieno, sandarinimo efektas yra idealus. Kalbant apie padidėjusį varžto tempimo deformaciją, dėl varžto montavimo išankstinės apkrovos ribos padidinta atsarga nėra didelė, todėl galima svarstyti, kaip kompensuoti disko spyruoklės tarpiklį.
Paskelbimo laikas: 2022-10-19
